V.-ii

Jusqu'ici la différence entre les deux machines est insignifiante : continuons la comparaison.

Bans la machine de Sdlomon de Caus, dès que la pression de la vapeur a produit son effet, un ouvrier remplace Teau expulsée, à Taide d'un orifice situé à la partie supérieure de la sphère métallique et qui s'ouvre ou se ferme à volonté. Il ne reste plus alors qu'à aviver le feu. Dans la machine de Savery, ce n'est pas un ouvrier, c'est la pression atmosphérique qui amène l'eau dans le vase à liquide. La vapeur, en poussant devant elle, pendant la première période de son action, l'eau que ce vase contenait, s'est substituée à celle-ci; or, la vapeur, quelle que soit sa force élastique primitive , se précipitera en grande partie si l'on abaisse beaucoup sa température. Il suffira pour cela , et tel est en effet le procédé adopté par Savery, de jeter de l'eau froide sur les parois du vase dont elle remplit la capacité. Après cette opération , la pression atmosphérique pourra sunnonter aisément le ressort à peine sensible de la vapeur que le refroidissement n'aura pas anéantie, et si le vase est en communication par un tube avec une nappe d'eau dont le niveau ne soit pas de plus de 8 à 10 mètres au-dessous, il se remplira par aspiration. En ajoutant que, pour éviter les intennittences d'écoulement, Savery avait employé un troisième vase qui se remplissait de liquide quand le second se vidait, et réciproquement ; que le second et le troisième vase étaient l'un après l'autre en communication avec la chaudière à l'aide d'un système convenable de tubes et de robinets, j'aurai signalé tout ce qu'il y avait d'essentiel dans la machine de cet ingénieur.

On a reproché à Tappareil de Salomon de Caus de n'élever Feau qoe chande. Ce reproche, il faut Tavouer, a quelque gravité sous les rapports économiques , mais il s'applique aussi, jusqu'à un certain point, à la machine de Savery, Dans cette machine, en effet, la vapeur provenant de la chaudière devant agir sur la surface de Tcau du second ou du troisième vase , sans intermédiaire , s'y condense en grande quantité. Son ressort ne devient effi* cace qu'après que l'eau a déjà acquis une température élevée : quand l'eau commence à monter, elle est donc chaude. Robison dit avoir reconnu expérimentalement qu'en employant la vapeur comme le faisait Savery , il y en a au moins les 11/12*' de condensés , soit par les parois du deuxième ou du troisième vase , soit par l'eau qu'ils renferment, lors même que cette eau cède à la plus petite pression. Dans une machine analogue, pour éviter l'énome déperdition de vapeur dont je viens de parler, Papin imagina, en 1707, de recouvrir l'eau d'un flotteur*. Cet art^ce ne fut pas adopté, moins encore, je pense, à canse de quelques di£Bcultés d'exécution qu'à raison de défauts très-graves qui sont inséparables de ce genre de machines. Pour élever l'eau à la petite hauteur de 65 mètres (200 pieds), par exemple, Savery était forcé de

i. M» Robert Stuart croit qn^en introduisant tin flotteur dans 1 corps de pompe, Papin nVait pas pour objet d'empêcher la conden> satiOB de la vapeur. (Voyei a Descriptive history^ 2* édit, p. 52.} Paqno s^expliqne cependant à ce sujet très-clairement, et ron verra même par le passage que Je trouve à la page 26 de Touvrage de 1707, combien ce défaut Pavait fhtppé :

« Je femarqne que les vapeurs chaudes qui passent dans la pompe pour en chasser Teau , rencontrent dans la machine ( celle de Savery) de Feau froide qui les condense et leur fait perdre la plus grande

porter la vapeur de sa chaudière à six atmoq)hères ; de là des dérangements continuels dans les joints ; de là également la fonte des mastics et même de dangereuses explosions. Aussi, malgré le titre de son ouvrage, les machines de cet ingénieur ne servirent point utilement dans les mines. Elles ne furent employées que pour distribuer l'eau dans les diverses parties des palais ou des maisons de plaisance, dans des parcs ou dans des jardins, partout, en un mot, où la différence de niveau à franchir ne surpassait pas une quarantaine de pieds. A Taide de la machine proposée par Papin , il n*est pas de hauteur, au contraire , où Teau ne puisse être portée , même en n'employant que de la vapeur à une très-faible tension : tout se réduit pour cela à donner au corps de pompe un assez grand diamètre.

