Jeu de la pompe. — Soulevons le

Fic,m piston qui se trouvait d’abord au lias de sa

course; Z demeure fermée, 7/ s’ouvre; I air du tuyau d aspiration

POMPES. Ul

se répand, eu partie, dans le corps de |ioiiipe; son volume augmentant, sa force élastique diminue; par suite, l'atmosphère qui exerce su pression à la surface de l'eau du réservoir, fait monter cette eau, dans le tuyau d'aspiration, jusqu’à un certain point C. Dans tous les cas, la colonne d’eau est soulevée à une hauteur telle que son [Miids, augmenté de la lorce élastique de l'air contenu au-dessous du piston, fasse équilibre à la pression atmosphérique.

Le piston redescend; T se ferme, Z s’ouvre; l'air du corps de pompe se déverse à l’extérieur; et la colonne d'eau conserve sa hauteur primitive dans le tuyau d'aspiration. Lu continuant à produire le mouvement alternatif du piston, ou voit donc que l'eau, s'élevant de plus en plus dans le tuyau d’aspiration, pourra parvenir dans le corps de pompe. Dès lors, le piston, en redescendant, la fera passer au-dessus de lui; et, en remontant, il l'amènera jusqu'au tuyau de déversement T. Le pistou produit donc l'effet utile pendant son ascension. Quand il descend, l’eau, sans éprouver aucun transport vertical, passe simplement du compartiment inférieur du corps de pompe dans le compartiment supérieur.

tlOU. Conditions auxquelles unr pompe doit satisfaire. — La distance qui sépare la hase inférieure du pistou, du niveau de l’eau dans le puisard doit toujours être moindre que 10"*, 53. Ceci est évident de soi; car nous venons de voir que c’est uniquement l'atmosphère, dont la force élastique est équivalente au poids d’une colonne d’eau deiOm,33 de hauteur, qui fait monter l’eau dans le tuyau d'aspiration.

Il faut bien remarquerque la condition qui vient d’être formulée ii’cn- Iraine pas, comme conséquence nécessaire, qu'une pompe ne puisse servir à élever l'eau qu'à des hauteurs de 10 mètres au plus; ce liquide peut être porté beaucoup plus haut; il suffit, en effet, pour produire ce résultat, de faire passer la lige du pistou dans une boite à étoupes adaptée au couvercle du corps de pompe, et d'adapter à ce couvercle un tuyau vertical muni à sa partie inférieure d'une soupape qui s'ouvre du corps de pompe à l'extérieur. Alors, l'eau soulevée par le piston s’engage dans ce nouveau canal de conduite ; retenue par la soupape, elle ne retombe pas dans le corps de pompe quand le piston descend; lorsqu'il moule elle peut arriver à de grandes hauteurs. La pompe aspirante simple est ainsi transformée en une pompe aspirante èlévatoire. Le point essentiel, quand il s'agit de faire monter l’eau d'un puits assez profond, c'est île placer le corps de pompe à une profondeur telle (pie la distance de sa partie supérieure au niveau moyen de l’eau soit notablement plus petite que IUm,33. Ilien u 'empêche d'ailleurs que le piston ne soit surmonté

UÜ

PESAMEbH.

d'une longue tige métallique qui permettra de faire manœuvrer la pompe par un moteur placé à l'ouverture du puits.

201. I.imltc de Imulrnr da tuyau d' aspiration. — la pratique a indiqué que la hauteur du tuv’au d’aspiration doit, pour plus de sûreté, lie pas dépasser 7 ou 8 mètres. La raison de cette limite, beaucoup plus restreinte que ne l’indique la théorie, est facile à expliquer. 11 existe toujours des fuites inévitables d'eau et d’air entre le piston et le corps de pompe; en outre, l’air dissous par l’eau aérée du puisard se dégage subitement dans la pompe, quand cette eau se trouve au contact d’uu milieu raréfié; il vient former une espèce de coussin élastique au-dessous du piston, et contre-balance ainsi, en partie, la pression de l’air extérieur.

Ce n'est pas tout ; l'influence de l’espace nuisible se fait encore ici sentir; l’air contenu dans cet espace u, quand le piston est au bas de sa course, a pour force élastique II, Il exprimant, en colonne d’eau, la valeur de la pression atmosphérique. Quand le piston est au point le plus

haut, celle même masse de gaz a pour force élastique " II, v étant le volume du corps de pompe; or, si à ce moment, il ne passe plus d'air du tuyau d’aspiration, de hauteur /t, dans le corps de pompe (la colonne d’eau arrivant juste à la soupape Z*), nous aurons comme condition d’équilibre :

" Il +■ A = II.

A partir de là, I eau ne pourra pas s'élever davantage ; le jeu alternatif du pistou n’aura d’autre effet que de faire varier la pression de l’air du

corps de pompe, depuis H jusqu'à * H. On tire de l'égalité précédente:

h = 11 — “) ou h =.- H — .

