TRANSMISSION HYDRAULIQUE

17. — Les installations hydrauliques de la maison Armstrong furent surtout employées au début pour actionner les appareils de manutention des marchandises dans les ports, gares et entrepôts, puis elles furent étendues à toutes les manœuvres de force généralement quelconques.

Les applications spéciales se sont bientôt multipliées, parmi lesquelles nous citerons : le manœuvrage des convertisseurs, des poches de coulée et des ungotières dans les aciéries Bessemer, la commande des machines-outils de la grosse chaudronnerie telles que riveuses, presses à emboutir et à cintrer, les presses à forger, la commande des signaux et des bifurcations des chemins de fer, les manutentions des gares (la gare Saint-Lazare à Paris en fournit un exemple récent et complet). L'une des applications les plus intéressantes des transports hydrauliques est le système Brandt pour la perforation des trous de mines en terrains rocheux; il a été employé pour la première fois en 1877 au tunnel du Sonnenstein, et bientôt après à l'un des tunnels d'accès du Saint-Gothard, puis au grand tunnel de l'Arlberg. On peutciter aussi la commande à distance de pompas servant à relever les eaux d'égout dans les villes où la pente fait défaut (Buenos-Ayres, V. Engg., 1895-2-402).

Il n'entre pas dans notre cadre d'examiner les opérations employées dans ces diverses applications spéciales, mais nous avons à étudier les conditions générales d'établissement des stations centrales et des canalisations hydrauliques ; dans la deuxième partie de ce fascicule, nous examinerons aussi l'adaptation de la commande hydraulique aux appareils de levage.

Des stations centrales avec transmissions hydrauliques pour la distribution de la force à domicile ont été établies dans plusieurs villes, notamment celles de l'Hydraulic Power Company à Londres, de Birmingham, Liverpool, Manchester, Hullet Glasgow; celle de Hull remonte à l'année 1875.

11 y a lieu de faire une distinction entre les distributions ci-dessus, dites à haute pression, et celles qui peuvent se greffer sur les distributions d'eau ordinaires, à pression beaucoup moins élevée; il est évident qu'on peut alimenter divers récepteurs hydrauliques [%* fasc), par un réseau de canalisations dépendant d'une usine élévatoire, mais il n'y a guère de différence entre ces machines et celles qui sont alimentées par des chutes naturelles. Parmi les distributions de ce genre, la plus remarquable est celle établie par la municipalité de Genève et qui a pour objet d'uti-

dbyGoogle

liser la force motrice des eaux du Rhône (Voir W. C. Unwin, ouvrage cité).

1 8. — Rendement. — Le système à haute pression comprend les pompes de l'usine centrale, un réseau de canalisations, et les opérateurs alimentés; chacune de ces trois parties fonctionne avec un certain rendement, qui peut d'ailleurs varier avec le débit d'énergie. Le rendement global est le produit des trois rendements partiels.

Le rendement des pompes de l'usine centrale peut être fort élevé, les pompes à pislonne donnant lieu qu'à des pertes par frottements, étranglements ou fuites, pertes que l'on peut toujours abaisser par des dispositions bien choisies.

En fait, certaines machines d'usines centrales ont donné en eau refoulée à l'origine de la conduite les 82 % du travail indiqué développé sur leurs pistons à vapeur, et il n'est pas difficile d'atteindre ce résultat, quoiqu'il soit prudent de compter sur un chiffre plus bas dans des calculs d'établissement. La perte de 18 % est absorbée par les résistances passives du moteur et par les imperfections provenant des pompes. Dans les cas les plus favorables, le rendement dynamique du moteur à vapeur peut atteindre 0,90, le rendement des pompes seules équivaudrait donc au quotient des fractions 0,82 et 0,90, soil 0,91. L'écart entre celte dernière fraction et l'unité est dû au frottement des pistons des pompes, aux résistances hydrauliques , et aux fuites (7* fasc. n° 108).

OÀNALISATTOH

19. — Rendement de la canalisation. — Considérons une conduite droite cylindrique, de longueur L et de diamètre d ; soient p la pression effective à l'origine (pression absolue moins celle de l'atmosphère), Q le débit, w la vitesse, T le travail en eau refoulée par seconde à l'origine de la conduite. On a :

A l'extrémité de la conduite, la pression est réduite àp' par suite des frottements, et l'on a, d'après l'expression usuelle suffisamment approchée de la perle de charge :

b étant un coefficient égal à 0,00028 pour les tuyaux lisses, et à 0,00053 pour les tuyaux incrustés, tandis que n est le poids spécifique de l'eau. Le rendement de la canalisation est ainsi :

p=£=l— nil,*p <* P

En remplaçant u en fonction du débit Q et de la section du tuyau, et en tenant compte de la relation entre Q et T posée d'abord, il vient :

Le rendement de la canalisation s'approche donc rapidement de l'unité lorsque p et d augmentent, ces quantités étant affectées d'exposants élevés (').

