Il vapore immagazzinato nelle caldaie e di cui la tensione cresce
coll'intensità del riscaldamento, il deterioramento della caldaia
medesima in seguito ai colpi di fuoco, ai depositi, ecc., costituiscono
un serio pericolo di scoppio.
Il consumo poi nei motori a vapore raggiungeva fino a poco tempo fa le
10000 calorie per HP, mentre nei motori a scoppio è meno della metà.
Per aumentare il rendimento termico del motore a vapore si pensò
dapprima ad aumentare la pressione del vapore, ma non si ebbero
risultati di entità; più tardi si riconobbe che conveniva aumentare la
temperatura del vapore fino a 400° circa anzichè elevarne la pressione.
Col surriscaldamento, il consumo di calorie per HP è stato ridotto alla
metà. Si pensò poi a studiare un tipo conveniente di caldaia che fosse
scevro dagli inconvenienti accennati.
Il vapore surriscaldato si può ottenere generando da una massa d'acqua
del vapore saturo e facendolo poi passare per tubi ad alta temperatura;
per l'automobilismo si è ricorso ad un mezzo molto più conveniente; si è
soppressa quella gran massa d'acqua e il relativo recipiente, adottando
un tubo riscaldato nel quale si inietta con una pompa l'acqua necessaria
per la motrice e si regola il fuoco in modo da ottenere all'altra
estremità del tubo del vapore a 350 od a 400°; si è creato cioè il
generatore a vaporizzazione istantanea che sarà probabilmente la caldaia
dell'avvenire. Il Serpollet in Francia è stato fra tutti il più geniale
innovatore.
Ha dunque soppressa la caldaia a vapore e l'ha sostituita con un
apparecchio composto di un tubo a pareti molto grosse, di diametro
interno piccolissimo, che egli pone al disopra del focolare avvolgendolo
sopra sè stesso a zig-zag in modo da presentare alla fiamma la più
grande superficie possibile (fig. 87 schematica).
Adoperando poi come combustibile il petrolio, ha potuto, invece di un
riscaldamento costante, fare uso di un riscaldamento variabile a seconda
del consumo di vapore, e variabile pure a seconda del bisogno ha resa
l'alimentazione dell'acqua.
Ecco come funziona teoricamente il sistema (fig. 87).
[Illustrazione: Fig. 87.]
Facendo muovere la pompa P si viene ad aspirare per la valvola _m_ (che
si apre sotto lo sforzo d'aspirazione che chiude la valvola _n_),
dell'acqua contenuta nel serbatoio, e la si manda nei tubi agendo sulle
valvole in senso inverso. Al contatto della superficie sovrariscaldata
dei tubi, l'acqua si trasforma istantaneamente in vapore e più questo
procede nei tubi più si sovrariscalda. Il vapore arriva in tal modo al
motore con una tensione molto grande, e con tale dispositivo non si ha
più alcun pericolo, perchè il vapore è prodotto in piccole quantità, e
di mano in mano che si utilizza; si ha poi una grande elasticità nella
produzione del vapore.
Serpollet comprese che bisognava anche regolare il focolare in modo che
il calore fornito fosse proporzionale alla quantità di vapore domandata.
Il carbone fossile non permetteva una soluzione pratica, e quindi
ricorse all'impiego del petrolio costituendo il focolare di più becchi
alimentati da una pompa speciale funzionante come quella ad acqua.
Le due pompe, nei tipi meno recenti del Serpollet, erano entrambe mosse
dal motore e le cose erano disposte in modo che la pompa ad acqua desse
10 litri d'acqua mentre quella a petrolio ne dava uno di petrolio.
Nella fig. 87 è schematicamente rappresentata la vecchia disposizione
del Serpollet. La trasmissione del movimento era a catena.
Nel tipo più recente del Serpollet le due pompe sono comandate da un
cavallino costituito da un piccolo motore orizzontale a doppio effetto a
cassetto (fig. 88).
Nella fig. 88 che rappresenta questo meccanismo, A è l'albero del
motore, B è un pezzo verticale solidale all'albero A e che si sposta
lateralmente da sinistra a destra, la molla _r_ mantenuta dal braccio S
articolato in _o_ si troverà compressa fino a che B appoggia per mezzo
del suo dito _d_ sopra il secondo braccio _b_ di S. A questo momento S
abbandona la molla _r_ che fissata in _n_ si distende bruscamente e
rimanda il pezzo P verso destra. Un'articolazione C cambia il senso di
questo movimento che l'asta _t_ trasmette al cassetto di modo che
quest'ultimo per effetto della molla _r_ si trova vivamente respinto
verso la sinistra. Il movimento seguente di B essendo identico, ma di
senso contrario, ne segue che il cassetto sarà condotto alternativamente
da sinistra a destra e viceversa finchè il motore funziona.