En résumé, Savery a essayé de se servir de la force élastique de la vapeur pour pousser Feau dans un tube vertical; mais Salomon de Caus l'avait fait, précisément de la même manière , quatre-vingt-trois ans auparavant. Savery remplissait par aspiration les vases dans lesquels la vapeur devait agir ensuite ; mais en 1698 l'aspiration . n'était pas un principe nouveau, puisqu'on avait très- ^ anciennement inventé V horreur du vide pour l'expliquer,

. partie de leur force... Ce n^est qu'après que Teau est échauffée qu'on la peut pousser...; pour chauffer ainsi Peau , il faut consumer beau-

"• coup de vapeur ; il faut donc remettre souvent de nouvelle eau dans la cornue (la chaudière) et il faut bien du temps et du bois pour la réchauffer. Mais par le moyen de notre piston (un flotteur à deux fonds), les vapeurs ne rencontrent toujours que la même surface de ce métal , qui acquiert bientôt une si grande chaleur que les vapeurs ne perdent rien ou très-peu de leur force en s'appliquant dessus. »

el qu^on en trouve d'ailleurs des applications toutes pareilles à celle faite par le mécanicien anglais dans les Raisans des Forces mouvantes, feuillet 19, verso; Taspiration, au surplus, ajoutait très-peu à la valeur de la machine, car elle accroissait d'une trentaine de pieds seulement la hauteur à laquelle le liquide aurait été soulevé sans cela. Savery, enfin, opérait le vide qui déterminait l'aspiration, par le refroidissement de la vapeur ; ici la méthode est importante, mais Papin l'avait dès longtemps publiée. La patente concédée à Savery est du 25 juillet 1698 ; les essais de sa machine devant la Société royale sont du mois de juin 1699 ; la première édition de l'Ami du Mineur {Miners* Friend) porte la date de 1702; ainsi, l'antériorité des titres de Papin serait de trois ans , alors même que mettant de côté les Actes de Leipzig , on ne voudrait remonter qu'au Recueil dans lequel se trouvent réunis divers mémoires de ce mécanicien, car cet ouvrage a été publié en 1695. Que reste-t-il donc à Savery ? L'honneur d'avoir, le premier, exécuté un peu en grand une machine d'épuisement à feu, et, si l'on veut, celui d'avoir opéré la condensation de la vapeur par le refroidissement que des aspersions d'eau froide occasionnaient dans les parois extérieures du vase métallique qui la renfermait. En décrivant pour la première fois cet ingénieux moyen de faire le vide, Papin, en effet, ne s'était pas expliqué sur les différentes constructions faciles à imaginer ( ce sont ses expressions) , qu'on peut employer pour atteindre ce but Pendant ses expériences avec un petit cylindre, il se contentait, comme on l'a vu, d'enlever le feu.

1705. Newcomen, Gawlet et Savert ■.

La machine d'épuisement connue des artistes sous le nom de machine de Newcomen ou de machine atmosphérique, est la première qui ait rendu de véritables services à rindustrie. Je dirai même que dans un grand nombre de lieux où le charbon ne coûte pas cher, elle est encore en usage , et qu'on n'a point trouvé de profit à la remplacer. Cette machine, au reste, sauf quelques détails de construction fort essentiels et que je signalerai plus loin , n'est autre chose que la machine proposée en 1690 et 1695 par Papin, et qu'il avait essayée en petit.

Dans l'une comme dans l'autre on remarque, en effet, uft cylindre ou corps de pompe métallique vertical fermé par le bas, ouvert par le haut, et un piston bien ajusté destiné à le parcourir sur toute sa longueur. Dans l'une comme dans l'autre, le mouvement ascensionnel du piston s'opère par l'effet d'un contre -poids, quand la vapeur d'eau peut arriver librement à la partie inférieure du corps de pompe et la remplir. Dans la machine anglaise

1. Thomas Newcomen et John Gawley vivaient Tun et l'autre dans la ville de Darmouth, en Devonshire. Le premier était quincaillier ou foi^eroD , car U est désigné, dans les Biographies anglaises, tan« tôt comme ironmonger et tantôt comme blachsmith; Tautre exerçait rétat de vitrier (a glazier), Newcomen possédait quelque instruction et était en commerce de lettres avec Hooke, secrétaire de la Société royale, Tun des savants les plus ingénieux dont T Angleterre puisse se glorifier. On ignore si les deux associés ont pris une part égale aux essais de divers genres qui amenèrent la construction de la première grande machine à vapeur atmosphérique*

MACHINES A VAPËUA. 39

comme dans ceHe de Papin , dès que le piston est parvenu à rextrémité de sa course ascendante, on condense la vapeur qui Ty avait poussé; on fadt ainsi le vide dans toute la capacité qu*il vient de parcourir, et Tatraosphère le force alors à descendre. Papin avait annoncé qu'il fallait opérer la condensation par le froid ; c'est par le froid que Newcomen, Cawley et Savery se débarrassent aussi de la vapeur qui contre-balancerait la pression atmosphérique. Entre plusieurs difiërentes constructions qu'on peut imaginer poiu* cela ( ce sont les expressions contenues dans le Recxieil de pièces ^ p. 53), les mécaniciens anglais en adoptèrent une, préférable de beaucoup dans une machine en grand, à celle que Papin avait lui-même employée dans les expériences faites avec son petit mo-* dèle. Au lieu d'enlever le feu, comme le pratiquait celui-ci, Newcomen, Cawley et Savery faisaient couler une abondante quantité d'eau froide dans l'espace annulaire compris entre les parois extérieures du corps de pompe et un second cylindre un peu plus grand qui lui servait d'enveloppe. Le refroidissement se communiquait ainsi peu à peu à toute l'épaisseur du métal , et atteignait bientôt la vapeur elle-même.