Pratiquement,' c'est en élevant la pression qu'on agit sur le rendement p, parce que les frais d'établissement et de pose des canalisations augmentent rapidement avec le diamètre; les grosses conduites, dont les joints sont plus rigides, sont affectées par les tassements, etc. La pression que l'on choisit souvent, à l'exemple de la pratique suivie par la maison Armstrong, est celle de 50 atmosphères, mais il existe des exemples de pressions doubles.

Pour L=l .000 mètres, T = 7.800 kilogrammètres par seconde (100 chevaux), p =816. 700 kilogrammes par mètre carré (SOatm.), avec d=0°,lfS0, on a, en supposant la conduite incrustée :

La perte serait donc d'environ %% par kilomètre. Avec ces données, la vitesse dans la conduite est de m ,83 par seconde. Pour une même conduite, la perte augmente comme le carré du travail transmis à l'origine

1 La perte d'une canalisation hydraulique varie, toutes choses égales, en raison inverse de la cinquième puissance du diamètre. La perte d'une canalisation électrique, pour une tension donnée, varie en raison inverse de la section du conducteur, c'est-à-dire du carré de son diamètre s'il est circulaire. La loi des résistances est donc tout à l'avantage de la transmission hydraulique. Sur cette remarque a été b&sé un système mixte employé & Anvers par P. Van Rysselberghe, et consistant a remplacer leafeedert électriques par des transmissions hydrauliques. Appliqué à un problème où il s'agissait surtout de distribuer du courant Ole otrt que pour l'éclairage, le système exigeait malheureusement une transformation mécanique supplémentaire; les moteurs hydrauliques â très haute pression employés comme réceptrices ont d'ailleurs un rendement médiocre (38).

dbyGoogle

(ou comme le carré de la vitesse); ainsi, la canalisation de 0™,150 peut transmettre 200 chevaux avec une perle d'environ 8 % par kilomètre, résultat encore acceptable si la conduite n'est pas très longue. Dans les installations de ports, où la puissance maximum n'es t demandée qu'exceptionnellement, on admet même des vitesses plus grandes.

Pour conserver aux pertes la même valeur relative dans des canalisations de longueur égale, mais servant à transmettre des puissances différentes, le terme <P doit varier comme T*, c'est-à-dire que le diamètre doit varier un peu moins rapidement que la racine carrée de la puissance.

Les canalisations ne sont jamais entièrement rectilignes, elles comportent des coudes plus ou moins nombreux; ceux-ci ne donnent lieu qu'à une perte relative insignifiante pourvu que le rayon de courbure de l'axe soit égal à deux fois au moins le diamètre intérieur du tuyau.

L'élévation de li pression, imposée par une nécessité de rendement, présente des avantages subsidiaires qui sont : la diminution du volume d'eau nécessaire, le moindre encombrement des pompes et des accumulateurs. Pour beaucoup d'opérateurs, et notamment pour les appareils de levage, la haute pression réduit le diamètre des pistons et permet de les loger dans les arbres avec facilité; il arrive par contre, lorsqu'il s'agit d'ascenseurs à action directe, que la section calculée d'après l'effort à faire conduit à un piston trop peu résistant pour agir comme pièce chargée de bout.

C'est une juste considération entre l'ensemble des conditions à remplir qui a fixé à 50 atmosphères la pression généralement admise (voir le tableau du n' 30).

20. — Détails pratiques sur les canalisations. — Les tuyaux principaux sont en fonte; les diamètres les plus forts qui aient été employés sont de 190 millimètres intérieurement (7,5 pouces), ils sont exceptionnels. Les tuyaux Armstrong sont en longueurs de 2 n ,75 environ ; les diamètres les plus pratiques sont ceux de 127 millimètres (5 pouces); pour 80 atmosphères, ils ne pèsent que 350 kilogrammes par tronçon et sont maniables; ceux de 152 millimètres (6 pouces), pèsent près de 400 kilogrammes.

D'après Unwin, l'épaisseur des tuyaux en fonte est donnée, en fonction du diamètre et de la pression, par la formule :

dbyGoogle

e et d sont en millimètres, p' est en atmosphères (').

Les joints sont maintenus au moyen de deux boulons dont le diamètre mesuré à l'extérieur du filet est approximativement égal au quart de celui du tuyau.

Les figures 1S à 18 donnent le détail du joint d'après Unwin, les cotes sont en fonction de l'épaisseur du tuyau prise comme module ; les boulons sont placés sur le diamètre horizontal, ce qui les rend accessibles dans les tranchées ou les caniveaux. Les rondelles de joint sont en gutta-percha; les joints ainsi disposés ont une légère flexibilité dans le sens vertical.

Fig. 15 a 18.

En dessous de 50 millimètres, les tuyaux sont en acier étiré. Par exception, on a employé des tuyaux en acier de fort diamètre pour les conduites principales (conduites de 300 millimètres en acier Mannesman à

1. Voici quelques renseignements sur les conduites Ellington de la station centrale de Glasgow, fonctionnant à la pression de 76 atmosphères {Engg., UM-t-SB).

