EXPOSÉE A LONDRES EN

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L'on voit par ces résultats que cette pompe centrifuge à ailes planes dirigées dans le sens du rayon, est, par suite de cette disposition et de quelques autres défauts qui lui sont particuliers, bien inférieure à la pompe centrifuge à aubes courbes de M. Appold, dont le rendement s'est élevé à 0,65 du travail moteur.

Autres expériences sur une pompe à force centrifuge de M. Gwinne. — Le même ingénieur a modifié le modèle de sa pompe en remplaçant les trois aubes planes par des aubes courbes au nombre de six, ce qui se rapproche beaucoup de la disposition adoptée par M. Appold. Mais ces aubes qui, vers le centre du volant, sont encore dirigées dans le sens du rayon, donnent nécessairement lieu à un choc à l'entrée de l'eau, et d'une autre part, l'espace annulaire dans lequel s'échappe et

106 MACHINES ÊLÉVATOIRES

* circule le liquide est encore trop petit. Ces dispositions, bien que préférables aux premières qui avaient été adoptées par le constructeur, laissent encore beaucoup à désirer, et des expériences récentes exécutées sur une pompe ainsi modifiée au Conservatoire des arts et métiers, ont donné les résultats consignés dans le tableau suivant.

Nous ferons remarquer que la grande vitesse à laquelle le volant doit tourner et la très-petite dimension qu'il est par conséquent nécessaire de donner à sa poulie, occasionnent un glissement de la courroie.

L'on a eu le soin de disposer des compteurs, qui donnent exactement le nombre de tours faits par la poulie du dynamomètre et par le volant de la pompe, ce qui a permis d'apprécier le rendement de la machine, soit en faisant abstraction des glissements, soit en en tenant compte. La première estimation donne un résultat trop faible, la seconde un résultat trop fort. Mais le soin apporté aux expériences a été tel, que la différence des deux rapports n'est pas très-grande. Cependant celte différence, qui dans bien des cas de la pratique pouirait acquérir bien plus d'importance, montre l'inconvénient des transmissions de mouvement par courroies, dans lesquelles, à l'aide de poulies trop petites, on veut communiquer à la fois des vitesses et des quantités de travail considérables. En pareil cas, il faut éviter les poulies d'un trop petit diamètre , augmenter la largeur des courroies et multiplier suffisamment les organes de transmission.

EXPÉRIENCES SUR UNE POMPE ROTATIVE DE M. GWINNE, 14 ET 15 NOVEMBRE 1859.

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107. Conséquences des résultats consignés dans le tabÊtu précédent. — Les résultats ci-dessus montrent que, par suite de la position de la poulie du volant et du glissement qu'elle occasionne, le rendement moyen de cette machine n'a été que les 0,286 du travail moteur, dont une partie était employée à vaincre la résistance de la courroie au glissement, résultat évidemment un peu trop faible. Mais si d'autre part on calcule le rendement de la pompe d'après le nombre de tours réels qu'elle a faits, c'est-à-dire en augmentant l'effet utile observé dans le rapport du nombre de tours théorique au nombre de tours réel, l'on trouve que le rendement moyen de cette pompe, si la courroie n'avait pas glissé un peu, eût pu s'élever à 0,337 du travail moteur dépensé, résultat trop élevé, puisqu'il ne tient pas compte delà partie du travail moteur réellement consommée par le glissement de la courroie.

La vraie valeur du rendement de celte machine serait donc

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très-voisine de 0,30, et l'on voit que si l'adoption des aubes courbes, mises en usage antérieurement par M. Appold, a contribué à améliorer la pompe de M. Gwinne, conformément aux conclusions de nos expériences de 1851, leur tracé et quelques autres dispositions peu convenables empêchent encore cette machine de donner des résultats aussi favorables que celle de M. Appold, et cette conséquence est tout à fait conforme aux principes que nous avons exposés précédemment.

108. Pompes centrifuges à disques multiples de M, Gwinne. — Cet ingénieur américain, auteur de la pompe à force centrifuge dont nous venons de parler, a aussi proposé de combiner l'action de plusieurs disques ou roues à force centrifuge pour augmenter la hauteur d'élévation par l'addition de leurs effets, sans accroître la vitesse de rotation. Le dispositif qu'il a fait décrire dans le PracticaVs Magazine est représenté dans la figure 4, pl. IV.

Quatre roues à force centrifuge ou volants distincts sont montés et calés sur un môme axe, et tournent par conséquent ensemble. Chacun de ces volants est contenu dans une sorte de chambre particulière qui communique vers l'axe avec celle qui est au-dessus. Des diaphragmes qui s'approchent fort près des ailes ou aubes des roues s'opposent au mouvement giratoire que prendrait le fluide. Les chambres cylindriques des volants sont entourées par une enveloppe annulaire correspondante à chacun d'eux et servant de réservoir d'air régulateur, dont l'action, dans une machine à mouvement circulaire continu, nous parait tout à fait inutile.

