Arthur Morin

“ Examinons la première hypothèse, par laquelle on admet que la pression, dans le cylindre, est constante pendant la durée de la période d'admission. Et, d'abord, remarquons que cette supposition ne saurait évidemment être rigoureusement exacte ; car, dans toutes les machines, il y a un moment, plus ou moins rapproché de l'origine de la course, où l'aire de l'orifice d'admission est constante, tandis que la vitesse du piston s'accélère. ”

“ A partir de l'instant où le piston a parcouru la fraction m de sa course, ou engendré le volume V, la vapeur cesse par hypothèse d'affluer dans le cylindre ; et, tandis que le piston continue à marcher, la force élastique du fluide qui le presse diminue comme celle d'un ressort qui se débande, mais elle n'en développe pas moins un travail moteur dont il est nécessaire de tenir compte. ”

“ La capacité du condenseur est assez ordinairement égale à du volume engendré par à le piston à vapeur dans une course simple, ce qui relent à une capacité triple du volume du mélange d'eau, d'air et de vapeur, que le piston de la pompe à air doit extraire à chaque course. Il n'y a pas d'inconvénient à
augmenter cette capacité, et il en résulte plus d'égalité dans la pression qui s'y établit. ”

“ Il ne faut pas perdre de vue que les machines dont nous nous occupons sont à détente variable entre des limites étendues , et que l'on doit prévoir le cas où elles seraient surchargées pendant un temps plus ou moins long. Il est donc nécessaire de proportionner les moyens de production de vapeur, ainsi que les autres organes relatifs à la marche et à l'alimentation de la machine, de manière à rendre possible au besoin un grand accroissement de la puissance. ”

“ On emploie dans le comté de Cornouailles un grand nombre de machine à simple effet, à moyenne pression, à détente et à condensation, pour élever l'eau des mines. L'effet utile de ces machines, dont les pompes entretenues avec soin perdent peu d'eau, s'estime par le produit du poids de l'eau élevée et de la hauteur d'élévation, et l'on calcule ce poids par le volume engendré par le piston dans sa course. ”

“ D'autres constructeurs donnent même à leurs machines des proportions qui reviennent à prendre pour coefficient de construction 0.40 à 0.45, ce qui ne fait pas une part assez large aux défauts d'exécution et d'entretien ; mais il faut se rappeler que, souvent, dans l'estimation approximative des pressions, on fait abstraction de la colonne de mercure qui s'élève dans le manomètre, de sorte que la pression employée réellement est plus forte que la pression nominale ou que lors des épreuves, on a soin de tenir la vapeur à une pression supérieure à sa valeur normale. ”

“ Considérons d'abord ce qui se passe dans un cylindre de machine à vapeur, où le fluide afflue librement, par des orifices convenablement proportionnés, pendant une portion de la course du piston, après laquelle, l'admission de vapeur étant interrompue et le piston continuant à marcher, le fluide occupe des volumes de plus en plus grands et agit par sa force d'expansion ou de détente. ”

“ Vitesse du piston. — Dans les machines à vapeur, comme dans toutes les machines à mouvement alternatif , il convient de faire en sorte que la vitesse des Pièces douées de ce mouvement soit aussi petite que le importe la nature de la machine, et qu'elle s'éteigne graduellement à la fin de chaque oscillation. ”

“ Application à la distribution d'une machine à basse pression. — Pour appliquer ce qui précède, prenons avec M. Rœsch, à qui nous empruntons ces notions, pour exemple la distribution d'une machine à basse pression du système de Watt, ou d'une machine de bateau à vapeur à basse pression. On sait que, dans ces machines, la vapeur afflue de la chaudière au cylindre en traversant l'intérieur du tiroir. ”

“ Machines à haute pression, détente et condensation, sans balancier. — Dans le mouvement des machines sans balancier, le piston est ordinairement maintenu dans la direction verticale par des galets roulant sur des guides, et la bielle prend de part et d'autre des positions symétriques, en sorte que, pour ces positions, les composantes de la pression exercée sur le piston sont dans un même rapport avec cette pression. ”

“ On voit, par exemple, que les centres de la manivelle et de l'excentrique devront décrire un angle Poa, avant que l'arête T se soit élevée depa=PA=TA, c'est-à-dire avant que la vapeur ne puisse pénétrer dans le cylindre. Passé cette position, l'ouverture démasquée par l'arête T s'augmente de plus en plus lentement, et atteint son maximum quand l'angle décrit est droit; et ce maximum peut être inférieur à la hauteur de la lumière, qui, alors, n'est pas démasquée en entier. ”