Diimèira intérieur

Epaisseur

millimètres

Longueur

Poids

ti Ingram m os

Prix. p. 1000 k.

en 1893

Diamètre

Po*»

Millimètres

deux boulons millimètre*

ISS

brides rapportées delà Compagnie Hydro-Électrique, à Anvers). Ces tuyaux sont beaucoup plus minces, mais pour cette raison même, ils subissent une réduction de résistance beaucoup plus forte par l'oxydation.

Les conduites Armstrong ont été légèrement modifiées par M. Ellington dans le réseau de Londres ; les brides sont reportées en arrière de l'extrémité, ce qui, parait-il, diminue le nombre des ruptures aux collets, les boulons sont donc allongés (Engg. t 1895-2-361).

21. — Précautions contre la congélation. — Pour les installations en plein air, les canalisations doivent être logées dans des caniveaux ou dans des tranchées à 1"',20 en dessous du sol; (à Anvers, la conduite principale du quai de l'Escaut est logée dans un caniveau ménagé dans la retraite supérieure du grand mur de quai). Les endroits qui restent exposés sont les prises qui émergent au-dessus du sol, la tuyauterie des grues, et même les cylindres, qu'il faut avoir soin de vider la nuit par les fortes gelées.

Divers moyens peuvent encore être employés concurremment :

1° Entretenir dans la conduite générale un certain débit pendant la nuit, en faisant fonctionner les machines de l'usine centrale à allure ralentie, et en ouvrant des robinets aux extrémités ;

3° Faire usage d'eau légèrement échauffée; les pompes de pression aspirent l'eau d'un réservoir placé au-dessus des chaudières, où elle est d'abord élevée par une pompe nourricière actionnée par la machine même. Cette disposition a encore l'avantage de précipiter les dépôts et les matières sableuses qui ne peuvent être introduits dans la canalisation, parce qu'ils usent les soupapes, et do fournir l'eau en charge aux pompes principales, ce qui prévient l'introduction de l'air par les bourrages.

On préconise aussi l'emploi des eaux de décharge du condenseur de la machine motrice.

3° On éviterait la congélation par l'emploi d'un mélange de glycérine et d'eau. D'après Robinson, l'addition d'une partie de glycérine pour 4 parties d'eau retarde la congélation jusqu'à 25 degrés centigrades en dessous de zéro; la proportion pourrait descendre àl de glycérine pour 300 d'eau, lorsque le froid n'est pas rigoureux.

Ce système n'est possible qu'avec une canalisation de retour qui complète le circuit et qui permet d'employer indéfiniment le même liquide.

Le prix des conduites eut donc à peu près doublé, et le système ne parait applicable qu'à des circuits peu étendus.

La glycérine a été employée aux appareils de manœuvre du ponton d'accostage de Seacombe Ferry, en Angleterre, et dans les installations de manœuvre des écluses du canal de la Baltique {Engg., 189S-2-23S) ; on en fait usage aussi dans des réseaux partiels aux ports de Brème et d'Amsterdam {').

4° On peut enfin pour des installations peu étendues, entourer la canalisation principale d'une gaine en tôle rectangulaire parcourue par une tuyauterie de vapeur de faible diamètre ; ce moyen est d'une efficacité absolue, il est surtout applicable au cas où les canalisations sont audessus du sol et doivent longer des estacades, franchir des ponts, etc.

Les accidents dus à la congélation sont assez rares. Pendant l'hiver rigoureux de 1894, quatre pistons de levage et un cylindre d'orientation ont été brisés au port d'Anvers, sur un nombre total de 87 grues. Dans le même hiver, M. Ellington rapporte que le sol a été gelé à Londres sur une profondeur de m ,90, et qu'il y a eu en tout 5 ou 6 cas de ruptures dans le réseau très étendu de l'Hydraulic Power Company; sur les quais de la Tamise, les ruptures semblent avoir été produites par une contraction de la conduite due à l'abaissement de la température. Ce réseau est alimenté par de l'eau légèrement échauffée, la circulation y est maintenue en cas de gelée, lorsque la consommation s'arrête.

Usines centrales

23. — Pompes. — La maison Armstrong a créé pour cet usage spécial les pompes différentielles (7™ rase., n° 17) avec piston plein et plongeur combinés. Ce type de pompes présente l'avantage d'être à double effet, bien qu'il ne nécessite que deux soupapes. Le piston présente une garniture en cuir embouti, le corps de pompe est revêtu d'un fourreau en bronze de même que le plongeur. Des robinets pour le départ de l'air sont placés au-dessus du corps de pompe et à ses deux

1. Pour les appareils de manœuvre des vannes et portes d'écluse à Bougivai, on emploie aussi la glycérine. On préconise dans le même but le chlorure de magnésium à raison de 6 a 8 kilogrammes par mètre cube d'eau, mais bien gue cette matière soit & très bas prix, tandis que la glycérine coûte 1 fr.25 le kilogramme, cette dernière est préférée parce qu'elle n'encrasse pas les soupapes et qu'elle exerce un effet lubrifiant sur les pistons (Portefeuille de» M., 188», pi. 18 à 50).

dbyGoogle

extrémités (fig. 19 et 20); l'air emprisonné diminue le rendement volumétrique des pompes, parce qu'il se détend et se comprime alternativement comme dans un compresseur. À ce point de vue il est utile, comme nous l'avons vu au numéro précédent (2°), de donner l'eau en charge aux pompes de pression.