La machine de Papin, ainsi modifiée quant à la manière de refroidir la vapeur aqueuse, excita au plus haut point Fattention des propriétaires de mines, et sembla, dès le début , fournir une solution inespérée d'un problème dont les tentatives infructueuses de Savery avaient particulièrement montré la difficulté. Newcomen et Cawley sollicitaient une patente. Savery objecta qu'il était déjà en possession d'un privilège exclusif concernant le moyen do

produire le vide par le refroidissement de la vapeur. Pour éviter toute contestation , la patente fut prise au nom et au profit des trois compétiteurs , qui s'attribuèrent ainsi, dans le projet emprunté à Papin, les deux premiers, ridée de la machine à vapeur à piston ; le troisième, celle de la condensation ^

Au commencement du xviir siècle. Fart de construire de grands corps de pompe parfaitement cylindriques, Tart d'ajuster dans leur intérieur des pistons mobiles qui les fermassent hermétiquement, étaient très-peu avancés. Aussi, dans la machine de 1705, pour empêcher la vapeur de s'échapper par les interstices compris entre la surface du cylindre et les bords du piston, ce piston était- il constamment couvert à sa surface supérieure d'une couche d'eau qui pénétrait dans tous les vides et les remplissait. Un jour qu'une machine de cette espèce marchait sous les yeux des constructeurs, ils virent, avec une extrême surprise, le piston descendre, plusieurs fois

1. Dans les arts, comme dans les sciences, le dernier venu est censé avoir eu connaissance des travaux de ses devanciers ; toute déclaration négative à cet égard est sans valeur. La publication des I^Iémoires que Papin a écrits sur la machine atmosphérique, étant de beaucoup antérieure aux patentes de Savery et de Newcomen» je n'aurais aucun motif de rechercher si la machine anglaise est ou n^est pas ;ine copie : dans la règle, elle est une copie, puisqu'elle ressemble à la machine de Papin et qu^elle est venue après. Mais on sait de plus, dans ce cas particulier, que Newcomen avait connaisnaissance des projets de notre compatriote. Il résulte, en effet, de diverses notes trouvées dans les papiers de Ilooke , que l'artiste de Darmouth avait consulté ce savant célèbre avant de se livrer à ses essais, et alors, dans les confidences de Tintimité, c'était bien la machine française qu'il voulait exécuter. (Voyez Uobison, a System, etc.j tome II, p. 68.)

UACHINES A VAPEUR. 44

de suite, beaucoup plus rapidement que de coutume. Cette vitesse leur parut d'autant plus étrange, que le refroidissement produit par le courant d'eau froide qui descendait extérieurement le long de la surface du corps de pompe, n'avait amené jusque-là la condensation de la vapeur intérieure qu'assez lentement. Après vérification il fut constaté que ce jour-là , c'était d'une tout autre manière que le phénomène s'opérait : le piston se trouvant accidentellement percé d'un petit trou, l'eau froide qui le recouvrait , tombait dans l'intérieur même du cylindre, par gouttelettes, à travers la vapeur, la refroidissait et dès lors la condensait plus rapidement.

Depuis cette époque , on a muni les machines atmosphériques d'une ouverture en pomme d'arrosoir ; c'est de là que part la pluie d'eau froide qui se répand dans la capacité du cylindre et y condense la vapeur au moment où le piston doit descendre. Le refroidissement extérieur se trouve ainsi supprimé, et les va-et-vient sont beaucoup plus prompts. Cette importante amélioration, comme tant d'autres qu'on pourrait citer, fut le résultat d'un heureux hasard. Je regrette beaucoup de ne pouvoir point désigner ici celui des trois associés dont l'esprit inventif vit sur-le-charap, dans l'événement imprévu dont j'ai rendu compte, le principe d'un perfectionnement qu'on retrouve encore dans les machines d'aujourd'hui; mais la tradition ne nous a rien appris à cet égard.

