HACBINES SIMPLES A SIMPLE EFFET

SflO — Un cylindre A [fig. 141 et 142) est mis en relation avec

la conduite d'amenée B et le tuyau de fuile C, à l'aide d'une tubulure verticale D et d'un branchement E. Suivant que l'obturalcur

HACHEKES A COLONNE D'EAU. 515

occupera les positions F (fig. 141), ou F' (fig. 14*2), le piston G se trouvera soumis à la pression d'amont ou à celle d'aval. II montera danslepremiercas, et, dans le second, il redescendra par son poids. La question se réduit donc à manœuvrer cet obturateur, aux iastaots pour lesquels le piston G parvient aux extrémités de sa course, de manière à le ramener de F en F' lorsque G arrive en haut, et de F' en F quand ce dernier revient au pied du cylindre.

Fig. m. — Uachinc à CKilonne d'eau i simple elTel (phase descendant).

S'il fallait, dans ce but, commander directement l'obturateur, on aurait, pour le remonter, k lutter contre la différence des près-

sions qu'il supporte sur ses deux faces, laquelle est énorme, en raison de l'importance de la charge motrice et de la grande section des tuyaux (n* 208). Pour ce motif, on a pris soin de contre-balancer cet obstacle, en reliant, au piston distributeur F, un contre-piston F,. Si celui-ci présentait exactement le môme diamètre que le premier, Tensemble FF^ se trouverait en équilibre indifférent, sauf une très légère propension à la descente, résultant delà différence des pressions hydrostatiques aux deux niveaux F et F^. Mais on donne à F, un certain excédent de diamètre, ce qui communique au système une tendance spontanée à remonter dans la position FT'^, quand il est livré à lui-même. Pour le ramener en FF,, il deviendra donc nécessaire d'exercer une action spéciale de haut en bas.

Le moyen employé à cet effet consiste à surmonter le contre-piston F, d'une colonne F,, dont le diamètre est égal à celui de F. Col appendice traverse le fond du corps de pompe à travers une garniture étanche. Si l'eau qui remplit le cylindre H se trouve en communication avec celle du bief d'amont B, la couronne additionnelle qui a pour section la différence de celles de F^ et de F, se trouve également pressée sur ses deux faces, et perd toute influence. Le système, ainsi dépouillé de sa tendance naturelle à remonter, obéit alors à la pesanteur qui le ramène en bas. Si, au contraire, H est remis en communication avec les eaux d'aval C, l'excédent de la pression inférieure qui s'exerce sur la couronne, détermine l'ascension de FF^F,. Tout se réduit donc à effectuer ce changement de communications, aux extrémités de la course du piston moteur G.

Dans ce but, l'espace H est mis en relation, par la tubulure horizontale I, avec le tube vertical J. Celui-ci débouche, en J,, dans le tuyau de décharge. Il présente d'autre part, en J,, une travée le long (le laquelle joue un distributeur KK^ analogue à FF,. Il en diffère toutefois par ses dimensions très réduites, et par l'égalité absolue de ses deux pistons K et K,. Ce corps restera donc en équilibre indifférent. La pression qui s'exerce entre K et K, ne varie jamais, et demeure égale à celle d'amont, transmise par le tuyau L. Lorsque le petit distributeur occupe la position KK,, cette charge se propage, à travers la tubulure I, dans la capacité H. Si, au contraire, cet organe a été, par un moyen quelconque, ramené en K'K', (fig. 142),

de manière que K' se trouve au-dessus de I, la pression motrice est interceptée, et l'espace H communique, à travers la tubulure I et le lubc JJ,, avec les eaux d'aval. Le changement de pression qu'il s'agissait de déterminer en H, s'obtiendra donc en amenant le petit distributeur, de KK, en K'K',, et réciproquement, aux extrémités de la course du piston moteur G.

On atteint directement ce résultat à l'aide d'un système de leviers ci de crans, qui est représenté en M et M' sur les deux figures. Le piston G, en arrivant alternativement au sommet ou à la base, appuie, par l'intermédiaire de deux taquets montés sur sa tige N, sur ce jeu de fer, en le sollicitant dans un sens ou dans l'autre, et déterminant son basculement. On pourra donc, en disposant le taquet supérieur en des points variables de la tige N, opérer plus ou moins tut ce déclanchement, et, par suite, faire varier le parcours de G, ainsi que la somme d'énergie recueillie par ce piston dans chacune de ses courses. On se trouvera ainsi en état de coordonner Taction motrice avec les variations que viendrait à subir la résistance.