La pompe Armstrong est souvent employée, mais lorsque la place ne fait pas défau t on peut prendre la pompe à deux plongeurs de diamètres différents (pompe B — b, T" fasc, n° 13), qui présente l'avantage de n'avoir que des garnitures visibles, à travers lesquelles les fuites s'accusent.

Bien que les deux soupapes a et r soient rigoureusement suffisantes pour le fonctionnement, il est indispensable de placer entre les pompes et l'accumulateur une soupape de retenue S, pour pouvoir visiter le piston et les soupapes sans vider l'accumulateur. Cette soupape est encore

0SINES CENTRALES

nécessaire dans le cas le plus ordinaire où deux pompes étant conjuguées, on veut pouvoir en arrêter une sans interrompre le fonctionnement. Dans ce but, les pompes doivent aussi pouvoir être isolées du coté de l'aspiration.

33. — Commande des pompes. — Dans les petites jus lallations d'ateliers, les pompes peuvent dépendre d'une transmission; dans ce cas, l'accumulateur arrivé au sommet de sa course agit sur une fourche qui fait passer la courroie sur une poulie folle; lorsqu'il commence à redescendre, le mouvement inverse remet les pompes en train.

Le cas le plus ordinaire est celui où les pompes sont actionnées directement par machines à vapeur. Les nécessités de la remise en train automatique imposent l'emploi de deux cylindres au moins, soit simplement conjugués, soit fonctionnant en compound, avec les artifices de distribution qui seront indiqués plus loin. Les machines verticales, qui sont peu encombrantes, sont en faveur dans les grandes stations centrales anglaises ; les figures 21 et 22 représentent l'un des groupes de 200 chevaux de l'usine de Glasgow ; ces machines sont à triple expansion avec coudes à 120 degrés; les tiges de piston actionnent directement trois pompes à pistons plongeurs à simple effet, ayant la même course que les pistons à vapeur (610 millimètres); les bielles sont à fourche, de manière à éviter les corps de pompes ; ces machines sont dans de bonnes conditions de marche à 60 révolutions par minute {Engg., 1894-2- 33). Elles sont à condensation par surface et peuvent aussi échapper à l'air libre ; l'installation doit comprendre 8 groupes semblables disposés en deux rangées; les groupes refoulent dans les mêmes conduites, mais ils peuvent être isolés.

On a construit aussi un grand nombre de machines similaires à trois cylindres, mais à double expansion, comprenant un cylindre à haute pression placé entre deux cylindres détendeurs.

Les machines horizontales peuvent être du système compound à cylindres placés côte à côte, le volant étant entre les bâtis; il existe aussi des machines comprenant deux groupes de cylindres tandem conjugués. Le type le plus usuel comprend des pompes placées derrière les cylindres et actionnées par les prolongements des tiges : les pompes sont alors entreloisées avec les cylindres (fig. 19-20), les manchons d'assemblage des tiges sont guidés sur ces entretoises el actionnent

dbyGoogle

les pompes à air et de circulation dans le cas où l'on condense par surface (').

La Compagnie Hydro-Électrique d'Anvers a installé des pompes à soupapes commandées de Riedler actionnées par des machines compound du système Sulzer, chaque groupe peut développer 500 chevaux environ à l'allure de 80 tours par minute; cette puissance est exceptionnelle pour les installations de l'espèce.

24. — Dispositifs de réglage et de remise en train des moteurs. — La capacité limitée des accumulateurs oblige â régler l'allure des machines d'après la consommation ; celle-ci peut être nulle ou insignifiante à certains moments et atteindre un maximum quelques minutes après, lorsque les opérateurs desservis ne sont pas très nombreux ; dans le cas contraire, les variations ne sont pas aussi brusques, à cause de la compensation qui s'établit forcément dans les besoins d'un très grand nombre de consommateurs ; néanmoins, l'allure des machines doit toujours être réglée automatiquement.

Le moyen généralement employé que nous allons décrire convient aux moteurs de tous systèmes. L'accumulateur A en arrivant au sommet desacourse, étrangle la prise de vapeur T Fig. 23

1 Voir diverses machines et les renseignements sur leur fonctionnement dans la publication Engineering, et notamment : 1834-9-99 (London H. P. C°), 86-1-170 Millwall docks], 94-1-544 (petite pompeusoa WoolvicU), 95-1-784 et 818 (maciiines du canal de la Baltique par Hoppo), 9M-69] (compound Worthington des élévateurs du tunnel de Glasgow) 96-S-SBl et 40ï (article très documenté par H. Ellington sifr les grandes stations centrales anglaises).