42 MACHINES À Vapeur.

1769. James Watt*.

Avant de commencer l'analyse des inventions de Watt, je devrais peut-être transcrire ici les titres des divers

1. James Watt naquît à Greenock, en Ecosse, dans Tannée 1736, de parents estimés, mais pauvres. L'extrême lublesse de sa constitution semblait ne pas lui promettre un long avenir. Cette fâcheuse circonstance développa du moins en lui de très-bonne heure des habitudes de retraite et d'application sans lesqueDes il est rare qu'on fasse de grandes choses. Le jeune Watt fréquenta jusqu'à seize ans une de ces écoles publiques et gratuites nommées en Ecosse grammar schooL Ensuite ses parents le placèrent en apprentissage dans un petit atelier où Ton exécutait des compas , des balances , quelques appareils de physique , des cadrans solaires et les divers ustensiles nécessaires pour la pêche ; il y resta quatre ans. Plus tard enfin. Watt se rendit à Londres chez un fabricant d'instruments de mathématiques. Là, un travail particulier l'ayant retenu toute une journée d'hiver près de la porte de l'atelier. Il fut pris d'un violent rhume dont les médecins ne purent pas le guérir complètement, n résolut alors d'essayer les effets de l'air natal , retourna en Ecosse et y forma un modeste établissement pour son propre compte. Dans Tannée 1757, l*Université de Glasgow accorda à Watt, alors âgé de vingt et un ans, la charge de conservateur de sa collection de modèles. A ce titre on lui donna un logement dans le collège avec la permission d'y continuer son petit commerce. Robiscm était au nombre des étudiants de l'Université. Il se lia avec Watt, lui confia le projet qu''il avait conçu d'appliquer les machines à vapeur au mouvement des voitures^ et l'engagea à s'occuper lui-même de leur perfectionnement Quelques essais faits par l'artiste en 1759, en 1761 et en 1762, n'^amenèrent point de résultat; mais en 1764 de nouvelles tentatives prirent beaucoup de consistance. Chargé, à titre de simple ouvrier, de réparer une machine de Newcomen qui faisait partie du cabinet de physique, Watt y trouva des défauts que la petitesse des dimensions de ce modèle rendait plus apparents, mais qui n'en devaient pas moins exister dans les grandes machines, quoiqu'on ne les y eût pas signalés. Telle est la date et l'origine des perfectionnements expliqués dans le paragraphe que Je consacre à Watt dans l'histoire

MACHINES A VAPBUR. 13

teevets qu'il obtint pendant sa longue et glorieuse car«rière. La lecture de ces titres montrerait nettement Tobjet des améliorations importantes que cet illustre mécanicien introduisit successivement dans les machines de ses prédécesseurs; elle détromperait, d'autre part, ceux qui croient, sans aucun fondement, que la machine à feu

de U nwchise à vapeur. Phisieurs années s^écoulèrent cependant avant que Watt pût les soumettre à une épreuve décisive. En 1764, il quitta }*Univ^té après s*être marié, et exerça quelque temps rétat de géomètre-aipenteur. Sa pr^nlëre machine am^orée ne fut exécutée qu*en 1768, mais sur d'assez grandes dimensions, car te corps de pompe avait 18 pouces anglais (0'*.46) de diamètre. Le docteur Ho^uck qui, par ses avances pécuniaires, avait fourni & Watt les moyens d'acbever ce travail , fit établir la nouvelle madiine à ILinnel, sur le puits d'une mine de charbon de terre appartenant an duc d'IIamflton ; tous ces noms m*ont paru devoir être conservés : Ils sont devenus historiques. Dans cette même année 1768, Watt demanda sa première patente; il ne l'obtint toutefois qu'en 1769. Enfin, Mathew Boulton de Birmingham devint son associé en 1773, après la retraite volontaire do docteur Roëbuctc. La fortune de ce fîbricant, retendue et l'activité de son esprit, les relations personnelles qnMl avait contractées avec une multitude d*individus appartenant à toutes les classes de la société, donnèrent à Tentreprise la irtns vive impulsion. Le privilège concédé par la patente allait cependant expirer avant que la nouvelle fabrique de Soho eût donné des profits assurés. Boulton s'adresse à Tautorité, sollicite la coopéradon de ses nombreux amis, intéresse à ses projets la cour et la fille, et obtient du parlement, par ses nombreuses et judicieuses démarches, la prolongation du privilège primitif jusque Tannée 1880. A partir de cette époque (1775), Tassociation de Watt et Boolton prospéra au plus haut degré. La colline stérile de Soho, près de Birmingham , où Toeil du voyageur apercevait à peine la hutte d*an garde^^haase, se couvrit de beaux jardins, de somptueuses habitations et d'ateliers qui , soit par leur étendue, soit par l'importance et la perfection des ouvrages qu'on y exécutait, devinrent en peu de temps les premiers de l'Europe. Les découvertes de Watt étaient dVine application trop immédiate, trop populaire, pour que des titres académiques pussent rien jijouter à la renommée de ce grand mécanicien. Disons toutefois que les principales sociétés

employée de nos jours a été créée par un seul homme et d'un seul jet; mais le besoin d'abréger cette Notice me force d'entrer de suite en matière.

