L'expérience a fait voir qu'une seule soupape, dont l'orifice avait un diamètre déterminé par la formule empirique a) ou par celle (a'), suffisait pour débiter toute la vapeur qui pourrait se former dans la chaudière, à la pression absolue de N atmosphères ou à la pression effective de p kilog. par centimètre carré, sous l'influence du feu le plus actif. Ainsi, quand une chaudière sera munie de deux soupapes fonctionnant bien et ayant des dimensions calculées avec la formule (a) ou (a'), on n'aura point à craindre que la tension de la vapeur dépasse la limite assignée, sauf peut-être le cas où l'eau, par suite d'un défaut d'alimentation, parviendrait à atteindre des parois rouges.

391. Manomètres. Toute chaudière à vapeur doit être munie d'un manomètre, gradué de manière à faire connaître immédiatement la tension de la vapeur dans la chaudière (386). Le tuyau qui amène la vapeur au manomètre doit être adapté directement sur la chaudière, et non sur le tuyau de prise de vapeur ou sur tout autre tuyau dans lequel la vapeur est en mouvement.

La fig. 107 est la coupe, à l'échelle de 1/5, d'un manomètre à air libre, à cuvette, et à tube en verre.

A cuvette en fer forgé; elle est formée d'un prisme en fer à base carrée de 0,06 de côté, ayant 0,17 de hauteur. On a foré, suivant l'axe du prisme, une cavité cylindrique de 0,04 de diamètre et de 0,106 de profondeur; au fond de cette cavité s'en trouve une autre d'un diamètre moindre, dans laquelle pénètre l'extrémité du tube manométrique. B plaque en fer carrée fermant la cuvette, sur le haut de laquelle elle est fixée par quatre vis; le joint est fait à l'aide d'un peu de mastie de minium interposé entre les surfaces de contact.

C bouchon en fer vissé dans la plaque B. Ce bouchon est percé d'un trou dont le diamètre est un peu supérieur à celui du tube en verre qu'il doit recevoir. Vers le bas ce trou est rétréci pour retenir le mastic qui doit sceller le tube dans le bouchon C.

D tube en cristal, de 0,003 de diamètre intérieur et de 0,009 à 0,01 de diamètre extérieur, dont la longueur dépend du maximum de pression que le manomètre dail

mesurer.

E tube en fer creux de 0,015 de diamètre intérieur, fermé supérieurement et inférieurement par des bouchons à vis en fer.

F petit tuyau courbé établissant la communication entre le bas du tube E et la cuvette A, immédiatement au-dessous du bouchon C. Un tuyau analogue, mais suffisamment long, établit de même la communication entre le haut du tube E et la chaudière.

G madrier en sapin portant l'échelle, et auquel est fixé tout l'appareil.

Cet appareil doit être rempli de mercure et monté sur place. La madrier étant fixé à un mur vertical, avant de mettre le tube D en place, on verse le mercure dans la cuvette, jusqu'à ce qu'il ait atteint un niveau Q, tel que quand la pression sera maximum, la surface du mercure couvre encore d'un demi-centimètre au moins le haut de la partie rétrécie de la cavité de la cuvette. On met alors en place le tube D, en tenant son extrémité à 4 ou 5 millimètres du fond de la cavité de la cu

vette, et on le fixe au madrier G par des brides légères, en ayant soin d'interposer un peu de coton entre le tube et le madrier. On lute ensuite le tube au bouchon C, en ayant soin, pendant cette opération, d'échauffer ce dernier en le tenant entre des tenailles de forge portées au rouge sombre.

L'opération terminée et l'appareil refroidi, on remplit complétement le tube E d'eau, qui s'introduit également dans toute la partie restée vide de la cuvette, et on visse le bouchon qui ferme le haut du tube E,

La pression de la colonne d'eau a fait monter le mercure dans le tube en cristal jusqu'à un certain niveau, qui est le point de départ de l'échelle, et où l'on marque une atmosphère, d'après l'ordonnance de 1843. A partir de ce point, on divise le madrier, sur sa hauteur, en parties égales, dont chacune représente 1/10 d'atmosphère.

Désignant par h l'intervalle de deux divisions, en négligeant la varia tion du niveau O dans la cuvette, on aurait

h = 0",076.