Voir aussi les machines compound actionnant des pompes a double plongeur ordinaires établies à la gare Saint-Lazare (Portefeuille de» M., 1893, pi. 5 a8). Les pompes sont détaillées dans le môme recueil, 1891, pi. 33 et S*.

dbyGoogle

40 USINES CBMTKALES

(fig. 28}, au moyen d'un modérateur à papillon v, ou de tout autre système équilibré ; les renvois se font par chaîne maintenue en tension par le contrepoids p ; l'action du poids P est toujours prépondérante, il maintient donc le modérateur ouvert jusqu'au moment où le butoir placé sur la caisse de l'accumulateur vient le soulever.

Lorsque la consommation est plus faible que le débit, et que par ce fait l'accumulateur monte, le système ralentit la marche des machines jusqu'au moment où le débit est égal à la consommation; un nouveau régime s'établit ainsi jusqu'au moment où la demande d'eau varie dans un sens ou dans l'autre. Si la consommation cesse complètement, le système prend la position représentée en pointillé et les machines s'arrêtent.

Lorsque la consommation reprend, le modérateur s'ouvre à nouveau, et moyennant certaines précautions, la remise en train est automatique.

L'arrêt total présente des inconvénients lorsqu'il se prolonge, à cause des condensations qui peuvent amener des coups d'eau au départ. 11 est plus pratique de laisser tourner les machines très lentement, même si la consommation s'annule ; il suffit à cette fin de créer une légère fuite lorsque l'accumulateur est au sommet de sa course ; le même butoir soulève par des renvois une soupape de décharge S placée sur la conduite de pression e e et maintenue fermée par un contrepoids; la fuite cesse lorsque la consommation devient supérieure à celle des machines à allure très ralentie (').

11 est d'ailleurs toujours nécessaire d'établir un dispositif analogue par mesure de sécurité, car la commande du modérateur peut se trouver en défaut par suite de fuites ou d'autres dérangements, l'accumulateur continuerait à monter si l'on ne donnait pas une issue à l'eau refoulée (27).

On peut aussi régler la longueur de la chaîne c de manière à réaliser l'arrêt des machines au sommet de la course ; le dispositif de sûreté n'entre alors en jeu que si le modérateur est en défaut, mais comme nous l'avons dit plus haut, à part les difficultés qui peuvent provenir des condensations dans les tuyaux, les chapelles et les cylindres, le moteur doit se remettre en train automatiquement.

Avec les dispositifs qui viennent d'être décrits, il est nécessaire que le

1. Voir Ad. Ernst. Die Hebeseage, 3° édition, p. 660, où diverses soupapes de sûreté sont décrites.

Voir aussi les liaisons établies entre les accumulateurs et les machines à l'installation de la gai e Saint-Lazare {Portefeuille de» M., 1892, p], 3 et 4).

dbyGoogle

moteur se remette de lui-même en marche quelle que soit la position dans laquelle il se trouve arrêté; le moteur à deux cylindres indépendants conjugés sur des manivelles à angle droit satisfait à cette condition, pourvu que la fraction d'admission soit prolongée aux deux cylindres au delà de 0,50. Ce mode de fonctionnement serait toutefois peu économique en marche normale, on a donc recours à divers artifices pour bénéficier de la détente.

Premier moyen. — Dans le cas où l'on fait usage de la distribution Meyer (S* fasc. n° 84), les tasseaux de détente sont percés d'un petit orifice qui suffit à prolonger l'admission jusqu'à la limite que lui donne le tiroir principal; la pression qui s'établit ainsi dans le cylindre est la même que celle de la conduite de vapeur lorsque la machine eat à l'arrêt, et qu'elle est sur le point de démarrer ; lorsque la pleine marche est rétablie, ces ouvertures des tasseaux n'ont d'autre effet que de créer une admission directe à pression très réduite qui relève la courbe de détente. Ce moyen est d'une application très simple, il n'exige aucun mécanisme supplémentaire.