L'aspiration produite par le volant inférieur introduit l'eau vers son centre, d'où elle est refoulée vers la circonférence par l'action de la force centrifuge, dont la pression, favorisée par l'aspiration que produit h sa partie inférieure le second volant, oblige l'eau à passer par celui-ci. Le liquide est de même rejeté par la force centrifuge vers la circonférence du second volant, puis aspiré par le troisième, etc.

A FORCE CENTRIFUCE.

L'accroissement de pression qui a lieu vers la circonférence extérieure des volants ou de leurs enveloppes allant toujours en croissant avec le nombre de ces volants , parce que ces pressions, produites par la force centrifuge, s'ajoutent les unes aux autres, Ton voit qu'avec des volants d'un même diamètre marchant à une même vitesse l'on élèvera l'eau d'autant plus haut que le nombre de ces volants sera plus grand.

Mais il ne faut pas perdre de vue que cette circulation rapide de l'eau dans les différentes enveloppes et les changements brusques de section des passages, ainsi que ceux de la direction du mouvement, doivent donner lieu à des pertes nombreuses de force vive et de travail moteur, et que le rendement définitif de ce genre d'appareil doit être très-faible.

Sur l'appareil de M. Gwinne, nous ne possédons pas d'expériences qui corroborent cette opinion ; mais celles qui ont été récemment faites au Conservatoire sur un appareil analogue et mieux disposé, qui a été présenté par M. Girard, ingénieur civil, nous semblent la confirmer complètement.

109. Pompe centrifuge à disques multiples de AI. Girard. — Un appareil tout à fait analogue à celui de M. Gwinne, et qui avait pour objet de pouvoir indifféremment servir de ventilateur à air ou de machine à élever l'eau, a été présenté récemment au Conservatoire par M. Girard, ingénieur civil, et soumis à des expériences dynamoniélriques qui ont permis d'en apprécier le rendement.

Celte machine, dont la figure 5, pl. IV, donne une idée, se compose de plusieurs disques superposés alternativement fixes ou mobiles. Les premiers, en fonte, forment l'enveloppe extérieure de l'appareil et constituent une série de récipients annulaires superposés. Les seconds, en bronze, sont calés sur un même arbre vertical et mobiles avec cet arbre. Ils portent douze canaux mixlilignes présentant vers la circonférence extérieure une courbure à peu près tangente à celte circonférence, qui se raccorde avec la direclion des

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rayons, laquelle est, sur presque toute la largeur du disque, celle des canaux de circulation, dont l'extrémité intérieure est recourbée en sens inverse , pour faciliter l'introduction de l'eau afflucnte.

Entre la surface supérieure de chaque disque mobile en bronze et la surface inférieure de chaque disque fixe correspondant en fonte il n'y a ni canaux ni diaphragmes pour diriger le mouvement du liquide de la circonférence vers l'axe; il y arrive par le seul efîet de la différence de pression que produit dans ce sens le mouvement de rotation.

Des directrices, montées sur la partie supérieure et centrale des disques fixes , dirigent l'eau pour la faire entrer, autant que possible, sans choc, dans les canaux d'évacuation du disque mobile correspondant.

D'après cette description succincte, on conçoit facilement que la machine étant amorcée, au moins sur une partie de sa hauteur, le mouvement de rotation produit, comme dans toutes les machines de ce genre, une diminution de pression vers le centre du premier disque inférieur, et par conséquent l'aspiration du liquide du réservoir, une fois introduite dans les canaux directeurs du disque mobile, l'eau part, poussée par la force centrifuge vers la circonférence extérieure de ce disque; de là, par le même effet d'aspiration, elle se répand dans tout l'espace libre qui règne au-dessus du premier plateau mobile et au-dessous du deuxième disque fixe, d'où elle se porte vers l'axe pour alimenter les canaux directeurs du second disque mobile, et ainsi de suite jusqu'à ce que étant, de proche en proche, passée de disque en disque, elle débouche au bas du tuyau d'ascension ou de refoulement.

Lès rayons extérieurs et les rayons intérieurs sont les mômes pour tous les disques mobiles, les passages que l'eau traverse pour se rendre de l'un à l'autre sont égaux, il en est donc de même des vitesses de passage, des accroissements de pression produits par la force centrifuge; et toutes ces augmentations de pression doivent s'ajouter les unes aux autres, de manière à produire au-dessus du disque supérieur

une pression de refoulement totale proportionnelle au nombre des disques, ou égaie, pour chaque vitesse angulaire donnée, à leur nombre multiplié par la pression produite par l'un d'eux. Telle était l'idée théorique donnée par M. Gwinne dans le numéro, déjà cité, du PraclicaVs Magazine.

