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202. Machine à élever Veau, établie par MM. Farcot et fils, au Port-à-ï Anglais , pour la Compagnie des eaux de Paris. — L'appareil, dans son ensemble, se compose de deux machines à vapeur et de deux systèmes de machines élévatoires. Chacun d'eux comprend une pompe nourricière qui élève l'eau qu'elle aspire dans une bâche placée immédiatement audessôus d'une pompe foulante, de façon que celle-ci n'aspire l'eau qu'à une très-faible hauteur.
Des dispositions particulières, fort ingénieuses, permettent de faire varier la course du piston de la pompe foulante et de la pompe nourricière, de sorte que celle-ci élève toujours un volume d'eau au moins^al à celui que la première peut refouler dans la conduite.
La pompe nourricière est à simple effet; son piston a
0 m ,558 de diamètre, et sa course peut varier de 1 mètre à l m ,133, ce qui correspond à des volumes de 0 m,e ,244 à 0 mc ,272 par course double. La pompe foulante a 0 M ,345 de diamètre, et sa course peut varier de 0 m ,350 à 0 n, ,700, ce qui permet au volume qu'engendre ce piston de varier, par course double, de
attendu que cette pompe est à double effet. Par conséquent, chaque pompe nourricière peut au besoin alimenter les deux pompes* foulantes.
Le réservoir d'air commun aux deux pompes nourricières a l m c ,l35, c'est-à-dire plus de quatre fois le volume engendré par un piston de ces pompes.
Le réservoir d'air de la pompe foulante a une capacité de 3 mc ,50, ou près de vingt-sept fois le volume maximum engendré par le piston dans une course double.
Les variations considérables que nous venons d'indiquer, et qui sont facultatives, sont exigées par les conditions des services auxquels ces pompes doivent pourvoir. Elles sont, en effet, destinées à desservir la maison de santé de Bicètre, la commune de Gentilly et celle de Villejuif. L'on conçoit dès lors combien la prudence indiquait aux ingénieurs et aux constructeurs de précautions pour être toujours en mesure de pourvoir à des exigences aussi diverses.
203. Disposition du corps de la pompe foulante. — La pompe foulante à double effet est disposée d'une manière analogue à celles de M. Cordier, comme on peut le voir dans la figure (pl. IX, fig. 2) qui dispense d'entrer dans des détails descriptifs.
Les contours des passages que l'eau doit parcourir sont arrondis avec soin pour maintenir, à très-peu près, partout la même section, afin d'éviter, autant que possible, les changements brusques de direction et de section, les perles de force vive ou de travail moteur qu'ils occasionnent.
Les soupapes d'aspiration et de refoulement sont aussi disposées de la manière la plus convenable.
Il est à regretter que des expériences précises n'aient pas encore été faites sur ces importantes machines.
204. Pompe à double effet de MM. Farcqt. — Ces habiles ingénieurs ont construit pour l'élévation des eaux dans la ville de Lisbonne une pompe à double effet d'une disposition très-simple, et destinée à élever à 20 ",00 de hauteur un volume d'eau de 47 litres par tour et à marcher à volonté à des vitesses variables de 30 à 60 tours en 1'.
Cette pompe a été installée et essayée dans la galerie d'expérimentation du Conservatoire des arts et méliers, et elle a donné des résultats qu'il est utile de faire connaître.
208. Description. — La pompe dont il s'agit (pl. IX, fig. 5) a deux corps, A et A', de O-^S de diamètre. Leurs pistons, B et B', n'ont que 0 n, ,15 de course, ce qui oblige à augmenter le nombre de coups par minute, afin d'obtenir avec la môme vitesse moyenne le même volume d'eau. Nous verrons plus loin que par suite du jeu des soupapes de celte pompe, ces changements fréquents dans le sens du mouvement ont beaucoup moins d'inconvénients que dans la plupart des autres dispositifs.
Les deux pistons B et B' sont reliés respectivement par leurs tiges b et b' à la traverse C, dont les deux extrémités c, c sont embrassées par les deux bielles D, D', articulées chacune à leur autre extrémité aux deux boutons de manivelles e, e' de l'arbre horizontal E sur lequel est monté le volant G qui sert de poulie motrice.
L'on voit par cette description que tout le système de a machine est groupé dans un très-petit volume.
D'après ce dispositif les deux pistons marchent toujours simultanément dans le môme sens, de sorte que l'eau passe aussi sans changement de direction dans le sens de son mouvement du tuyau d'aspiration au tuyau de refoulement, ou dans le réservoir d'air régulateur.
En cfifel, le piston B est garni sur toute sa surface de clapets qui s'ouvrent de haut en bas lorsqu'il monte, tandis
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qu'à l'inverse les clapets du piston B' s'ouvrent de bas en haut quand ce piston descend, et se ferment lorsqu'il monte.
Les deux pistons étant, par exemple, comme l'indique la figure, au bas de leur course commune lorsqu'ils s'élèvent, le piston B' produira l'aspiration au-dessous de lui, et l'eau ainsi élevée entrant dans la capacité M qui communique avec le tuyau d'aspiration, passera par les clapets ouverts du piston B. D'une autre part, l'eau située au-dessus du piston B' sera refoulée dans le réservoir régulateur pendant toute la durée de la course ascensionnelle des pistons.
Lorsque, au contraire, les deux pistons redescendront, les clapets du piston B seront fermés et refouleront au travers des clapets de B', une partie de l'eau contenue dans le réservoir N qui constitue une sorte de poche dans laquelle pourront se déposer les corps élrangers entraînés dans le mouvement, d'où l'on pourra à volonté les retirer par le regard R.