*ff — Il est naturel, après cette explication, de se demander pourquoi l'on n'attaque pas simplement, à l'aide du jeu de fer, uii distributeur unique FF,, identique à celui KK, qui commande directement ce mécanisme. Mais on se heurterait alors à un obstacle très grave. Nous avons vu, en effet (n** 208), que les diamètres des conduites doivent être importants, et, par conséquent, la masse de FF, considérable. Il résulterait donc d'une connexion immédiate de cet organe avec le jeu de fer, des chocs destructeurs. Au lieu de cela, le piston G ne vient heurter, en raison du dispositif précédent, qu'un mécanisme MK très léger, contre lequel le choc devient insipTiifiant. Quant à l'organe massif FF,, il n'est mis en mouvement que par un jeu de pressions liquides, qui ne présente rien de brusque.

Je signalerai de môme, dans cet ordre d'idées, certaines précautions qui ont été prises en vue d'adoucir encore la maqœuvre. Si nous supposons, pour un instant, que F soit un cylindre métallique plein, et si nous l'envisageons au moment où il achève de franchir la tubulure D, en remontant, il supprimera instantanément l'écoulement de toute la masse liquide B, qui est en train de descendre

pour remplir le cylindre A. Comme cette colonne présente un diamètre et une hauteur considérables, il en résultera un coup de bélier redoutable. On a soin, afin d'éviter cet inconvénient, de pratiquer, tout autour de F, des cannelures disposées suivant des plans inclinés. De cette manière, lorsque la base supérieure de ce cylindre a franchi le bord de D, le liquide trouve encore un débouché, qui va ensuite en s'atténuant d'une manière continue, jusqu'à la fin du passage des cannelures. La veine est de plus en plus étirée, et sa force vive s'éteint progressivement.

Remarquons de môme la ceinture d'eau 0, qui environne l'obturateur F, au moment où il franchit la tubulure D. Sans cette addition, cet organe subirait, sur sa droite, la pression que les résistances impriment à l'eau du cylindre moteur A, c'est-à-dire une tension sensiblement égale à la charge d'amont qui vient d'être employée à les vaincre, laquelle est très-considérable. Le piston F pourrait donc se trouver faussé. Il en résulterait des frottements, des fuites. Avec la ceinture 0, le distributeur éprouve, au contraire, cette pression sur toute sa périphérie, et l'effort résultant disparaît.

Des valves modératrices P, Q sont disposées sur les tuyaux B, C pour régulariser, ou entraver au besoin, le mouvement de l'eau. On peut, du reste, facilement arrêter la machine au moyen d'un robinet placé sur le tube L, puisque l'interruption de la pression motrice dans l'espace H supprime les alternatives d'où résultent les changements de sens du piston moteur G (*).

(*) Le dispositif des machines à colonne d'eau i simple effet comporte encoii; d'autres types, sur lesquels nous ne saurions nous étendre avec détails. Je citerai notamment la machine Bouderen ; la machine ft tiroir Âudemar (Bulletin de la Société de V Industrie minérale, *i* série, t. XI, p. 923) ; le moteur-pompe Girard (Dclaunay. Court élémentaire de mécanique^ p. 571. — Késal. Court de mécanique générale^ t. lY, p. lOG) ; les machines Nielsen (de Trondhjem, Norwègej ; Jaspar de Liège (Hirsch. Rapports du Jury international de VExpœiiion de 1878, groupe VI, cl. 54, p. 560) ; et la machine Cogne, dans laquelle on inti^odult, en fin de course, quelques bulles d'air pour amortir les chocs (Tresca. Bulletin de la Société d'encouragement pour l'industrie nationale, t. LXIX, p. 81).

MACHINES k COLONNE DEAU.

