LES POMPES — CHEMINS DE FEU ET POSTE PNEUMATIQUES

§ ! - — Les Pompes — La pression atmosphérique employée a l’élévation de l’eau

Un corps de pompe, on cylindre, dans lequel un piston fait le vide par un mouvement de va-et-vient; un tuyau de longueur plus ou moins considérable communiquant, d’une part avec la partie inférieure du corps de pompe, de l’autre avec un réservoir d’eau ou un puits, et dans lequel l’air se raréfie en même temps et par la même manœuvre que l’air do corps de pompe : telles sont les principales dispositions de la pompe aspirante , telle qu’on l’emploie dans une foule de circonstances, et notamment pour les usages domestiques. Le principe de F ascension de l’eau est ici, comme nous l’avons montré dans les Phénomènes de la physique , la pression atmosphérique, qui s’exerce avec toute sa force à la surface du réservoir, tandis qu’elle est annulée, ou du moins diminuée, à l intérieur du tuyau, et de la partie du corps de pompe située au-dessous du piston.

APPLICATIONS DES COIS DE LA PESANTEUH

La figure 20 montre comment ou installe ordinairement une pompe de ce genre au-dessus d’un puits, quand la profondeur du puits est inférieure à 7 ou 8 mètres au-dessous du point où l’eau doit monter. Théoriquement, l’eau devrait s’élever dans le tuyau d’aspiration à une hauteur de 10m,33, quand la pression barométrique est 700 millimètres; mais, en réalité, l'ascension est beaucoup moindre, parce que le mécanisme ne fonctionne pas

Fig. 29. — Pompe aspirante. Fig. 30. — • Pompe aspirante et foulante,

dite éléoatoire.

avec la perfection qui serait nécessaire. Il y a des fuites par les joints; de plus, l’eau contient en dissolution de l’air qui vient, sous la forme de bulles, remplir la cavité du vide. Le mouvement de l’eau, le frottement du liquide contre les parois, ses agitations, déterminent des pertes de force, et la hauteur de 1 ascension se réduit le plus souvent aux 7 à 8 mètres dont nous venons de parler.

Si la profondeur du puits est plus considérable, la pompe aspirante ne peut suffire: on la complète par une disposition qui

LES POMPES

permet de refouler l’eau à une hauteur plus considérable, et de la conduire ainsi du point où elle est arrivée par aspiration jusqu’au point où elle doit être employée.

La pompe est alors une pompe aspirante et élévatoire , on mieux, aspirante et foulante. La figure 30 en donne un modèle généralement adopté pour les puits profonds. C’est tout simplement une pompe aspirante dont le corps cylindrique est fixé à l’intérieur du puits à une profondeur suffisante pour que l’eau y arrive par aspiration. Là elle est refoulée à chaque mouvement ascendant du piston dans un réservoir installé à l’intérieur du puits, et dans le tuyau qui fait communiquer ce réservoir au corps extérieur de la pompe. Quand le piston descend, le poids de l’eau accumulée fait fermer la soupape supérieure latérale, de manière à éviter le retour de cette eau dans le corps de pompe, il en résulte qu’après un certain nombre de coups de piston, nécessaire pour amorcer l’appareil, l’eau se déverse d’une façon intermittente par le robinet. 11 est clair que la même disposition permettrait de refouler l’eau à une hauteur quelconque, et de la faire monter, par exemple, aux différents étages d’une maison .

On donne aux pompes et aux différents organes qui les composent une multitude de formes et d’agencements divers, dont la description détaillée demanderait des volumes; mais les détails dont nous parlons, ne changeant rien au principe physique sur lequel est basée la construction des pompes, n’offriraient point ici d’intérêt. Tantôt ces modifications sont commandées par la destination particulière des pompes; tantôt elles résultent de la façon dont l’inventeur a conçu le fonctionnement de l’appareil pour remédier à tel inconvénient, ou obtenir tel avantage spécial.