“ Cette machine, dont un modèle de grande dimension et de la force de 1 à 2 chevaux existe au Conservatoire, est disposée de manière que, par l'action du pendule conique sur la valve de détente, la vitesse de l'arbre du volant, ou plutôt le nombre de tours qu'il fait en une minute, reste sensiblement constante, malgré de très grandes variations dans la résistance. Elle est employée à faire mouvoir des machines à fabriquer les roues des voitures, des tours, et est soumise à des intermittences de résistance très grandes. ”

“ Dans les machines à haute pression, plus que dans toutes les autres, l'effet utile dépend de la perfection d'exécution et quelquefois de la simplicité et de la bonne disposition de la machine. Lorsque la construction ne laissera rien à désirer sous ces rapports, les machines proportionnées avec le coefficient K=0.50 dépasseront notablement la force nominale. ”

“ Les mêmes constructions s'appliquent avec facilité aux machines à détente, avec ou sans condensation, à balancier. Il faut seulement tenir compte des variations de la pression p dans le cy lindre. C'est ce qu'il est facile de faire à l'aide de la loi de Mariotte. A cet effet, on a déterminé pour chacune des positions de la manivelle, celle de la bielle, celle du balancier et enfin celle de la tête de la tige du piston, ce qui a donné la course correspondante, le volume occupé par la vapeur et par suite la pression par unité de surface. ”

“ La méthode le plus généralement usitée consiste à ouvrir la boîte à vapeur, à amener le piston à l'une des extrémités de sa course et la manivelle au point mort, à repérer la position correspondante d'un des points du tiroir par rapport à l'une des arêtes des lumières, en mesurant les hauteurs et les écartements extérieurs et intérieurs des lumières du cylindre et des bandes du tiroir, puis à faire tourner le volant ou la manivelle de quantités croissantes, en observant pour chaque déplacement les courses simultanées du piston et du tiroir ”

“ Ces formules montrent qu'à mêmes proportions de la bielle et de la manivelle les machines à deux cylindres du système de Woolf n'exigent pas un volant sensiblement plus grand que les machines à basse pression, pour lesquelles, dans le cas d'une bielle égale à cinq fois la manivelle, on a trouvé n° 214
tandis qu'au contraire les machines à détente à un seul cylindre exigent pour un même degré de régularité des volants beaucoup plus considérables que les machines à basse pression et que les machines à détente à deux cylindres du système de Woolf. ”

“ C'est ce qui arrivait à peu près dans les anciennes machines, où il n'y avait pas de recouvrement du coté de l'admission, et où les manivelles étaient calées d'équerre.Mais on peut faire disparaître le retard à l'admission et conserver l'avantage de la détente, en donnant à l'excentrique une position relative différente par rapport à la manivelle, c'est-à-dire en faisant en sorte que le tiroir, et par suite l'arête T du côté de l'admission, ait marché d'une quantité égale au recouvrement quand le piston commence sa course. ”

“ Machine à excentrique en onde à portions concentriques à F axe. — On sait que quelques machines à haute pression ont des excentriques (fig. 15, pl. III) dont une partie est formée par des arcs de cercle concentriques à l'axe qui les porte, et les autres par des courbes qui raccordent entre elles ces portions circulaires. Il résulte de cette disposition que le tiroir se meut rapidement quand il est conduit par ces dernières courbes, et reste stationnaire quand ce sont les portions circulaires
qui agissent. ”

“ Le nombre de tours du volant en l' et les dimensions du balancier dépendent de la course du piston, quand sa vitesse est donnée; il convient d'ailleurs de faire diminuer le rapport de la course au diamètre à mesure que la force augmente , pour ne pas avoir des nombres de tours trop petits, des balanciers trop grands et des machines trop hautes. ”

“ En résumé, ces expériences prouvent qu'en conduisant bien le feu, avec des grilles bien proportionnées et de bon charbon de Denain, on peut obtenir, dans les chaudières sans bouilleurs ou à bouilleurs, 7 kil. de vapeur par kilogramme de houille brûlée ; mais on voit que la plupart du temps, même avec les soins donnés à ces expériences exécutées sous la surveillance d'un habile ingénieur, on n'a obtenu souvent que 6kil.50, et que, dans la pratique courante, on ne peut pas se flatter d'obtenir davantage. ”