Dans les usines hydrauliques du canal de la Baltique, la maison Iloppe a employé le système qui vient d'être décrit, mais avec une glissière recouvrant les orifices percés dans les tasseaux, qui ont 3 millimètres de diamètre seulement. Lorsque les machines se ralentissent en dessous de la vitesse de 17 tours par minute, un régulateur spécial ouvre la glissière et vice versa; au-dessus de 17 tours la glissière est fermée, et le régulateur fonctionne à la manière ordinaire .en limitant la vitesse maximum. l

Deuxième moyen. — Ce moyen, employé à Brème par la maison Luther ('), consiste à relier aux mouvements de l'acccumulateur la tige filetée qui commande les tasseaux de la distribution Meyer. A cette fin, l'accumulateur lorsqu'il arrive vers le haut de sa course, commande par renvois un petit arbre disposé sur la machine ; celui-ci actionne à la fois le papillon modérateur au moyen d'une vis tangente et d'un secteur denté, en même temps qu'il est lié par une paire d'engrenages coniques avec la tige filetée des tasseaux. 11 en résulte que l'accumulateur en montant au delà d'une certaine position étrangle le modérateur et rapproche les tasseaux de manière à augmenter l'introduction jusqu'à son extrême limite. Lorsque la dépense d'eau

i. Voir Ad. Emit, ouvrage cité, p. 651,

dbyGoogle

42 USINES CBMTHALES

reprend, l'accumulateur descend, le papillon s'ouvre légèrement, la machine démarre, puisque le mécanisme de détente est virtuellement supprimé; l'accumulateur continuant à descendre, l'introduction se réduit pour la marche normale.

Troisième moyen. — L'accumulateur n'agit pas sur la distribution proprement dite, mais il étrangle la prise de vapeur à la manière ordinaire; la machine se ralentissant, un régulateur centrifuge commande par un relais hydraulique la tige filetée des tasseaux de la distribution Meyer; il ouvre à cet effet une petite valve qui admet la pression d'eau sur un plongeur toujours chargé. Ce système est employé aux machines des docks de Millwall à Londres (Engg., 1886-1-470).

Quatrième moyen. — Pour les machines compound, les systèmes précédemment décrits sont insuffisants ; le démarrage se produisant toujours en pleine charge, tes conditions sont à peu près les mêmes que dans les locomotives. Il se fait donc une admission de vapeur directe au receiver lorsque l'accumulateur arrive au sommet de sa course ; elle reste inopérante tant que le modérateur est fermé. Aussitôt que l'accumulateur descend, le modérateur s'ouvre et alimente à la fois le cylindre à haute pression et le réservoir intermédiaire

Cinquième moyen. — Lorsque les machines sont à condensation, ce qui est généralement le cas pour les puissances assez importantes, on peut faciliter le démarrage en maintenant le vide au condenseur pendant l'arrêt au moyen d'une pompe à air indépendante. D'ailleurs le condenseur à injection, lorsque la pompe à air dépend de la machine principale, serait sujet à s'engorger, c'est pourquoi on emploie souvent la condensation par surface, abstraction faite de toute autre raison ; dans ce dernier cas les pompes à air et de circulation peuvent être mues par la machine, mais en cas d'arrêt prolongé le vide ne se maintient pas et ne peut aider au démarrage. H existe de nombreux exemples de condenseur à surface avec pompes actionnées par un moteur indépendant maintenu constamment en marche (usine sud du port d'Anvers, canal de la Baltique). On a aussi quelquefois adopté une solution mixte, en maintenant la circulation constamment en activité, tandis que la pompe à air dépend de la machine; le vide s'entretient ainsi pendant assez longtemps, et il se rétablit très vite après l'arrêt parce que le condenseur est toujours froid.

Les machines motrices sont souvent munies d'un régulateur dont la

dbyGoogle

0SINES CENTRALES 43

fonction est de limiter la vitesse en cas d'une rupture de conduite entre les pompes et l'accumulateur (voir également plus haut, 2" et 3* moyens); mais le régulateur peut aussi être employé d'une manière systématique pour réaliser une vitesse variable d'après la position de l'accumulateur; ce régulateur d'un genre spécial agit constamment sur la distribution, .mais la liaison entre son manchon et le système de réglage proprement dit est modifiée par l'accumulateur. Tel est le système R. Dinglinger ('), dans lequel un piston hydraulique agit sur l'articulation du bras dépendant du manchon du régulateur. La machine tourne à 60 révolutions tant que l'accumulateur est dans la moitié inférieure de sa course ; cette vitesse est réduite à iS tours dans la moitié supérieure. Ce système est évidemment préférable à celui de la marche intermittente ordinaire, mais il entraine une assez grande complication.

25. — Commande des pompes par moteur à gaz. — Quelques stations hydrauliques importantes sont actionnées par moteurs à gaz (Stuttgard, Birmingham, etc.). Les difficultés de démarrage spéciales à ces moteurs ainsi que leur vitesse de régime généralement voisine de 200 tours exigent qu'une transmission par courroie soit interposée entre le moteur et la pompe.

Le réglage peut se faire de deux manières, mais le moteur est maintenu constamment en marche. Le premier moyen consiste à faire passer la courroie sur une poulie follelorsquei'accumulateur arrive vers le haut de sa course ('), et à la faire revenir sur la poulie âxe lorsqu'il descend.