Mais pendant que le niveau du mercure s'élève de h dans le tube D, il s'abaisse de h dans la cuvette; on a donc, en négligeant l'influence de l'eau qui remplace le mercure dans la cuvette,

Comme, par suite de la condensation de la vapeur, le tube E reste constamment plein, et que l'eau qui remplace le mercure dans la cuvette tend à augmenter h, on a donc en réalité

13,596 densité du mercure; dans la formule on a fait 13,596×2=27,

Ꭹ a

Si le manomètre est composé de deux branches dans lesquelles il du mercure, sans cuvette, l'échelle se gradue encore à l'aide de la formule (a), dans laquelle è représente le diamètre intérieur de la branche

qui communique avec la chaudière, et où d' = 0, puisque le tube en verre ne plonge plus dans la cavité de diamètre d.

Comme il est très-difficile d'obtenir des tubes très-réguliers sur une longueur aussi grande que l'exige un manomètre à air libre indiquant 5 à 6 atmosphères de pression, il convient, surtout pour les manomètres sans cuvettes, de les graduer au moyen d'une pompe portant un manomètre étalon.

Lorsque le tube indicateur est en verre, on voit le niveau du mercure dans toutes ses positions; mais quand il est en fer, on est obigé d'indiquer la pression au moyen d'un flotteur équilibré par un contre-poids, à l'aide d'un fil très-flexible passant sur une petite poulie très-mobile.

Si le manomètre est gradué d'après le décret de 1865 (386 et 387), on marque 0 kilog. au point marqué 4 atmosphère dans la graduation précédente, et l'on divise le madrier, sur sa hauteur, en parties égales dont chacune représente 0,1.

L'intervalle de deux divisions se calcule par la formule précédente, 0,076

en remplaçant 0,076 par 1,033 29

0,07355.

Pour graduer l'échelle d'un manomètre à air comprimé (fig. 108), on se sert de la formule

pression absolue de la vapeur, en hauteur de mercure; HAD longueur de tube occupée par l'air sous la pression atmosphérique 0,76;

h=DD' quantité dont H se comprime quand la pression passe de 0,76 à P; c'est la moitié de la différence de niveau du mercure dans les deux branches, qu'on suppose de même diamètre.

Donnant à P différentes valeurs, on en conclura les valeurs correspondantes de h. Pour le timbre N 5 atm. ou P3,80 de mercure, supposant H= 0,60, on conclut de la dernière formule h

0,443. Comme vérification, en substituant cette valeur de h dans la première formule, on en conclurait bien P 3,80.

La pression effective en hauteur de mercure étant P―0,76, en hauteur d'eau elle est (P-0,76) 13,596, et en kilogrammes par centimètre carré (387),

p = (P 0,76, 1,3596,

d'où

P

Ρ 1,3596

+ 0,76.

Remplaçant P par cette valeur dans les formules précédentes, elles donneront à ou le numéro p du timbre d'après le décret de 1865.

Manomètre métallique de M. E. Bourdon. Ce manomètre, entièrement

B

Fig. 109.

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d

7

métallique et sans mercure, est basé sur ce principe lorsqu'un tube métallique est enroulé en hélice, toute augmentation de pression intérieure ou diminution de pression extérieure le déroule, et au contraire toute diminution de pression intérieure ou augmentation de pression extérieure l'enroule davantage. Aussi M. Bourdon construit-il également des baromètres d'après ce principe.

La fig. 109 représente le manomètre de M. Bourdon. Le tube A est en laiton bien homogène; sa longueur est de 0,70, et sa section est une ellipse ayant 11 et 4 millimètres pour axes; il est enroulé dans le sens de son petit axe sur un peu moins de deux spires. Son extrémité a est fixée à une tubulure à robinet B, qui permet de le mettre en communication avec la chaudière ou le récipient dont le manomètre doit indiquer la pression intérieure. L'extrémité b est fermée et tout à fait libre; elle porte une aiguille d qui se meut sur un cadran qu'on a gradué en atmosphères et fractions d'atmosphère à l'aide d'un manomètre-étalon à air libre, en faisant fonctionner l'appareil avec de l'air comprimé. Le tout est renfermé dans une caisse en fonte qui préserve l'appareil des chocs et permet de le fixer où l'on veut. A partir du robinet B, le tube qui va à la chaudière doit se courber de manière à s'élever jusqu'à un niveau supérieur au manomètre; par cette précaution, il reste toujours un peu d'eau provenant de la vapeur condensée dans la partie basse du tuyau, et la vapeur ne venant jamais jusque dans le tube élastique, celui-ci est dans les meilleures conditions de conservation.