2i^ -^ Du condenseur.

Pour que la machine à feu atmosphérique , dite machine de Newcomen, produise de bons effets, il faut, !• qu'à l'instant où le mouvement descendant du piston commence , il y ait dans toute la capacité inférieure du corps de pompe, le vide le plus parfait possible; 2* que pendant le mouvement ascendant , la vapeur qui se rend de la chaudière dans la môme capacité, ne perde rien de la force élastique qu'elle avait acquise au prix de beaucoup de charbon.

savantes, celles d*Édinburgh et de Londres, par exemple, s'empressèrent de l'admettre parmi leurs membres. L'institut de France, de son côté, le choisit dès 1808 pour un de ses correspondants et lui accorda en 18iZi la plus belle récompense qu'il puisse décerner, en le nommant un de ses huit associés étrangers. Parvenu à un ftge avancé, possesseur d'une brillante fortune, fruit de ses nobles et laborieux travaux, entouré de l'estime et du respect du monde entier. Watt quitta les affaires commerciales et se retira dans sa maison de Ueatfield, près de Birmingham. Là, le patriarche de rindustrie britannique, toujours bienveillant, modeste et réservé, comme au temps où, dans sa Jeunesse, il nettoyait les appareils de l'Université de Glasgow, coulait des jours paisibles dans la société d'un petit nombre d'amis. En 1817, Watt fit un voyage en Ecosse. A son retour, sa santé s'affaiblit beaucoup. Enfin, il mourut le 25 août 1819, à la suite d'aune courte maladie, et à l'âge de quatrevingt-quatre ans. Plusieurs statues lui ont été élevées aux frais du public. Tout ce que l'Angleterre renferme de distingué, a mis l'empressement le plus honorable à se faire comprendre au nombre des souscripteurs. (Voir la Notice biographique détaillée consacrée à Watt, 1. 1 des OEuvres et des Notices biographiques^ p. 371 à 510. )

La première condition exige impérieusement qu'au moment de la condensation , Teau d'injection aille refroidir les parois du corps de pompe. Sans cela , la vapeur qu'on veut anéantir conserverait un ressort considérable, et elle opposerait un grand obstacle au mouvement descendant du piston, mouvement que la pression atmosphérique doit déterminer. La seconde condition nécessite, au contraire, que les mêmes parois soient très -chaudes. En effet , la vapeur d'eau à lOO* de température, ne conserve en arrivant dans un vase toute la force élastique qui lui est propre , qu^autant que les parois de ce vase sont ellesmêmes à 100*. Si la température des parois est moindre, la vapeur afHuente perd aussitôt de sa chaleur primitive et une portion plus ou moins considérable de la densité ou de la force élastique qu'elle possédait. Ainsi , durant le mouvement descendant du piston^ les parois du cylindre métallique qu'il parcourt, doivent être aussi froides que possible , si c'est dans ce cylindre que la condensation a Keu ; pendant le mouvement ascendant il serait très-utile, au contraire, que ces mêmes parois fussent à 100^

Le refroidissement s'opère, assez simplement, en projetant l'eau d'injection non -seulement au milieu de la vapeur, mais encore sur les parois du cylindre. Quant à réchauffement de ces parois qui doit suivre, comment Fobtenir de manière qu'il soit considérable et prompt ? La vapeur affluente elle-même produira bien à la longue réchauffement désiré ; mais ce sera à la longue seulement, et dès lors les excursions ascendantes du piston étant fort lentes, la machine ne fera pas dans les vingt -quatre heures tout l'ouvrage sur lequel , sans ce genre d'obstacle,

on aurait pu compter. Remarquons d^ailletin? que la vapeur venant de la chaudière n'échauffe ie corps de pompe qu'aux dépens de sa propre chaleur, ou qu'en se condensant en partie; or, la vapeur a un prix élevé, lors même que l'eau d'où elle provient ne coûte rien, car le combustible à l'aide duquel s'opère la transformation est toujours assez cher. Afin qu'on ne doute pas de la grande attention qu'il importe d'accorder à cette considération financière, je dirai que la quantité de vapeur employée ainsi pour échauffer les parois du corps de pompe , remplirait plusieurs fois la capacité qu'elles enceignent , en sorte que la dépense de vapeur, ou, ce qui revient an même, la dépense de combustible, ou, si on Paime mieux encore , la dépense en argent nécessaire pour mettre la machine en jeu, serait plusieurs fois moindre, si l'on parvenait à faire disparaître la nécessité des échauffements et refroidissements successifs dont nous venons de parler. Tel est précisément le problème que Watt a résolu par une méthode qui permet de laisser toujours au corps ' de pompe sa température de iOO^. Il lui a suffi pour cela :

« D'opérer la condensation de la vapeur dans un vase séparé, totalement distinct du corps de pompe, et ne communiquant avec lui qu'à l'aide d'un tube étroit >

Expliquons cet ingénieux procédé, qui formera toujoui"s le principal titre de Watt à la reconnaissance de la postérité.