Le second moyen est d'une application plus facile ; les pompes ellesmêmes sont toujours en marche à vitesse constante, mais l'accumulateur en montant arrête leur débit, soit en agissant sur la soupape d'aspiration qu'il maintient soulevée, soit en établissant une communication entre les deux corps de pompe lorsqu'on fait usage du système à deux plongeurs de même diamètre. Ce dernier moyen est d'ailleurs fréquemment employé dans les pompes ordinaires mues par moteurs à vapeur pour la facilité du démarrage ; un tuyau muni d'une valve établit la communication entre les deux corps ; en ouvrant la valve on supprime le refoulement dans la conduite, et aussitôt que le démarrage est opéré on referme la valve lentement.

t. Voirai. Emet, ouvrage cité, p. 651.

2. Dinglinger a employé une sorte de servo-moteur hydraulique pour actionner la courroie; voir Ermi ouvrage cité, page 655.

dbyGoôgle

Dans le cas qui nous occupe, c'est l'accumulateur qui, par un renvoi de tringles, agit sur la valve ; il peut le faire plus ou moins brusquement, et si la mise en action ne correspond pas exactement à l'un des points morts, il peut en résulter un coup de bélier (7° fasc). Ce système de mise en train est néanmoins appliqué avec succès à Birmingham (Engg., 1892-1-196), ou trois moteurs à gaz actionnent autant de groupes de pompes foulant dans les mêmes conduites; lorsque l'accumulateur en montant arrive à 1*,80 environ du sommet de sa course, il renverse au moyen d'une came un levier à contrepoids assez semblable aux leviers d'aiguillage des chemins de fer; le mouvement de ce levier est renvoyé par une cordelette métallique à la soupape à commander. Si l'accumulateur continue à monter, il rencontre à 0'\45 plus haut un système analogue, qui supprime l'action du second groupe de pompes, et finalement, à o, ,43 plus haut encore, le dernier groupe est rendu inactif et tout refoulement cesse, bien que les machines et les pistons continuent à fonctionner. Lorsque l'accumulateur descend, il remet successivement en action les trois groupes.

26. — Réglage par plusieurs accumulateurs. — Les accumulateurs ont des dimensions limitées ; dans les stations importantes on en emploie deux montés sur la même conduite, et dont les capacités s'ajoutent; s'ils étaient chargés de la même manière et s'ils donnaient lieu aux mêmes frottements, leurs mouvements seraient identiques, mais on ne peut compter sur cette identité absolue. On prend donc le parti de charger les pistons inégalement; à Birmingham, la différence est de 2.500 kilogrammes pour des plongeurs ayant. 437 millimètres de diamètre ; l'accumulateur le moins chargé se lève d'abord jusqu'au sommet de sa course, où il est arrêté contre ses butoirs, puis, l'accumulateur le moins chargé se lève à son tour et règle la machine par l'un des moyens examinés aux numéros 24 et 25. II résulte de cet état de choses que l'accumulateur le moins chargé est presque toujours rempli, les variations ordinaires entre le refoulement et la dépense étant prises par l'autre ; ce n'est que lorsque la demande devient très grande que l'accumulateur le moins chargé quitte ses butoirs.

M. Westphal, ingénieur de la maison Hoppe, a résolu le problème d'une manière différente aux usines du canal de la Baltique. La différence de poids des accumulateurs est calculée de manière à ce que le plus lourd commence à se lever avant que l'autre n'atteigne sa limite

dbyGoogle

de course. C'est encore le piston le plus chargé qui règle les machines, et qui les modère au moyen d'une tringle agissant sur la distribution, mais lorsqu'il descend, cette tringle est soutenue par une cataracte et descend plus lentement que l'accumulateur, dont la course est ainsi augmentée suffisamment pour que le piston le moins chargé puisse descendre à son tour.

37. — Accumulateurs. — Lesdimensions des accumulateurs résultent de l'étude que l'on peut faire a priori des variations les plus grandes qui se produisent dans la dépense d'eau : mais ces variations ne sont pas toujours faciles à prévoir, et l'on devra souvent procéder par comparaison avec des usines existantes plus ou moins analogues. On n'a pas dépassé à notre connaissance 0°',60 pour le diamètre du plongeur (Hambourg), et la course de 12 mètres environ (40 pieds), réalisée à Liverppol est tout à fait exceptionnelle. On peut considérer comme pratiques pour les grands accumulateurs le diamètre, de 0'",50 environ et la course de 6 à 7 mètres.

Les figures 24 à 27 représentent sommairement l'installation des deux accumulateurs jumelés de l'usine de Birmingham, qui peuvent être considérés comme des types normaux (').

Le cylindre est en fonte coulé d'une pièce, de même que le plongeur; celui-ci étant en compression, peut avoir moins d'épaisseur. Le piston est coiffé d'un chapeau en fonte auquel est suspendue, au moyen de huit boulons terminés par des pattes d'attache, la caisse en tôle contenant un contrepoids formé de gueuses de fonte ou d'autres matières pondéreuses. Un lit en charpente placé sur la fondation est destiné à supporter cette caisse lorsque l'accumulateur est vide.