Dans le but d’éviter l’intermittence du jet, on construit quelquefois des pompes aspirantes et foulantes à double effet. Ce sont des pompes disposées de telle sorte que l’aspiration et le refoulement de l’eau se font à la fois, et pendant la montée, et pendant la descente du piston. Dans ces appareils, le piston

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est plein, et le corps <le pompe est percé de quatre ouvertures munies de soupapes, comme le montre la figure 31. Pendant le mouvement ascensionnel du piston, la soupape A s’ouvre, et une certaine quantité d’eau s’introduit par aspiration dans la partie inférieure Vducorps de pompe; la soupape 11 est fermée par celle

que cont ient déjà le tuyau de refoulement C'; au contraire, la soupape A’ s’ouvre et donne passage à l’eau contenue en Y au-dessus du piston, et cette eau est refoulée vers C'; enfin, la pression de cette eau ferme la soupape B'. Dans le mouvement descendant du piston, les choses se passent d’une façon opposée : les soupapes A et A' sont fermées, 11 et B' sont ouvertes, de sorte que l’eau est aspirée par le haut et refoulée par le lias. Le jet est donc à peu près continu; mais il est facile de comprendre que la manœuvre du levier, balan¬

cier ou manivelle, exige un effort double. Ce genre de pompe est surtout employé pour les travaux d’épuisement, et alors on adapte à la machine un balancier mû par deux ou plusieurs hommes.

La nature du moteur qui donne aux pistons des pompes leurs mouvements de va-et-vient peut d’ailleurs être très-variée.

Les pompes ordinaires, destinées aux usages domestiques et de petit modèle, sont munies de leviers oscillant autour d’un point fixe et qu’on fait mouvoir à bras d homme, ou bien d une manivelle qu’on tourne de la même manière. Mais quand on a besoin d’une force plus 'considérable, pour des pompes plus puissantes, on emploie comme moteur, tantôt un cheval faisant tourner un manège, tantôt la vapeur, tantôt la force développée par une chute d’eau. La machine élévatoire du pont Notre-Dame, démolie depuis quelques années, était une pompe mue par l’intermédiaire <le roues hydrauliques établies en un point de la Seine où

EES POMPES

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la rapidité du courant donnait une force disponible considérable, il en était de même de bancienne machine de Marty, qui élevait les eaux de la Seine jusqu’aux châteaux royaux de Marly et de Versailles, à l’aide de 14 roues hydrauliques communiquant le mouvement à 221 pompes. Aujourd’hui, de nouvelles roues, au

. Fig. 32 — Pompe domestique à balancier. Fig. 33. — Pompe à manivelle.

nombre de 4 seulement, faisant mouvoir chacune 4 pompes horizontales, fournissent une quantité d’eau beaucoup plus grande que celle de l’ancienne machine, ce qui peut donner une idée des perfectionnements apportés a ux constructions mécaniques depuis deux siècles. Les pompes de Chaillot sont mues par la vapeur. C’est aussi une machine à vapeur, établie à une centaine de

Zl6 APPLICATIONS DES LOIS DE LA PESANTEUR

mètres du bord de la Seine, qui donne le mouvement aux pompes alimentant d’eau la ville de Fontainebleau. Les immenses travaux de dessèchement entrepris en Hollande ont été longtemps effectués par des pompes qui avaient le vent pour moteur. En 1840, plus de 2500 moulins à vent étaient encore

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Fig. 34. — Nouvelles roues hydrauliques et pompes de Marly.

employés à cet usage. A la même époque, on a entrepris le dessèchement du lac de Harlem à 1 aide d’une machine à vapeur de 350 chevaux, qui faisait mouvoir il pompes, dont le débit moyen était de 475000 mètres cubes par vingt-quatre heures1.

Dans les pompes utilisées pour les grands travaux hydrauliques, les divers organes des machines doivent être construits avec une grande solidité, à cause des pressions et résistances considérables qu’ils ont à subir. Le piston est alors le plus sou-

I. Voyez, pour plus de détails sur les grands travaux de ce genre effectués à 1 aide de pompes ou d’autres appareils, l’intéressant ouvrage de la Bibliothèque des merveilles, 1 Hydraulique de M. Marzy, auquel nous empruntons quelques-uns des renseignements qu’on vient de lire.

LES POMPES

Fig. 35. — l’istou plongeur.

veut un cylindre métallique massif, tel que le représente la fig. 35. O11 lui donne le nom de piston plongeur.

Le mécanisme qui sert à produire l’aspiration de l’eau dans les pompes aspirantes n’est pas toujours un piston se mouvant alternativement de haut en bas et de bas en haut dans un corps cylindrique, et faisant le vide du côté du tuyau qui amène le liquide. Dans certaines pompes, qu’on nomme oscillantes , c’est une pièce fixe, oscillant autour d’un axe, qui joue le rôle du piston, et qui à la fois aspire l’eau en faisant le vide par F une de ses parties, tandis qu’elle foule l’eau amenée déjà par le mouvement de l’autre partie. La figure 36 représente la pompe oscillante de Bramali, eu coupe, et permet aisément de voir quel est le jeu de la pièce mobile et des soupapes.

