LES POMPES

Prenons un cylindre creux, dans lequel peut se mouvoir à frottement un piston muni d'une tige et dont le fond est percé d'un orifice (fig. ^220). Le piston se trouvant au bas du cylindre , plongeons l'instrument dans un vase ou réservoir plein d'eau ; puis élevons le piston à l'aide de sa tige. Que va-t-il arriver? C'est que l'espace vide d'air, que le piston laisse au-dessous de lui dans sa marche ascendante, se remplira d'eau, d'abord jusqu'à ce que le niveau de l'eau soit le même dans le cylindre que dans le réservoir, ce qui aurait lieu en vertu du principe d'équilibre des liquides dans les vases communiquants, quand bien même il y aurait de l'air sous le piston. Mais l'eau monte encore au-dessus de ce niveau, en suivant instantanément le piston dont elle touche sans cesse la section

inférieure; et il est aisé de comprendre que son mouvement est dû à la pression que l'air extérieur exerce sur la surface liquide du réservoir.

Sup[)OSons que le cylindre ait plus de 1(J"',55 d'élévation et

Fi"-. 220.

- Principe de la poinpc aspirante.

432 LE MONDf] PHYSIQUE.

que le réservoir contienne une quantité d'eau sulïisante : la colonne liquide augmentera de hauteur, jusqu'à ce qu'elle atteigne 10", 55 environ. A ce moment, son poids fait équilibre à la pression de l'atmosphère : si le piston continue à monter, l'eau s'arrêtera. C'est précisément là l'obstacle que rencontrèrent les fontainiers de Florence, et qui fit croire aux physiciens de la cour du grantl-duc que la nature cessait d'avoir horrem' du vide au delà de 52 pieds.

Telle est, dans son principe, la pompe à laquelle on donne le nom de pompe aspirante, parce que le piston semble aspirer le liquide, à mesure qu'il monte. Voici maintenant comment est généralement disposé l'appareil pour remplir l'objet auquel on le destine, c'est-à-dire pour déverser l'eau une fois qu'elle est élevée à une certaine hauteur au-dessus du niveau du réservoir.

Le cylindre, ou corps de pompe, est muni d'un tuyau cylindrique d'un plus petit diamètre, dont l'extrémité inférieure plonge dans le réservoir. A l'orifice de séparation est adaptée une soupape qui s'ouvre de bas en haut. Le piston est luimême traversé par une ou plusieurs ouvertures, munies de soupapes dont le jeu a lieu dans le même sens que la première (fig. 221). On conq)rendra maintenant ce qui doit se passer lorsqu'on donne au piston un mouvement alternatif dans le corps de pompe. A sa première ascension, le vide se fait audessous de lui. L'air du tuyau d'aspiration soulève la soupape par sa pression, et l'eau monte à une certaine hauteur. Quand le piston redescend, l'air qui s'est introduit dans le corps de ponq)e est comprimé : d'une part, sa pression ferme la soupape inférieure ; de l'autre, elle soulève les soupapes du piston et le gaz s'écliap])e au dehors. A chaque mouvement analogue, l'eau s'élève de plus en plus, et finit par venir en contact avec la paroi inférieure du piston et par passer au-dessus de sa face supérieure : la pompe est amorcée. Il est facile de voir alors comment l'eau doit s'écouler au dehors par un orifice latéral pratiqué à la partie su})érieure du corps de pompe. D'ailleurs,

une fois la pompe amorcée, quand le piston monte, le vide se fait au-dessous de lui, et l'eau ne cesse de presser contre sa face inférieure. La soupape du tuyau d'aspiration reste constamment ouverte et l'ascension de l'eau est déterminée pai- le mouvement de bas en haut du piston.

Les efforts nécessaires pour élever ou abaisser le piston quand la pompe est amorcée, sont faciles à évaluer. Si le piston descend, ses propres soupapes sont ouvertes ; les pressions transmises à ses deux faces par le liquide sont égales de part et d'autre, et par conséquent se détruisent, et les seules résistances qu'on éprouve proviennent des frottements du liquide et du piston. Mais si le piston s'élève, la pression atmosphérique est seule annulée, puisqu'elle s'exerce sur le réservoir d'une part, sur le niveau supérieur du liquide d'autre part, et l'effort à faire est évalué par le poids d'une colonne d'eau ayant pou[' base la surface dn piston et pour hauteur la distance verticale des deux niveaux du liquide. Si, par exemple, cette distance est de 2 mètres, et que la base fi-. 221. Pompu aspirante, du piston soit de 1 décimètre carré, c'est

une force de 20 kilogrammes qu'il faudra employer pour soulever le piston, sans compter les résistances dues au frottement.

L'expérience montre qu'on ne peut donner à la pompe aspirante une profondeur ou hauteur de plus de 7 à 8 mètres, au lieu de 10"", 55 qu'indique la théorie. La raison de cette imperfection est dans les fuites d'air et d'eau qui existent toujours entre le corps de pompe et le piston; en outre, l'eau du réservoir contient presque toujours de l'air en dissolution et cet air se dégage du liquide, parce que la surface de celui-ci se ti-ouve en contact avec un espace où la pression est très faible. I. 59

Dans la pompe foulante {fi^. ^'i^), le corj)s de pompe plonge dans l'eau, de sorte que le liquide s'y introduit par simple communication. Ue plus, le piston est plein, et le tuyau qui sert à élever l'eau, partant de la partie inférieure du corps de pompe, est muni, à l'orifice de séparation, d'une soupape qui s'ouvre de dedans en dehors. Dès lors le piston, dans sa marche descendante, foule l'ean, dont la pression ferme la soupape du corps de })ompc, ouvi'c au contraire celle du tuyau de conduite et pousse le liquide à l'extérieur.

Fig. 222. — Pompe foulante. Fig. 225. — Poinpe aspirante

et foulante.

La pompe aspirante et foiilante [)articipe des dispositions des deux pompes que nous venons de décrire (fig. 225). L'ascension de l'eau s'y fait par aspiration, et, comme le piston est plein, en descendant il refoule le liquide dans le tuyau latéral de déversement.

g 2. I-ES POMPES APPLIQUÉES AliX USAGES DOMESTIQUES OU INDUSTRIELS.

La figure 224 montre comment on installe ordinairement une pompe aspirante au-dessus d'un puits, quand la }»rofondeur du