■ ACBINBS JUMELLES A HIKPLB EFFET

M» — Deux macliines identiques à la précédente attaquent, avec des phases inverses l'une de l'autre, un balancier moteur (fig. 143) d'où partent deux tringles A, A', — articulées sur un balancier distri-

buteur B, B'. Ce dernier est solidaire avec le robinet b qui présente deux voies {fig. 14i) C, C, D, D'. A l'instant actuel, la communication étant ouverte entre C et D d'une part, C et D' de l'autre, les eaux motrices agissent, par l'intermédiaire de D, sur la face

Fig. lit. — Hacbioes jumellM 1 dmp[c

cfTel. Robinet de distribution

(coupe boriionlale).

gauciie du piston distributeur E, dans l'intérieui' du cylindre distributeur F, F'. Elles chassent donc ce piston vers la droite, malgré la résistance opposée par l'eau qui se trouve située du cillé F', et qui se décharge, à travers D' et le robinet 6, dans le tuyau de fuite <;'. Ce mouvement se communique, par la double lige G, G' et les potences B, H', aux lanières 1, 1' enroulées sur le secleui- J, lequel

330 HOTEURS UïDRAVLIQUES.

est solidaire avec un robinet j semblable au précédent, mais beaucoup plus grand. Son jeu établira donc alternativement la communication entre K et L, K' et L' ; ou bien entre K et L', K' et L : suivant que le robinet b se trouvera dans sa position actuelle, ou se renversera à angle droit, de manière à faire communiquer C avec D', et C avec D. On déterminera ainsi le changement de sens des pistons moteurs, qui tantôt recevront, dans les cylindres moleurs à travers L et L', les eaux motrices amenées par le tuyau R, tantôt évacueront au moyen de la conduite K', le liquide qui a déjà joué son rôle.

On remarquera, comme dans la machine simple, que l'appareil distributeur se trouve ici doublé. Le robinet j est semblable à b. mais plus important. Rien n'empocherait, au point de vue cinématique, de le faire actionner directement par les tringles A, A'. Mais sa masse exige, au contraire, qu'on ne le sollicite qu'à l'aide d'un renvoi de pression, en réservant l'attaque immédiate du balancier récepteur pour un organe b plus délicat et moins massif qunj. On retrouve encore ici la trace de la préoccupation .qui a fait, dans la machine simple, environner d'une ceinture d'eau le piston distributeur, pour supprimer tout gauchissement. On a cherché de même à éviter que le robinet des machines jumelles se

Fil. lis. — KacliinesjumelIcsA tlinulc cITft. Rabinel . it • n ■ j' „

do disiribuiion (coupe verii«ie). trouvât mlluence d uu

seul côté par la pression de la charge motrice (lig. 145). A cet effet, en même temps que l'on reçoit le liquide M à travers la voie P, pratiquée dans le corps du robinet, on élablil, au moyen des conduits Q, Q', un renvoi dans les chambres R. R', pour y déterminer une contre-pression, dont on rend l'effort sensiblement égal au premier, en calculant convenablement, en projection sur un plan perpendiculaire {n°ir, les surfaces sur lesquelles elle s'exerce, et faisant, bien entendu, entrer en ligne de compte la région où se développe la pression d'aval.

M&CiriNES & COLONISE D'EAU. 331

Z18 — Dans la macliine Brotherhood (fig. 14G et 147), on a cherché k obtenir plus de régularité en couplant, sur un même arbre vertical, trois machines à pression d'eau à simple effet, dont les cylindres sont couchés dans un plan horizontal, à 120 degrés les uns des autres. Chaque manivelle repousse son piston, en

Fig. 116. Fig. HT.

MuliiiM Braltaerhooil à presaîan d'eau llarhiiic BroLherhood à prcssiuii d'eiu

(coupe verticale). (coupe horiiontalel.

refoulant le liquide dans le canal de fuite, tandis que l'eau en chai'ge les ramène en sens inverse, de manière à entretenir le mouTCraent de l'arbre. Les diverses phases de leur action se superposent ainsi, en composant une somme de moments sensiblement constante. Un système de robinets, qui tourne avec l'arbre, effectue la distribution aux instants voulus.

SI 4 — On a été, dans cet ordre d'idées {'\, jusqu'à croiser ensemble quatre machines û simple effet sur les manivelles d'un arbre coudé, en l'attaquant dans chacun des quatre quadrants suc* œssifs ; mais il est clair qu'une telle complication dépasse alors l'utilité réalisée au point de vue de la régularisation.

(</ A 11 mine de plomb d'Alleiihcad. dans le Derbishire (Collijcnan. Happorl tur Ut progrHde la mécanique, Eiposîlion unîvei'sclle de 1807, p. ll!i).

3Sâ

muilChiives simples a double effet

î8f 5 — Un piston-moteur A (fig. 148) se meut dans le cylindre BB', que les orifices ou lumières C, C réunissent au tube DD'. Celui-ci se trouve en relation, d'une part, avec les eaux motrices,