DE L'AGRICULTURE ET DES ARTS DE LILLE. MÉMOIRE SUR LA DÉTENTE DE LA VAPEUR DANS LES MACHINES DU SYSTÈME DE WOOLF, Par M. Auguste FIEVET, Séance du 5 juin 1857. Pour l'intelligence de ce que j'ai à dire, il est nécessaire que je rappelle sommairement comment se produit ordinairement la détente de la vapeur. Dans les machines à un seul cylindre, la vapeur est interceptée à un certain point de la course du piston, et ce dernier continue son chemin par l'effet de la détente. Dans les machines à deux cylindres, la vapeur est d'adord reçue sur le petit piston, puis elle va se détendre, à la course suivante, dans le grand cylindre. Quelquefois elle n'est admise que pendant une partie de la course du petit piston; alors il y a une première détente dans le petit cylindre, et une seconde dans le grand. Le rapport ordinaire entre les capacités des deux cylindres est de 31/2 à 4, et je ne sache pas qu'il dépasse jamais ce dernier chiffre. Enfin il y a, mais je n'en ai jamais vu, et l'on n'en construit pas dans notre localité, des machines dans lesquelles la vapeur, après avoir fonctionné dans un premier cylindre, va se détendre successivement (1) L'auteur s'est assuré la propriété de sa découverte par un brevet d'invention, s. g. d. g. dans deux autres cylindres, le dernier étant le plus grand. Je ne m'occuperai pas de ces dernières machines, car, on le verra plus loin, deux cylindres suffisent pour pousser la détente à ses dernières limites. Les tiroirs qui servent à obtenir ces effets sont de plusieurs espèces; ce sont, pour les machines à un seul cylindre: 1.o Le tiroir dit à recouvrements, 2 o Celui qui est muni de deux petites glissières, 3.0 Celui qui n'a pas de recouvrements, mais auquel on adjoint une soupape ou une glissière séparée, contenue dans une boîte spéciale. Pour les machines de Woolf, ce sont, lorsqu'il n'y a pas de détente dans le petit cylindre, les tiroirs sans recouvrements; s'il y a détente, on emploie pour le petit tiroir l'un de ceux dont il vient d'être question pour les machines à un seul cylindre. Je n'ai pas la prétention de rappeler tous les genres de tiroirs ; je ne parle que des principaux. Le tiroir dit à recouvrements, et je ne parle que du plus usité de ceux de cette espèce, introduit la vapeur pendant une partie de la course du piston; il laisse opérer la détente pendant une autre partie ; mais le piston parcourt le reste de cette course en vertu de la vitesse acquise, les recouvrements intérieurs étant moindres que ceux extérieurs. Ce moyen est vicieux au double point de vue de la perte de travail qu'il occasionne et des irrégularités prononcées qu'il provoque dans le mouvement de la machine. Il résulte aussi de la construction de ce tiroir, qu'une partie de la décharge de la course précédente reste emprisonnée dans le cylindre, et quelquefois la compression de cette vapeur soulève le tiroir et cause une perte assez sensible. Le tiroir qui est muni de glissières, est compliqué et ne tarde pas à s'user; alors la vapeur ne se détend plus comme on l'a voulu, et les économies sur lesquelles on comptait, disparaissent. Le tiroir qui n'a pas de recouvrements, mais auquel on adjoint une soupape, et mieux, une glissière séparée, montée dans une boîte spéciale, complique la machine et augmente le volume des espaces libres de la capacité de la boîte qui le contient. Il résulte donc de cette disposition, pour une même dépense, une perte d'effet assez importante. Observons en passant que lorsqu'il s'agit de détendre dans un cylindre plutôt que dans deux, un même volume de vapeur doit être introduit pendant une très petite portion du temps que le piston met à parcourir sa course, d'où il suit que les tuyaux aboutissant au cylindre et les espaces libres, doivent être d'autant plus grands. Enfin, les tiroirs qui n'ont pas de recouvrements, à l'aide desquels on distribue la vapeur dans les machines de Woolf ne détendant pas dans le petit cylindre, jouissent seuls de l'avantage d'être à la fois, simples, durables et corrects; mais, je viens de le dire, il faut, pour les employer, renoncer à la détente dans le petitcylindre, et c'est ce que l'on fai: généralement, soit que les constructeurs qui agissent ainsi n'aient pas tenté de faire mieux, soit que des essais malheureux les aient ramenés à ce dernier moyen. Cependant, dans cet état, la vapeur ne produit pas tout l'effet dont elle est capable, et l'on ne se doute pas toujours de ce qu'il est encore possible d'en tirer. Pénétré des imperfections que présentent les procédés connus, j'ai recherché s'il n'y aurait pas un moyen simple, durable, correct et facile à exécuter, pour obtenir de la vapeur son maximum d'effet. Pour les machines à un seul cylindre, je n'ai rien trouvé; mais, pour celles à deux cylindres, on peut facilement éviter les inconvénients signalés plus haut, et faire produire à la vapeur son maximum d'effet, en établissant les cylindres dans un rapport tel que la vapeur arrive à sa limite convenable d'expansion, sans détendre dans le petit cylindre. On pourra alors employer les tiroirs sans recouvrements, auxquels il ne manquait que ce rapport convenable entre les cylindres pour atteindre le but proposé. Cette idée trouvée, le reste découle naturellement des formules sur la machine à vapeur, sauf de légers changements. En effet, l'équation qui donne l'admission du maximum d'effet dans les machines de Woolf détendant dans le petit cylindre, est la suivante : L exprime la course du grand piston, , la partie de la course du petit piston, pendant laquelle se fait I admission de la vapeur, A, la section droite du grand cylindre, a, la section droite du petit cylindre, c, la liberté du petit cylindre, représentée par une longueur équivalente du cylindre, P', la pression de la vapeur d'admission, en kilogrammes, par mètre carré, , la pression de la vapeur dans le condenseur, en kilogrammes, par mètre carré, estimée 2,100 kilogrammes dans les machines qui condensent assez bien, n et q, deux constantes qui valent, pour les machines à condensation : n, 0,00004227, q, 0,0000000529, En transformant cette formule, et en faisant l'égale à la course / du petit piston, il vient : Mais, pour que la vapeur ne sorte pas précisément du grand cylin dre à la pression; pour qu'elle ait, au contraire, un petit excès de force sur la résistance du condenseur, je négligerai dans la première équation le terme négatif qui a peu de valeur, et il me restera simplement : en faisant, comme je me le suis proposé, l'=l. Avec l'aide de cette formule, j'ai formé le tableau suivant des rapports des cylindres des machines de Woolf, pour des pressions de quart en quart d'atmosphère, depuis une jusqu'à cinq atmosphères. |