S'il existe une libre communication entre un corps de pompe rempli de vapeur et un vase vide de vapeur et d'air, la vapeur du corps de pompe passera en partie et très -rapidement dans le vase : F écoulement ne cessera

MACHINES A VAPEUIL 47

qQ*aa moment où Télasticité sera la même partout. Supposons que le vase soit maintenu constamment froid dans toute sa capacité et dans son enveloppe, à Taide d'une injeclicm d^eau abondante et continuelle; alors toute la vapeur dont le corps de pompe était primitivement rempli viendra s'y anéantir successivement; ce corps de pompe se trouvera ainsi purgé de vapeur, sans que ses parois aient été le moins du monde refroidies, et la vapeur nouvelle, dont il pourra devenir nécessaire de le remplir un moment après, n'y perdra rien de son ressort

Un vase, séparé ainsi d'un corps de pompe et dans lequel la vapeur de celui-ci vient de temps en temps se précipiter, s'appelle un condenseur. C'est la partie la plus précieuse des machines de Watt.

Le vase ou condenseur que nous venons de mettre en jeu , n*a entièrement absorbé la vapeur dont le corps de pompe était rempli, qu'à cause qu'il contenait de l'eau froide et que le reste de sa capacité se trouvait vide de fluides élastiques*. Après que la condensation de la vapeur s'y est opérée , ces deux conditions de réussite ont disparu : l'eau condensante s'est échauffée en absorbant tout le calorique de la vapeur ; une quantité notable de vapeur s'est formée aux dépens de cette eau chaude ; l'eau froide enfin contenait de l'air atmosphérique qui a dû se dégager pendant son échauffement. Si Ton n'enlevait pas , après

1. A la rigueur, un vase n*est jamais entièrement purgé de fluides élastiques tant qu'il contient de l'eau, car Teau la plus froide dégage te ^-apeurs ; mais, lorsque le liquide d'injection n'a pas une température supérieure aux températures habituelles de l'atmosphère, on peut, dans la pratique, ne pas tenir compte de la vapeur qui en éaiane.

chaque opération , cette eau , cette vapeur, cet air que le condenseur renferme, il finirait par ne plus produire d'effet. Watt opère cette triple évacuation à Taide d'une pompe ordinaire qu'on appelle la pompe à air, et dont le piston porte une tige convenablement attachée au balancier que la machine met en jeu. Quand on calcule les effets d'une machine à feu de Watt, il est donc nécessaire d'avoir égard à la portion de force qui est destinée à maintenir la pompe à air en mouvement. Cette déduction, au reste, n'est qu'une petite partie de la perte qu'amenait, dans l'ancienne méthode, la condensation de la vapeur sur les parois refroidies du corps de pompe ^.

1. On se fera une Idée exacte de l*importance commerciale que rinvention du condenseur a eue, si l'on veut bien Jeter les yeux sur le petit nombre de lignes qui suivent.

Pour accorder la permission de substituer leurs machines à celles dites de Newcomen^ Watt et Boulton exigeaient la valeur « du tiers de la quantité de charbon dont chaque nouvelle machine, à égalité d^eflTet, procurait Téconomie. » Une expérience préliminaire faite sur deux machines de Tune et de Tautre espèce, ayant précisément les mêmes dimensions, montra à combien Téconomie s^élevait, pour mille oscillations du piston, par exemple. Une simple proportion donnait ensuite les droits à percevoir dès qu'on connaissait le nombre d'oscillations que la machine employée avait fait chaque mois. Watt et Boulton déterminaient ce nombre d'oscillations à Talde d'une pièce d'horlogerie attachée au balancier et disposée de manière que chacun de ses mouvements avançait l'aiguille d'une division. Ce mécanisme ou courtier était renfermé dans une boîte à deux clefs qu'on ouvrait à l'époque du règlement de comptesi en présence d'un agent des inventeurs et du directeur de la mine. Dans la mine de Chacewater, en Comouailles, où trois machines étaient en jeu, les propriétaires rachetèrent le droit des inventeurs pour une somme annuelle de 60,000 fr., ce qui prouve que la substitution du condenseur, à l'injection qu'on opérait précédemment dans le corps de pompe, y avait procuré une économie de combustible de plus do 180,000 fr. par an.