Mais il faut remarquer qu'outre les pertes de force vive, qui se produisent à l'introduction de l'eau dans les conduits de chaque disque mobile, il y en a de bien plus considérables au débouché de ces canaux dans les espaces annuitaires que le liquide parcourt pour passer d'un disque à l'autre, espaces dans lesquels il reproduit nécessairement de grands tourbillonnements. Toutes ces pertes étant proportionnelles au quarré de la vitesse et au nombre de fois qu'elles se répètent, c'est-à-dire au nombre des disques, l'on voit que l'on sera obligé d'accrottre la force vive initiale, ou la vitesse de rotation qui la produit, à mesure que l'on voudra élever le liquide plus haut et augmenter le nombre de disques. C'est aussi ce que M. Girard avait indiqué dans les notes qu'il avait données au Conservatoire pour l'installation des expériences.

i 10. Installation de l'appareil pour les expériences. — Après celte description et ces considérations générales, passons aux résultats des expériences, et disons d'abord quelques mots de l'installation particulière que l'on a dû adopter pour les exécuter.

La machine a été montée sur un châssis solide en charpente et placée sur le sol près du bassin inférieur de la galerie des expériences. Il a été nécessaire de mettre son orifice d'aspiration en communication avec ce réservoir par un tuyau spécial muni à sa partie inférieure d'une soupape d'arrêt, et aspirant l'eau à l œ ,74 de hauteur; d'une autre part, son orifice de refoulement devait communiquer avec l'une des conduites d'ascension, qui desservent les bassins supérieurs de la tour, au moyen d'un tuyau coudé de G", 20 de diamètre que l'on a été forcé de foire démonter pour l'assembler avec ces tuyaux.

MACII. ET APPAR. Il

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Le dynamomètre de rotation employé à transmettre et à mesurer le travail moteur était monté sur un beffroi en charpente placé près de la machine. Son arbre, au moyen de deux roues d angle égales, de 0 ,n ,43 de diamètre, portant cinquante dents, et d'un arbre vertical intermédiaire, communiquait le mouvement à l'arbre même de la pompe; et nous dirons plus loin comment on a pu évaluer le travail consommé par les résistances passives de cette transmission.

Par suite de cette disposition , le sommet de la machine formait un point culminant du parcours général, et l'expérience montra que l'air s'y accumulait au point de gêner le fonctionnement de la machine, ce qui obligea à établir en cet endroit un robinet de purge, qu'il a suffi d'ouvrir de temps à autre. Celle nécessité serait cependant une sujétion assez sérieuss pour l'application dans la pratique.

Gomme il est nécessaire que la machine soit largement amorcée pour fonctionner, on l'a mise en communication directe avec le tuyau de refoulement par un petit tuyau de 0 m ,20 de diamètre, qui permettait de faire passer par ce luyau, momentanément ouvert, l'eau de l'un des bassins de la tour dans la partie inférieure de la machine. Dans le cours des expériences il est arrivé parfois que le robinet de communication de ce tuyau est resté ouvert pendant que la machine fonctionnait. L'on a noté dans le tableau général des observations cette circonstance anormale.

La disposition que l'on avait été obligé de donner au raccordement avec la conduite de refoulement, et les coudes formés par cette conduite devant donner lieu à des pertes de travail, et par conséquent à une diminution de la hauteur d'ascension mesurée, Ton a placé à côté de la machine un manomètre à air libre, mis en communication avec le sommet de l'appareil, et l'on a chaque fois observé les variations du niveau dans ce manomètre pendant le refoulement. Les oscillations de ce niveau étaient en général considérables, malgré la continuité et la régularité du mouvement, et l'on a

dû chercher à apprécier aussi exactement que possible la hauteur moyenne de ce niveau.

Pendant chaque expérience, un observateur placé au dynamomètre faisait tracer trois diagrammes ou courbes des efforts moteurs; un autre, monté dans la tour des réservoirs, observait les hauteurs du niveau dans le bassin de 'réception pendant un temps donné, et les nombres de tours de l'appareil étaient aussi exactement déterminés par l'observation directe à l'aide d'un compteur, en même temps que Ton faisait les observations manométriques.

Les chiffres inscrits sous le titre de Pressions Miquèes par le manomètre expriment la pression totale à partir du niveau du bassin inférieur, en tenant compte des pertes de pression produites par les coudes et les résistances du tuyau de refoulement, pertes qu'il ne serait jamais possible d'éviter en totalité.

Le tableau suivant fait connaître tous les éléments des expériences dans lesquelles les tracés ont offert un caractère de netteté convenable. Toutes les observations ont d'ailleurs été faites en présence et avec le contrôle de M. Girard.

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