[Illustrazione: Fig. 88.]
Per quanto concerne l'alimentazione di questo piccolo apparecchio mentre
la vettura è in servizio, e cioè a dire quando il generatore è ancora
caldo, basta fare eseguire qualche movimento di va e vieni alla leva L;
questa manovra corrisponde alla marcia della macchina, vale a dire che
si produce per mezzo della pompa una leggera aspirazione d'acqua di
alimentazione del generatore. Quest'acqua, nella caldaia ancora
caldissima, determina una evaporazione sufficiente per la messa in
marcia definitiva dell'apparecchio.
[Illustrazione: Fig. 89. — _BBB_ Brûleurs. — _P_ Pompa ad acqua. —
_p_ Pompa a petrolio. — _V_ Arrivo del vapore al cavallino. — _E_
Scappamento al camino. — _LL_ Luci di alimentazione del vapore al
cavallino. — _T_ Cassetto del regolatore. — _C_ Corpo del
regolatore. — _m_ Manetta per comandare la regolazione del
cavallino.]
Dal momento che la messa in marcia ha avuto luogo, le pompe
alimentatrici entrano in azione e il veicolo può avviarsi. Una
deviazione presa dalla canalizzazione del motore della vettura alimenta
il cavallino. Nella figura 89 sono indicati la caldaia, il cavallino, il
regolatore e le tubazioni di alimentazione.
Appena la pressione si eleva nella canalizzazione al valore massimo
fissato, il pistone dell'apparecchio regolatore vince lo sforzo di una
molla antagonista e discende nel suo cilindro. Esso trascina discendendo
un otturatore che chiude uno ad uno gli orifizi d'entrata del vapore nel
cavallino. Se quest'ultimo, alimentato sempre di meno, rallenta la sua
andatura, pompa più dolcemente, la pressione si abbassa, il pistone
risale e gli orifizi si scoprono nuovamente.
Il lavoro del cavallino riprenderà allora il suo valore primitivo finchè
un nuovo arresto o rallentamento gli sia automaticamente trasmesso. Uno
degli orifizi rimane sempre aperto affinchè la soffieria nel camino del
generatore non sia interrotta e che il focolare a becchi non manchi
d'aria al momento nel quale esso riceve molto petrolio.
La fig. 89 mostra come l'asta dello stantuffo del cavallino comanda le
due pompe per l'acqua e pel petrolio.
Il regolatore, molto ingegnoso, impedisce dunque totalmente un eccesso
d'alimentazione ad onta della trascuratezza del conduttore che può far a
meno di maneggiare la manetta che ha sotto il suo volano.
Le pompe di alimentazione non dipendono più, come per il passato, dalla
vettura; non è necessario che questa sia in moto perchè la caldaia e il
focolare abbiano la loro alimentazione. Un economizzatore costituito da
una specie di rubinetto manovrato dal conduttore, permette di mettere il
focolare in pieno funzionamento, oppure in posizione di economia per la
marcia in città, ad esempio, o per gli arresti prolungati (il consumo
del petrolio è allora di un mezzo litro per ora).
Negli ultimi motori Serpollet l'aria per la combustione è chiamata
dall'alto della caldaia; lo scappamento del cavallino fa l'ufficio
soffiante e chiama una quantità d'aria tanto più grande quanto più il
focolare ne esige, poichè esso fornisce anche una quantità grande di
petrolio.
La soffieria fatta collo scappamento ha permesso di disporre il camino
rovesciato.
[Illustrazione: Fig. 90. — _AA_ Ammissione. — _BB'_ Scappamento. —
_CC_ Valvole d'ammissione. — _DD_ Valvole di scappamento. — _EFGH_
Eccentrici di comando della marcia. — _I_ Albero di distribuzione.
— _J_ Albero motore.]
_Motore._ — Il motore Serpollet è semplicissimo, la distribuzione è a
valvole comandate che hanno sulle valvole dei motori a petrolio il
vantaggio di aprirsi poco e d'essere condotte lentamente sulle loro
sedi.