“ On a vu par les résultats des applications (n° 84) qu'à l'état Normal, quand la valve régulatrice ouvre un passage égal à 0.75 de l'aire du tuyau, la perte de force vive à ce passage est assez faible pour qu'on puisse admettre
cette proportion, voisine de celle de Watt, comme base de la construction, les choses étant d'ailleurs disposées de façon que la valve puisse au besoin démasquer un passage égal en superficie à l'aire totale du tuyau, afin d'avoir la facilité d'augmenter accidentellement la force de la machine. ”

“ H convient aussi de faire
croître la course en même temps que le diamètre du Piston, mais moins rapidement et en renfermant le rapport de ces courses entre les limites de 3.50 et de 2.00 fois le diamètre, la première étant relative aux plus petites machines et la seconde aux plus grandes. On sait, en effet, que les machines de ce genre sont fort souvent construites sans balanciers, et que l'arbre du volant est placé au dessus du cylindre. Il en résulte que cet arbre se trouve à une grande hauteur, ce qui peut avoir pour la stabilité de toute la machine quelques inconvénients. ”

“ Appareil propre à donner directement la courbe de réglementation. — La méthode que nous venons de décrire est celle que l'on emploie en général dans la marine; mais elle est assez longue, d'un emploi délicat; elle exige que l'on ait pour faire marcher la machine à bras la disposition d'un grand nombre d'hommes et que l'on découvre la boîte à tiroir, ce qui force à interrompre la marche de la machine. ”

“ On dit qu'une substance a plus ou moins de capacité pour la chaleur selon qu'elle exige plus ou moins de chaleur pour éprouver un changement de température donné, et l'on nomme calorique ou chaleur spécifique la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'unité de poids d'un degré du thermomètre centigrade. ”

“ En résumé, sans prétendre que la loi de Mariotte, vérifiée pour l'air
jusqu'à des pressions très élevées, soit aussi exacte pour les vapeurs, et en attendant la lumière que les recherches de M. Regnault ne manqueront pas de jeter sur cette matière délicate, on voit qu'elle peut être adoptée, au moins comme loi pratique et d'application, pour le calcul de l'effet utile des machines à vapeur dans les limites ordinaires des détentes employées ”

“ Ceci étant entendu, pour établir les équations du mouvement de la vapeur, depuis la chaudière jusqu'à l'intérieur du Fig. 3.
cylindre, supposons, comme la figure l'indique, que la vapeur partant de la chaudière parcoure d'abord un tuyau sur lequel se trouve une valve ou un robinet régulateur qui obstrue plus ou moins le passage, qu'ensuite le fluide débouche dans la boîte à vapeur, où sa vitesse diminue, puis passe dans le conduit qui le mène dans le cylindre. ”

“ On voit d'ailleurs par cette expression que, si, négligeant l'influence régulatrice des bras du volant, on donne à l'anneau un poids P' égal à la valeur que l'on trouvera pour P, on sera certain que le degré de régularité de la machine sera supérieur à celui que l'on s'était proposé d'obtenir ; ce qui, tout en simplifiant la question, n'offre que des avantages. ”

“ Quand le piston commence sa course rétrograde, ce qui a lieu à partir du point de contact b', la lumière est déjà ouverte à l'échappement de la quantité P'b' - P'G1, qui dépend, comme on le voit, à la fois de l'angle d'avance et de la hauteur PIG, - TIG du recouvrement du côté de l'échappement. L'ouverture de la lumière d'émission continue jusqu'à ce qu'elle ait atteint sa valeur maximum, égale à P,Al - PIG, ou à la hauteur totale de la lumière supérieure. ”

“ Quoi qu'il en soit, pour le moment, on conçoit qu'en exécutant à l'aide du planimètre ou de la méthode de Simpson la quadrature de ces surfaces, on aura la valeur de l'excès T de travail qui produit l'irrégularité du mouvement, et qu'en l'introduisant dans la formule
on aura le poids du volant ou son moment d'inertie PV2.
Nous ne donnerons pas ici ce calcul, sur lequel nous
reviendrons quand il s'agira des tracés où l'on tient compte de toutes les obliquités ”