D'après le décret de 1865, la pression effective 0 correspond à la division 1 atm. de la graduation précédente, et les divisions du cadran expriment les pressions effectives en kilogrammes et fractions de kilogramme par centimètre carré.

Ce manomètre est très-portatif, peu volumineux, nullement fragile, et il ne coûte que 50 francs. Concurremment avec le manomètre de M. Desbordes, on en fait un usage exclusif sur les locomotives.

L'administration a commandé à M. Bourdon des manomètres vérificateurs, gradués jusqu'à 18 atmosphères, et le 26 août 1852 elle en a adressé à tous les ingénieurs chargés de la surveillance des appareils vapeur, pour leur servir à vérifier les différents instruments manométriques employés sur les chaudières. Une tubulure réglementaire à robinet, dont la bride a 0,04 de diamètre extérieur, sert à fixer le manomètre vérificateur.

à

Ces manomètres - étalons sont employés avec avantage pour les épreuves des chaudières à vapeur (389). Ils remédient à l'incertitude presque inévitable des résultats fournis par les soupapes, qui laissent

souvent, par suite d'un défaut de rodage, échapper l'eau bien avant que la pression ait atteint son degré maximum. Quand une rupture a lieu, ils indiquent à quelle pression elle s'est produite. En donnant constamment la pression, ils évitent qu'on la pousse au delà de la limite légale, ce qui est toujours dangereux pour les appareils; les soupapes, en grippant sur leur siége, peuvent ne se soulever que sous un excès de charge.

L'appareil ayant bien résisté, si un joint vient à manquer à une pression voisine de la pression légale, on peut considérer l'épreuve comme satisfaisante, au lieu qu'avec l'usage seul de la soupape, on est obligé de tout recommencer.

M. Bourdon a construit des manomètres de son système indiquant des pressions s'élevant à 200 ou 300 atmosphères, et qui trouvent leur emploi dans la solidification des gaz (342).

Dans le manomètre de M. Desbordes, la vapeur agit sur une rondelle en caoutchouc fixée sur tout son contour aux parois du tube qui communique avec la chaudière, de manière à fermer ce tube, qui est renflé en ce point. La pression augmentant la rondelle de caoutchouc se soulève en son milieu et pousse un petit piston dont la tige vient faire fléchir une lame d'acier qui communique le mouvement à l'aiguille, par l'intermédiaire d'un mécanisme qui augmente les amplitudes des mou

vements.

M. Bourdon construit aussi des baromètres métalliques fondés sur le même principe que son manomètre. Seulement le tube est fixé au support par son milieu, et il est fermé complétement à ses extrémités. De plus, on y a fait un vide aussi parfait que possible, à un millimètre de mercure; d'où il résulte que, selon que la pression atmosphérique augmente ou diminue, le tube se ferme ou s'ouvre, et l'on profite du mouvement de ses extrémités pour faire tourner une aiguille sur un cadran barométrique. La section du tube, au lieu d'être elliptique, est formée de deux arcs de cercle.

Le baromètre anéroïde de M. Vidy est le premier baromètre entièrement métallique qui a été construit. Il est formé d'une espèce de lentille creuse en laiton, dans laquelle on a fait le vide; les parois minces se rapprochent ou s'écartent par suite des variations de la pression de l'air extérieur, et l'on profite de leur oscillation pour communiquer le mouvement à une aiguille. Le tout est renfermé dans une boîte circulaire, dont une face est formée par une glace qui permet de lire sur le cadran que parcourt l'aiguille.

392. Alimentation des chaudières à vapeur (374). Toute chaudière à vapeur doit être munie d'une pompe d'alimentation bien construite et en bon état d'entretien, ou de tout autre appareil alimentaire d'un effet certain. (Voir Machines à vapeur.)

393. Indicateur du niveau de l'eau dans les chaudières à vapeur. Le niveau que l'eau doit avoir habituellement dans chaque chaudière est indiqué à l'extérieur par une ligne tracée d'une manière apparente sur le corps de la chaudière ou sur le parement du fourneau. Cette