MACHINE A VAPEUR

MACHINE A VAPEUR machine dans laquelle on emploie la vapeur comme force motrice. On y distingue dans sa forme la plus simple la chaudière (Voy. ce mot) ou générateur de la vapeur et le mécanisme propr. dit ou récepteur du travail. Dans la plupart des machines ce mécanisme se compose d'un cylindre bien alésé et fermé des deux côtés dans lequel se meut à frottement un piston dont la tige est fixée à un balancier qui communique le mouvement à un volant par l'intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle. Le piston s'élève ou s'abaisse et imprime ainsi le mouvement à tout le système suivant que la vapeur vient presser le piston en dessous ou en dessus. On réalise ce double effet en faisant arriver alternativement la vapeur de chaque côté du piston et laissant s'échapper en même temps celle qui se trouve du côté opposé. Une pièce mobile appelée tiroir placée à l'entrée du conduit de vapeur règle l'introduction et l'échappement de la vapeur. La vapeur sort du cylindre tantôt pour se rendre dans l'atmosphère (M. sans condensation) tantôt pour se condenser dans un réservoir maintenu à froid (M. à condensation). On remarque encore dans la machine à vapeur le régulateur à force centrifuge sorte de losange articulé dont les deux côtés supérieurs portent des boules pesantes tandis que les deux côtésin| férisurs s'attachent àun anneau qui peut couler sur un axe vertical que fait tourner l'arbre du volant cet anneau montant ou descendant par l'effet de la force centrifuge selon que le volant tourne plus ou moins rapidement agit sur un système de leviers qui viennent fermer ou ouvrir une clef placée à l'entrée du tuyau d'arrivée de la vapeur cette disposition fait que la machine se gouverne ellemême. Les accessoires sont la pompe d'alimentation qui renouvelle l'eau de la chaudière et qu'on peut remplacer par l'injecteur Giffard ( Voy. ce mot) la pompe à air qui extrait du condenseur l'air et l'eau provenant de la vapeur condensée ainsi que l'eau injectée pour condenser cette vapeur la pompe du puits qui renouvelle l'eau nécessaire pour maintenir froid le condenseur ces deux dernières pompes n'existent pas dans les machines sans condensation. Quand la vapeur est portée dans la chaudière à une force élastique de 5 atmosphères au moins la machine à vapeur est dite à haute pression par opposition aux machines à basse pression où la vapeur présente une tension plus faible les machines à haute pression diffèrent ordinairement des machines à basse pression par l'absence du condenseur. La aachine à haute pression a l'avantage de dépenser beaucoup moins d'eau que les autres et s'emploie de préférence pour les locomotives des chemins de fer. — On exprime la puissance des machines à vapeur par force de cheval ou chevalvapeur c'est la force nécessaire pour élever d'un mouvement continu un poids de 75 kilogr. à 1 mètre de hauteur en une seconde. Il existe des machines à vapeur de toutes forces depuis celle de 1/4 de cheval jusqu'à celle de 1000 chevaux. Il y a cinq applications principales de la force motrice de la vapeur 1° à l'élévation de l'eau 2" à la raréfaction ou à la compression de l'air 3° à la rotation d'un arbre moteur 4° à la navigation 5° au transport sur terre. — Les machines destinées à l'élévation de l'eau portent le nom de M. hydrauliques ou à'épuisement la pompe à feu de Chaillot (Voy. POMPE) est une machine de ce genre elles servent particulièrement dans les mines. On appelle M. soufflantes les machines à vapeur qui servent à lancer l'air destiné à alimenter les feux et fourneaux métallurgiques et dans quelques cas à entretenir l'aérage des mines. Les M. àrotation sont celles dans lesquelles la transmission du mouvement a lieu par l'intermédiaire d'un arbre principal ou moteur elles sont employées pans toutes les espèces d'industries comme pour moudre le blé écraser les graines oléagineuses triturer des chiffons faire marcher des scies tourner des broches faire travailler des outils des métiers à tisser etc. Les machines des bateaux à vapeur les locomotives des chemins de fer et les locomobiles sont également des machines à rotation. Salomon de Caus eut dès 1615 l'idée d'employer la vapeur comme force motrice. Dans les dernières années du xvne siècle Denis Papin imagina la première machine à piston et songea à combiner dans un même appareil l'action de la force élastique de la vapeur avec la propriété dont jouit cette vapeur de se condenser par le refroidissement. En 1698 le capitaine Savery proposa d'opérer ce refroidissement par des injections d'eau froide. En 1705 Newcommen forgeron du Devonshire utilisa les conceptions de Papin et de Savery pour la construction de la première machine qui rendit des services à l'industrie minière. Cette machine dite M. atmosphérique (parce que le piston après avoir été soulevé par la vapeur s'y abaisse par la seule force de la pression de l'atmosphère après la condensation de cette