La fig. 87 spiega il funzionamento sommario del motore Serpollet. Sopra
l'albero A è calettata una ruota dentata che ingrana con un'altra B del
medesimo diametro, che porta l'eccentrico che comanda la distribuzione.
L'asta della valvola S porta una piccola rotella in contatto costante
con questo eccentrico appoggiato sopra esso per azione della molla R; la
detta valvola si apre e si chiude per lasciare entrare (se d'ammissione)
e sortire (se di scappamento), il vapore che va a lavorare o se ne va
dopo aver lavorato.
Il motore Serpollet è a semplice effetto, ma a 4 cilindri orizzontali
(fig. 90), opposti due a due che lavorano tutti sul medesimo albero. Vi
sono dunque 8 valvole.
Il conduttore può spostare longitudinalmente gli eccentrici di
distribuzione dei 4 cilindri posti sull'albero I e produrre a suo
talento variazioni nell'ammissione, o anche sulla marcia indietro.
Si può con tale motore ottenere l'aumento o la diminuzione della potenza
del motore pur mantenendo invariato il numero dei giri.
Il vapore di scappamento del motore va dapprima in un separatore d'olio
che lo spoglia di questo, poi arriva nel condensatore che generalmente è
costituito da una serie di tubi di rame raffreddati esternamente
dall'aria spinta da un ventilatore mosso mediante cinghia dal motore. Il
condensatore è una specie di radiatore ed è pur esso posto sul davanti
della vettura.
Il vapore condensato ritorna nel recipiente in cui pesca la pompa di
alimentazione dell'acqua.
Sebbene si abbia il ricupero della maggior parte dell'acqua, si
comprende che è necessario durante la marcia provvederne una certa
quantità.
Nelle due fig. 91 e 92 è rappresentata la disposizione delle parti dello
_châssis_.
[Illustrazione: Fig. 91.]
C è il condensatore, V il ventilatore, S il serbatoio dell'acqua, R il
recipiente del petrolio, C' caldaia tubolare, M motore, L leva di marcia
in avanti ed indietro e di espansione variabile, L' leva del freno del
differenziale, _p_ pedale del freno delle ruote posteriori, _p'_ pedale
agente sull'ammissione del vapore, A albero di trasmissione, V'
volantino di direzione con manette per l'apertura e chiusura
dell'ammissione del vapore al cavallino per aumentare e diminuire la
velocità.
[Illustrazione: Fig. 92.]
La messa in marcia si opera collo spingere l'albero degli eccentrici
finchè è possibile. La trasmissione del movimento dal motore alle ruote
motrici nel tipo più recente, come si vede, è fatta a cardano senza
l'intermediario del cambio di velocità non essendo necessario nei motori
a vapore.
Riproduciamo qui di seguito un camione automobile a vapore Serpollet con
motore di 20 HP (fig. 93 e 94).
In queste vetture per trasporti pesanti la caldaia è situata nella parte
anteriore; per il resto il tutto è presso a poco disposto come nelle
vetture descritte più sopra.
L'acqua condensata nel radiatore è spinta alla parte superiore del
serbatoio per effetto della contropressione dello scappamento.
Il peso totale della vettura vuota col solo conduttore e con
approvvigionamento è di 2200 kg., dei quali 1050 sull'asse anteriore e
1150 su quello posteriore.
La velocità maggiore di un camione Serpollet è di 21 km. all'ora.
[Illustrazione: Fig. 93.]
Il consumo varia a seconda del profilo del percorso. L'omnibus a 30
posti che fa servizio sopra la linea di Saint-Germain-des-Près consuma
0,8 litri d'olio pesante per chilometro.
In Francia il prezzo di tale materia è di circa 10 centesimi al litro,
sembrerebbe adunque che la vettura Serpollet fosse molto economica.
Nell'ultimo _Salon_ il Serpollet ha presentato un tipo di automobile a
vapore con motore a doppio effetto e a due cilindri, il che, sotto il
riguardo dell'equilibrio, equivale ad un motore a petrolio di 8
cilindri. Ha poi aggiunto un ricuperatore composto di tre tubi di rame
uniti in tensione e costruiti come una caldaia tubolare. Attraverso alle
pareti si ha un continuo scambio di temperatura tra il vapore di
scappamento e l'acqua di alimentazione, di modo che quest'ultima entra
in caldaia a temperatura elevata.
[Illustrazione: Fig. 94.]