Pendant cette période, le piston B agissant comme s'il était plein aspirera l'eau par sa surface supérieure.
Les deux pistons se succéderont donc dans les effets d'aspiration et de refoulement, sans qu'il soit nécessaire de recourir à l'emploi d'aucune soupape d'arrêt.
Ainsi que nous l'avons dit un peu plus haut, le sens du mouvement de l'eau est toujours le môme, ce qui diminue beaucoup les pertes de force vive et celles de travail moteur qui en sont la conséquence, et si les orifices des clapets offraient une section de passage égale à celle des tuyaux d'aspiralion et de refoulement, Ton atténuerait encore davantage ces pertes.
C'est celte continuité dans le sens du mouvement de l'eau qui permet d'augmenter le nombre des coups du piston sans accroître leur vitesse moyenne et en réduisant les inconvénients de ces fréquentes alternatives de mouvement sur reflet du jeu des articulations.
Les orifices recouverts par les clapets sont effectivement
très-grands et partagés en trois tranches parallèles formées chacune de deux ventaux inclinés par la superposition d'une lame de cuir coupée en biseau le long des lèvres de contact et d'une lame épaisse de caoutchouc servant de ressort et constituant la charnière avec la lame de cuir.
Ces deux lames flexibles sont recouvertes par une plaque de métal qui donne à chaque ventail la rigidité nécessaire. En proportionnant convenablement les épaisseurs de la lame de caoutchouc, l'on peut donner au ressort qu'elle forme la force convenable.
La figure (pl. IX, fig. 4 bis) représente cette disposition du piston B et de ses clapets, dont l'un est supposé ouvert et les deux autres fermés, m est la lame de cuir, n celle de caoutchouc faisant ressort, p la garniture en métal.
Le clapet peut s'ouvrir jusqu'au contact des arrêts q fixés au piston.
Les clapets de refoulement sont disposés d'une manière identique pour le piston B'.
906. Résultats des expériences. -r- L'installation d'une pompe aussi puissante dans la galerie d'expériences du Conservatoire présentait quelques difficultés. Elle a pu néanmoins y être faite assez convenablement, quoique les tuyaux d'aspiration et de refoulement n'ayant que 0 m ,18 de diamètre, ou une section égale au sixième environ de celle des cylindres , il en résultât une vitesse trop grande dans ces tuyaux et par suite une perte de travail qui serait évitée dans le service courant.
Afin de tenir compte autant que possible de cette condition défavorable des expériences, l'on a mis le réservoir d'air de la pompe en communication avec un manomètre à air libre pour déduire des indications de cet instrument une appréciation de la hauteur à laquelle l'eau pourrait être élevée, si les résistances des conduits étaient réduites à des proportions plus favorables.
Dans ces expériences, le travail moteur était mesuré à l'aide d'un dynamomètre de rotation à style, et le débit de la pompe était déterminé en recevant l'eau dans le réservoir à section rectangulaire régulière de la tour.
La comparaison du volume d'eau réellement élevée aux volumes engendrés par les pistons a d'abord conduit à reconnaître que, dans toutes les expériences, le rapport de ces volumes a été compris entre
0,90 et 0,98.
Quant au rendement ou au rapport de l'effet utile au travail moteur, il a été estimé de deux manières différentes :
1° L'une, la plus défavorable, eu égard aux circonstances dans lesquelles les expériences ont été faites et que nous avons indiquées plus haut, en prenant pour mesure de l'effet utile le produit du poids de l'eau élevée et de la hauteur d'élévation ou du bassin inférieur d'aspiration au bassin supérieur de réception ;
2° L'autre, un peu trop favorable, en estimant l'effet utile par le produit du poids de l'eau élevée et de la hauteur de pression indiquée par le manomètre, ce qui revient à faire abstraction des pertes de travail occasionnées par les conduits de refoulement.
La première de ces estimations tend évidemment à donner au rendement de la machine une valeur minimum, la seconde une valeur maximum. La valeur exacte sera nécessairement comprise entre les deux précédentes , et quand, pour les applications, l'on ne comptera que sur la première l'on ne risquera guère de se tromper en moins, pour peu que les dispositions prises soient convenables.
L'interposition d'un manomètre a aussi permis de faire faire une expérience intéressante dans laquelle on a en quelque sorte produit l'effet d'une élévation de l'eau à une hauteur bien supérieure à celle du bassin de réception le
plus élevé. En produisant dans la conduite au delà du manomètre un rétrécissement ou plutôt un étranglement très-considérable du tuyau de refoulement, l'on a occasionné au jeu de la pompe une résistance additionnelle équivalente à celle d'une hauteur d'élévation plus considérable, et qui était indiquée par la colonne manométrique. Il en est résulté que, dans les comparaisons où l'on a pris pour hauteurs réelles d'élévation de l'eau les hauteurs de pression indiquées par le manomètre, l'on a pu comprendre les résultats de l'expérience faite dans ces conditions ; ce qui a permis de constater la variation qu'éprouve le rendement de l'appareil avec la hauteur.
Les résultats des deux modes d'appréciation du rendement de la pompe dont nous venons de parler sont consignés dans le tableau suivant :
EXPÉRIENCES SUR UNE POMPE ASPIRANTE ET FOULANTE, CONSTRUITE PAR MM. FARCOT POUR LA VILLE DE LISBONNE, EXÉCUTÉES AU CON- SERVATOIRE DES ARTS ET MÉTIERS.
de* expérience*.
HAUTEUR
réelle d'élévation.