vapeur) fut perfectionnée par le mécanicien James Watt qui inventa le moyen d'opérer dans un vase séparé la condensation de la vapeur et qui composa la machine à double effet. Depuis Watt les machines à vapeur ont reçu de nombreuses modifications suivant les effets qu'elles doivent produire. G.Stephenson est le premier qui ait réussi a appliquer ces machines aux chemins de fer. Voy. LOCOMOTIVE. Depuis quelques années la théorie de la machine à vapeura reçu d'importants perfectionnements.Ils sont dus aux auteurs de la Thermodynamique (Voy. ce mot) àMM.Clausius.Rankine Hirn Zeuner etc. On croyait autrefois que la quantité de chaleur prise par l'eau au foyer de la chaudière pour se réduire en vapeur se retrouvait dégagée intégralement pendant la condensation de la vapeur dans le condenseur ou plus généralement dans les corps froids qui opèrent cette condensation. Dès lors il y avait seulement transport de chaleur de la chaudière au condenseur tandis que le travail moteur se transmettait aux outils et aux divers organes de la machine. Sadi Carnot fit remarquer le premier en 1824 qu'il y avait un rapport déterminé entre la quantité de travail dont une machine est capable et la différence des températures qui régnent dans la chaudière et le condenseur. On a reconnu depuis par la théorie et par l'expérience que la chaleur transportée au condenseur est plus petite que la chaleur prise au foyer et que la différence est proportionnelle au travail moteur. Il y a donc disparition de chaleur en même temps que création de travail mécanique de là l'expression figurée la chaleur est convertie en travail et c'est en combinant le principe de l'équivalence de la chaleur et du travail avec le principe de Carnot qu'on a trouvé une nouvelle théorie de la machine à vapeur. — Consulter Zeuner (de Zurich) Théorie mécanique de la chaleur avec ses applications aux machines (1869) Figuier la Machine à vapeur son histoire etc. (1852) Appleton Dictionary of machines etc. et le Rapport de M. Luuyt (Jury de l'Mxposit. univ. de 1867 t. IX p. 72107). A côté de la machine à vapeur il faut placer 1° la M. à air comprimé dans le cylindre de laquelle au lieu de vapeur on introduit de l'air comprimé cet air pousse le piston en augmentant de volume et sa pression s'abaisse jusqu'à celle de l'atmosphère il est ensuite expulsé au dehors pendant le retour du piston. La principale machine de ce genre est celle qui met en mouvement les forets au tunnel du mont Cenis (Voy. COMPRESSEUR) — 2° la M.à air chaud analogue à la machine à vapeur on introduit de l'air dans le cylindre on chauffe celuici et l'accroissement de la force élastique de l'air détermine l'impulsion du piston l'air s'échappe ensuite au dehors pendant le retour du piston. Il y a divers systèmes de machines à air chaud les plus connues sont ceiies d'Ericson en Amérique de Laubereau à Paris mais elles n'ont pas encore pris définitivement place dans l'industrie elles doivent recevoir de grandes améliorations avant d'offrir de sérieux avantages — 3° la M. à gaz analogue à la machine à vapeur quant à la forme générale avec cette différence que l'on introduit dans le cylindre un mélange d'air et de gaz de la houille ou autre gaz combustible. On met ensuite le feu au mélange et l'explosion détermine l'impulsion du piston.Ce phénomène se produit alternativement de chaque côté du piston à l'aide d'un tiroir qui règle l'introduction du mélange explosif et l'échappement du résidu gazeux après l'explosion. Les principales machines de ce genre aujourd'hui en usage sont celle de M. Hugon à qui revient la priorité de l'invention et celle de M. Lenoir. Dans la première l'inflammation du mélange est opérée par un bec de gaz entraîné par le tiroir ce bec s'allume au dehors pendant le mouvement de la machine est amené dans l'intérieur du cylindre détermine l'explosion s'éteint alors puis sort pour se rallumer et ainsi de suite. Dans la machiné Lenoir c'est une étincelle d'induction produite par une bobine de Ruhmkorffqui opère l'inflammation. La machine Hugon présente une grande supériorité soit à cause de son mode d'inflammation soit parce qu'elle utilise une partie de la chaleur de combustion pour vaporiser une petite quantité d'eau que l'on injecte dans le cylindre. Ce genre de machines convient surtout pour les faibles forces jusqu'à deux chevauxvapeur et pour les travaux intermittents. Il suffit d'ouvrir un robinet d'allumer un bec de gaz pour avoir la force motrice on l'arrête instantanément en fermant le même robinet. Un décret du 25 janvier 1865 a déterminé toutes les conditions d'épreuve et de surveillance qu'exigent dans l'intérêt de la sécurité publique et privée les machines et chaudières à vapeur. Les machines placées sur des bateaux sont en outre soumises aux prescriptions de l'ordonnance royale du 23 mai 1843. Voy. CHAUDIÈRE. MACHINE A VAPEUR Prochainement des photos et des images en ligne Voici la définition du mot MACHINE A VAPEUR