b. — Machine à double effeU

La machine atmosphérique, soit que Tinjection d'eau froide s^opère au milieu du corps de pompe ou dans un condenseur séparé, n'a de force réelle que pendant le mouvement descendant du piston. C'est alors, et seulement alors, que le poids de T atmosphère produit tout son effet Dorant Toscillation ascendante, ce poids est contre-balancé par la pression de la vapeur qui pousse le piston de bas en haut. Le mouvement est alors uniquement déterminé par un contre -poids qui surpasse à peine le poids du pis* ton, de la valeur du frottement qu'éprouve celui-ci sur les parois du corps de pon)|)e. Cela n'est pas un inconvénient quand la machine à feu est employée à extraire Peau qui inonde les mhies. Le mouvement descendant du piston détermine, en effet, un mouvement de même sens dans l'extrémité du balancier auquel sa tige est attachée, et dès lors un mouvement ascendant à l'autre extrémité. Or, c'est pendant ce dernier mouvement que l'eau située verticalement sous cette seconde extrémité du balancier, est soulevée d'une quantité égale à l'excursion du piston du grand corps de pompe. Quand le piston de la pompe d'épuisement descend, quand il va se charger de nouveau de liquide, il est parfaitement inutile qu'il soit poussé vivement. La force qui servirait à cela serait de la force perdue. Qui n'a remarqué , l'analogie en effet est complète, que partout où l'on tire l'eau d'un puits, on laisse le seau descendre par son propre poids; que nulle part on n'a imaginé de produire ce mouvement descendant Y.— II. h,

60 MACHINES A VAPEUB.

par Taction du moteur? Ainsi, comme moyen d'épuisement j la machine atmo^hérique est parfaite ; ses intermittences d'action ne sont pas alors un défaut II n'en est pas de même du cas où cette machine est employée comme moteur. Les appareils, les outils qu'elle conduit, ont des mouvements très-rapides durant la course descen^ dante du piston ; mais, pendant le mouvement ascendant, ils s'arrêtent ou ne continuent à agir qu'en vertu de la vitesse acquise. Une machine à feu qui aurait de la puis^ sance pendant que s'exécutent les deux excursions opposées du piston, présenterait donc des avantages réels; Tel est l'objet de la machine inventée par Watt , et qu'on appelle machine à double effet.

Dans cette machine, l'atmosphère n'a plus d'action. Le corps de pompe est fermé dans le haut par un couvercle métallique, percé seulement à son centre d'une ouverture garnie d'étoupe grasse et bien serrée , à travers laquelle la tige cylindrique du piston se meut librement, sans pourtant donner passage à l'air ou à la vapeur. Le piston partage ainsi le corps de pompe en deux capacités fermées et distinctes. Quand il doit descendre , la vapeur de la chaudière arrive librement à la capacité supérieure par un tube convenablement disposé à cet effet, et pousse le piston de haut en bas comme le faisait l'atmosphère dans la machine atmosphérique. Ce mouvement n'éprouve pas d'obstacle, attendu que, pendant qu'il s'opère, le dessous du corps de pompe, mais ce dessous tout seul , est en communication avec le condenseur. 0è& que le piston est entièrement descendu, les choses se trouvent complètement renversées par le simple meuve-

ment de deux robinets. Alors la vapeur que fournit la chaudière ne peut aller qu'au-dessous du piston qu'elle doit soulever, et la vapeur supérieure qui, l'instant d'avant, produisait le mouvement descendant, va se liquéfier dans îe condenseur avec lequel elle est, à son tour, en Kbre communication. Le mouvement contraire des mêmes robinets replace toutes les pièces dans l'état primitif, dès que le piston est au haut de sa course. La machine marche ainsi indéfiniment, avec une puissance à pei) près égale , soit que le piiston monte , soit qu'il descende ; mais, il importe de le remarquer, la dépense de vapeur est précisément double de celle qu'une machine atmosphérique ou à simple efiet aurait occasionnée ^.

1. F^>iii, oonniie Je Fa!' dit plus haut, avait bien prévu en 1695, que les machines à> feu ne seraient pas toujours exclusivement employées aux épuisements des mines. A cette époque, il avait déjà indiqué comment on pourrait lier la tige du piston à l^axe d*ue roue toomante et tramfonoer lé mouvement rectillgne de' varet-vient de la tige en mouvement de rotation de la roue. Le défaot de continuité dans Faction de la machine atmosphérique atttn auasi son attention. Pour empêcher que sa roue ne marchât pnr secousses trop brusques, il proposa d'agir sur Taxe à Taide des tiges de deux ou même d*nn plus grand nombre de pistons appar* teoaitt à des corps de pompe distincts et disposés de manière que, dans le cas de deux, par exemple, la tige du premier descendit pendant que celle de Tautre monterait, et réciproquement Deux corps de pompes de machines atmosphériques ainsi combinées, produindent exactement TelTet de la machine de Watt La dépense de vapeur serait aussi précisément la même. LMdée de faire une machine à double effet à Taide de deux corps de pompe distincts, fut Iffésentée comme nouvelle, en 1779, par le docteur Falck«

c. — Machine à détente.