H importe d'assurer le guidage vertical et d'établir des arrêts limitant la course. L'accumulateur est monté dans une tour en maçonnerie armée de deux pièces verticales en bois ancrées dans les murs et disposées de manière à ne pouvoir se soulever (ftg. 25). Ces pièces sont entretoisées au sommet par un massif en bois composé pour résister à la flexion et qui sert d'arrêt au piston de l'accumulateur. Les guides sont formés par des fers d'angle entre lesquels sont engagés des patins rivés sur l'enveloppe de la caisse (fig. 26). Dans l'appareil représenté, tout soulèvement excessif est encore prévenu par divers dispositifs de sûreté;

1. Voir aussi les accumulateurs de' la Station centrale de Glascow, Engg., ISH-2-33, et ceux de la gare Saint-Lazare, dont le contrepoids est formé de disques eu fonte (Portefeuille des M., 1S89, pi. 1 et 2).

dbyGoogle

ainsi, le chapeau en fonte du piston porte quatre tiges pendantes dont la longueur est réglée par des écrous, et qui passent dans des oreilles renforcées du collet terminant le cylindre. Dans la marche normale, ce sont ces tiges qui limitent la course du plongeur le moins chargé, avant que les dispositifs' de sûreté dont il va être question ne puissent fonctionner.

Outre la soupape actionnée par l'accumulateur dont il a été question au n° 24, on peut encore placer une soupape de sûreté automatique, et enfin, on prévoit le cas où tous ces moyens viendraient à faire défaut en creusant des cannelures longitudinales à la base du plongeur (flg. 26); lorsque le plongeur est à l'extrême limite de sa course, l'eau trouve une issue par ces canaux et la levée est arrêtée.

Il est évident que lorsqu'on emploie deux accumulateurs, c'est le plus chargé seulement qui doit déterminer la mise en action des moyens de sûreté indiqués ici comme précaution extrême.

Le bourrage du cylindre se fait au moyen de tresses de chanvre graissées ; le cuir embouti n'est employé que pour les petits accumulateurs spéciaux à pression très élevée. Il faut pouvoir assurer le départ de l'air lors du premier remplissage ; on place à cette fin à la partie supérieure de la chambre entourant le plongeur, le robinet a (n'y. 26).

Les connexions doivent être disposées de manière à assurer le service avec l'un quelconque des accumulateurs seulement; dans les distributions publiques, la conduite de pression est dédoublée et forme un ou plusieurs circuits; il est possible ainsi de continuer à desservir le réseau en cas d'accident sur un point. La figure 24 représente la disposition appliquée à Birmingham avec deux conduites, et qui satisfait aux multiples conditions suivantes :

Les deux conduites fonctionnent avec les deux accumulateurs ou avec l'un quelconque de ceux-ci. L'une des conduites fonctionne avec les deux accumulateurs ou avec l'un quelconque de ceux-ci.

Les connexions des pompes avec les conduites permettent aussi de diriger le refoulement dans les deux à la fois ou dans l'une d'elles seulement.

Dans le cas d'une seule conduite avec un seul accumulateur, le tuyautage est simplifié, mais on doit avoir soin d'établir aussi des valves d'arrêt qui permettent de vider la conduite, l'accumulateur restant plein, ou vice versa; on doit aussi pouvoir isoler les pompes sans vider l'accumulateur et la canalisation.

dbyGoogle

28. — Accumulateurs pour pressions très élevées. — Pour les riveuses hydrauliques, Tweddell emploie l'accumulateur à pistou différentiel (fig.

38) ; le piston est fixe et forme en même temps le guide sur lequel se meut le cylindre chargé de son contrepoids; il traverse le cylindre de part en part, mais présente des diamètres différents aux deux extrémités, de sorte qu'il équivaut à un piston unique ayant la section annulaire correspondant a la différence des deux plongeurs. La capacité de l'accumulateur est évidemment très réduite.

On a fait usage également pour les pressions ordinaires, d'accumulateurs à cylindre renversé, qui diffèrent de l'appareil Tweddell en ce que le cylindre est fermé à sa partie supérieure ; le contrepoids est alors guidé à la manière ordinaire, le plongeur est fixe, et un canal se trouve ménagé dans toute sa longueur pour l'arrivée et le départ de l'eau. Ce type est toutefois peu répandu.

29. — Accumulateurs à contrepoids de vapeur ou d'air comprimé. — Le contrepoids est encombrant, et son emploi n'est pas toujours possible, notamment abord des navires, où il exigerait en outre un guidage important. M. Andrew Betts Browna imaginé pour les applications à la marine un accumulateur dans lequel le contrepoids est remplacé par un piston de grand diamètre sur lequel agit la pression de la vapeur ('). Cet appareil est employé en Amérique par Reynolds dans les installations d'ascenseurs; il est représenté par la figure 29. La vapeur vient des chaudières par la conduite a, qui se prolonge vers les machines jumelles attaquant les pompes par le branchement b ; elle agit donc constamment sur le piston P, qui est lié directement au plongeur hy-