Voici donc une limite nouvelle de hauteur que le tuyau d’aspiration ne saurait dépasser. Cette hauteur dépend des volumes relatifs de l’espace nuisible et du corps de pompe, elle doit être toujours moindre

que Il . Si « = j v, la limite de hauteur pour le tuyau d’aspiration est égale aux -j de 10"’,ô5 =

202. flcHorf de l'effort nécessaire A In ■luinirnvrr de In pompe. —

La pompe est en pleine activité; le piston, chaque fois qu’il monte, amène dans le réservoir supérieur un volume d'eau égal à celui du corps de pompe, et l’effort A exercer pour le soulever est égal à la résultante

l'üMI’KS.

des forces qui agissent sur ses deux bases. Or, la force qui agit de haut en bas est le poids d’une colonne d'eau ayant pour base la section 11 du piston et pour hauteur la distance h de ce piston, au niveau supérieur du liquide; distance qu’il faut augmenter de 10'", 53, car la pression atmosphérique est évidemment transmise au piston par l'intermédiaire du liquide. De même, la force agissant de bas en haut, est égale au poids d’une colonne d’eau de même section dont la hauteur serait 1ü“,3ô, moins h', distance du piston au niveau dans le réservoir inférieur.

Pour comprendre ce dernier résultat, il suffit de remarquer que la pression de l'atmosphère, sur la base inférieure du piston, est la même que celle qu’exercerait une colonne d’eau ayant 10“, 35 au-dessus du niveau, dans le puisard, et qui serait contenue dans un tube vertical communiquant par le bas avec le tuyau d'aspiration de la pompe, et s'ouvrant à sa partie supérieure dans un espace vide d'air. Or, dans ce système de vases communiquants, la pression sur un élément contenu dans le plan horizontal qui passe par la base du piston est évidemment égale à 10“, 55 — II'.

La résultante sera égale à la différence des deux forces ou I! (10,53 -t— /t — 10,55 -t- h') ou B (h -t- h') , en prenant le poids spécifique de l’eau égal à I. Ainsi, l’effort à vaincre est représenté par le poids de la colonne d'eau ayant pour base la section du corps de pompe et pour hauteur la distance des deux niveaux du liquide dans les réservoirs inférieur et supérieur.

Dans le calcul précèdent, le mètre a été pris comme unité de longueur; de là il résulte que l’unité de poids est le poids d’un mètre cube d'eau ou la tonne. Donc l’effort B (h -Ml') est nécessairement exprimé avec celte unité. Si on voulait l’obtenir en kilogrammes, il faudrait écrire 1 000 B (h -MO .

203. Évaluation «lu travail. — Si l'un fait abstraction des frottements, des chocs, etc., en un mot, de toutes les résistances passives, on voit facilement que le travail utile est égal nu travail moteur. En efTct, appelons /i, la course du piston dans le corps de pompe, le travail moteur est égal au produit de la force dont nous venons de calculer la valeur 1000 ll(/i-Wi') par le chemin parcouru fc„ ou 1000 B (h-+-h’)hl, puisque la force agit dans la direction du chemin. D’autre part, le irav ail utile consiste en un poids d eau dont le volume est égal au volume du corps de pompe 1000 B A,, élevé à une hauteur h-\-h'; il a donc pour expression 1000 B/i,(h -+- II') ; produit identique au précédent. Dans la pratique, on est bien loin d’obtenir un pareil résultat ; les fuites d’eau

lu

l'ESANTEUII.

entre le piston ut le corps de pompe, les changements brusques de (lirecüou et de section de la colonne liquide qui s'élève dans l'appareil, la vitesse qu'elle possède, au moment où elle se déverse dans le réservoir supérieur, vitesse qui lui permettrait d’effectuer encore un certain travail, sont autant de causes qui diminuent le travail utile. Le rendement ne dépasse guère 0,65 avec les meilleures pompes, et il peut descendre à 0,30 et à 0,10 daus les pompes communes.

201. Écoulement continu. — L'écoulement du liquide par le conduit de sortie de la pompe aspirante simple et de la pompe aspirante élèvatoirc, est nécessairement intermittent. H se produit, pendant l'ascension du piston, et n’a plus lieu pendant sa descente. Quel que soit le système de pompe adopté, on obvie à cet inconvénient, qui peut être grave dans quelques cas (par exemple, pour les pompes à incendie), eu plaçant sur le trajet de la colonne liquide un réservoir plein d’air lt (fi(/.(tl.rn. Le tuyau de sortie de l’eau y est disposé comme l’indique la figure. Chaque fois que le liquide pénètre dans le réservoir H, il comprime l’air qui s’y trouve, dans l’espace annulaire compris entre le tuyau V et les parois du réservoir, et il sort moins d’eau par le tuyau de conduite qu’il n’en arrive, pendant le même temps, dans le réservoir. Quand le piston n’injecte plus d’eau dans R, la force élastique de l’air comprimé continue à faire monter l'eau dans le conduit de déversement, et l’écou-

lement ne s’arrête pas.

.Nous venons d’exposer tout ee qui se rapporte à la physique dans la llièorie des pompes. Ce serait sortir des limites de ce cours que de donner des détails très-complets sur leur construction. Nous dirons quelque» mois seulement des pistons et des soupapes.

205. pi»t«n». — Les pistons sont analogues à ceux de la machine

Fig. 117.

pneumatique et de la pompe de compression : ce sont, le plus souvent fuj. 116), des cylindres formés par des rondelles de cuir imprégnées de matière grasse et fortement comprimées entre deux disques de métal, qu'un écrou permet de rapprocher plus ou moins. Par ce moyen, les

rondelles tendent à former un bourrelet à la surface extérieure du pis-