Dans la machine à double effet dont je viens de parler^, le piston est alternativement poussé par la vapeur, de haut en bas et de bas en haut. Si la chaudière est en libre communication avec le corps de pompe pendant tout le temps que chacune de ces oscillations nécessite, le piston se trouvera soumis à l'action d'une force accélératrice constante ; il arrivera donc à Tune et à l'autre extrémité du cylindre vertical qu'il parcourt , avec une vitesse trèsgrande et qui, sans produire aucun effet utile, contribuera à ébranler l'ensemble de l'appareil Si, au contraire,, les robinets adaptés aux deux tubes qui établissent la communication entre la chaudière et le cprps de pompe ne demeurent pas ouverts pendant toute la durée des excursions du piston; s'ils se ferment, par exemple, chacun à leur tour, quand le piston est parvenu aux deux

i. D'après Partington , la machine à double effet construite par Watt pour les mines de Cornouailles ( Union mine) est de la force de 250 chevaux; le diamètre du cylindre est de i".6; le poids de Teau soulevé dans les pompes est de 37,000 kilogrammes; sous cette charge, le piston fait par minute 6 1/2 doubles excursions; chaque excursion est de 2". 28, d'où il résulte que le poids de 37,000 kilogrammes fait, dans une minute, un mouvement de 30 mètres. Le charbon de terre consumé est, par minute, d'environ ià kilogrammes.

Dans la machine à double effet, il faut que les excursions verticales de la tige du piston puissent s'effectuer librement au travers du couvercle supérieur du corps de pompe , sans que pour cela l'air extérieur y pénètre au moment de la condensation , et sans qu'ensuite la vapeur s'échappe, quand elle vient agir de haut en bas. Dans ce but on se sert avec beaucoup de succès d'une boite à étoupe bien graissée, dont l'invention appartient à Watt.

tiers de sa course , le tiers restant sera parcouru en vertu de la vitesse acquise, et surtout par Taction que la vapeur déjà introduite alors continuera à exercer. Cette action deviendra de moins en moins forte pendant ce dernier tiers du mouvement du piston , attendu que la vapeur se dilatera graduellement, et qu*à mesure qu*elle occupera des espaces de plus en plus grands, son élasticité, comme celle de tout autre gaz , diminuera. Dès lors il n^y aura plus de vitesse nuisible vers les deux limites des excursions du {Hston , et , ce qui est encore plus important, une moindre quantité de vapeur sera employée pour produire les mouvements désirés. Qui ne voit, en effet, que si le robinet était ouv^ pendant toute la course du piston , rinjection détruirait chaque fois un volume de vapeur égal à celui du corps de pompe et d'une densité pareille à celle de la vapeur de la chaudière , tandis que si le robinet se ferme quand le piston est aux deux tiers de sa course , il entrera et il se détruira un tiers de vapeur de moins. Les mécaniciens ont cité des expériences diaprés lesquelles il semblerait qu'en employant ainsi la détente de la vapeur, on peut économiser, à égalité d'effet , une quantité consi* dérable de combustible; aussi rangent-ils la proposition que Watt a insérée à ce sujet dans sa première patente, au nombre des plus lumineuses dont l'industrie lui soit redevable. Il ne parait pas cependant que, dans la plupart des machines sorties des ateliers de Soho, la détente ait été employée sur une grande échelle : on n'y a eu recours que pour rendre le mouvement du piston à peu près uniforme.

U MACHINES A YàPEUR.

d. — Enveloppe ou chemise du corps de pompe.

Le candenseur isolé , la pluB belle des inventions de Watt, a pour objet, comme on Ta vu plus haut, de laisser constamment le corps de pompe à la température de la vapeur, afin qu'elle ne s^y condense pas en partie quand elle arrive de la chaudière. Mais ce corps de poBfipe est en contact avec Tatmosphère sur toute retendue de ses parois extérieures. Il y aura donc sur oes parois, et, par suite, dans toute Tépaisseur du cylindre, un refroidissement continuel auquel la vapeur motrice devra pourvoir aux dépens de sa propre élasticité. Watt a proposé d'atténuer cet effet en enveloppant le corps de pompe dans un second cylindre. Une telle enveloppe, si elle est fermée en haut et enbas, empêdiera qull ne se forme des courants d'air refroidisscmts, et ce sera déjà beaucoup de gagné. Hais on pourra de plus introduire de la vapeur dans Tespacc annulaire compris entre les deux cylindres , et dès lors la température du corps de pompe proprement dit sera si peu différente de celle de la vapeur fournie par la chaudière, que, dans la pratique, on pourra les considérer comme étant parfaitement égales.

MACHINES À VAPEUR. l^