Dans les pompes rotatives (la figure 37 reproduit la coupe de la pompe de Stoltz), les tuyaux d’aspiration C et de refoulement C/ viennent aboutir, par deux ouvertures a et a' , dans un tambour circulaire A, à l’intérieur duquel se meut un anneau concentrique au tambour B. Des pièces pppp , s’appuyant, d’une part sur le contour intérieur du tambour, de l’autre sur le contour d’un excentrique, ferment hermétiquement l’espace annulaire, et par suite font le vide derrière elles en foulant l’eau en avant : or n „ „ ,

tic. 30. — romiie oscillante ue Bramali. — elles ioueilt le rôle d’autant de C’ a ,a', tuyau et soupapes d’admission. —

° A, X, capacités séparées par une cloison.

plStOUS. — DD', piston oscillant autour de l’axe OC

— Oir, manivelle donnant le mouvement

La pompe rotative système piston.

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APPLICATIONS DES LOIS DE LA PESANTEUR

Behrens (fi g. 38), qui fonctionne aussi comme machine à vapeur (voyez plus loin le chapitre consacré aux Machines a

vapeur), est d’un mécanisme encore plus simple.

Un moteur quelconque, la vapeur, par exemple, met en mouvement un arbre qui, par un système d'engrenages, fait mouvoir en sens contraire les axes C,C/ de deux pistons. Ceux-ci tournent à T intérieur d’un tambour communiquant avec le tuyau B d’aspiration et le tuyau D de refoulement . Chaque piston, E,E', a la forme d’une porté ai de couronne massive qui laisse libre un espace annulaire aa! . Ouand cet espace commence à se placer en face de l’orifice d’admission, le piston E, par son mouvement, agrandit de plus en

Fig. 37. — Pompe rotative de Stollz.

Fig. 38. — Pompe’ rotative de Behrens : phases d’un mouvement de rotation.

[tins derrière lui la capacité libre; le vide se fait de plus en plus, et nue certaine quantité d’eau le remplit; pendant ce

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temps, l’autre piston foule par l’orifice de conduite l’eau qui s’y trouvait déjà. A chaque demi-tour, les deux pistons échangent leurs fonctions : celui qui aspirait refoule, et réciproquement, de sorte que la pompe est à un certain point une pompe à double effet. On se rendra compte aisément des circonstances de ce double effet en examinant ce qui se passe en un tour entier de rotation, en comparant, par exemple, sur la figure 38, les positions respectives des pistons et des espaces aa\ après les intervalles successifs de chaque quart de la rotation totale.

Il nous reste à dire un mot des pompes foulantes, pour compléter ce qui concerne ce paragraphe, bien que, nous l’avons dit plus haut, leur construction 11e soit nullement basée sur le principe de l’action de la pression atmosphérique.

§ Il — Les Pompes a incendie

Les pompes à incendie, les pompes dont 011 se sert pour l’arrosage des jardins, sont des pompes de ce genre.

Les pompes à incendie (fig. 39) sont habituellement composées de deux pompes foulantes accouplées, fixées au réservoir d’eau, qu’on remplit, soit à l’aide de seaux et en formant la chaîne, soit à l’aide des tuyaux de prise d’eau installés dans les villes, à Paris, par exemple.

Elles sont mues à l’aide d’1111 balancier, auquel viennent s’articuler les tiges ou bielles des deux pistons. Ceux-ci se meuvent en sens contraire, de sorte que l’eau arrive d’une façon continue dans la capacité où plonge le piston de refoulement. Cette capacité contient de l’air qui, étant comprimé par l’eau dont elle se remplit à chaque instant, exerce une pression sur le liquide : 011 la nomme pour cela réservoir d'air. La vitesse avec laquelle l’eau s’échappe de la lance dépend donc de cette pression, et comme celle-ci varie peu si le réservoir d’air est d’une capacité suffisante, il en résulte que la vitesse du jet reste à peu près constante.

50 APPLICATIONS DES LOIS DE LA PESANTEUR

On a construit récemment des pompes à incendie dont le moteur est la vapeur. Celle que nous reproduisons ici (fig. 40) est munie d une chaudière du système Field, qui produit en

Fig. 39. — Pompe incendie à balancier.

Fig. 40. — Pompe à incendie à vapeur.

huit minutes, à la pression nécessaire, la transformation de 1 eau froide en vapeur. Elle est assez puissante pour fournir un débit de 900 litres d eau par minute et lancer le jet à 45 mètres de hauteur.