COUPE EN CROQUIS

6io

celui du cylindre T. Une boîte à étoupe S empêche les fuites , et l'eau est puisée par un tuyau d'aspiration E, pour être refoulée dans un tuyau A. Il n'y a ainsi qu'un diaphragme au lieu de quatre ; d'où il résulte moins de frottement et plus de durée de l'appareil.

Pour éviter la perte d'eau, quand le rayon vecteur du cylindre excentrique se trouve sur la verticale P S, auquel cas le tambour n'est plus exactement partagé en deux capacités, une soupape automatique, placée dans un des tubes d'aspiration ou de refoulement, peut interrompre la communication entre l'arrivée et la sortie de l'eau.

Parmi les pompes réalisant un progrès sérieux dans l'application de la force centrifuge, en remplacement des pompes rudimentaires que nous venons de décrire, nous citerons seulement celles qui offrent un mécanisme simple, d'une commande et d'une réparation relativement faciles , et qui ont fait leurs preuves dans les irrigations et les dessèchements.

Pompe Appold. — La pompe Appold a longtemps joui d'une réputation méritée , à cause de son prix peu élevé, relativement au volume d'eau qu'elle débite, et de la simplicité de ses organes essentiels. Comme elle ne contient ni piston, ni soupape, les dérangements si fréquents dans les autres pompes ne se présentent pas dans l'appareil Appold ; son seul inconvénient est d'exiger un mouvement rapide de rotation, d'autant plus rapide

FiG. 143. — Pompe rotative,

TYPE AUéLIORÉ; COUPE EN 6R0QUI8.

LES IRRIGATIONS. 6ii

que la hauteur à laquelle on doit élever Teau est plus grande.

Suivant Tresca, « cette belle machine construite par Easton et Amos de Londres pour les irrigations ou les dessèchements, » se caractérise par un axe horizontal, animé d'une très grande vitesse , et armé d'un certain nombre d'ailes courbes tournant avec lui dans un tambour. Ce tambour communique avec le réservoir inférieur au moyen d'un double tuyau d'aspiration qui part à droite et à gauche de son centre, et qui est surmonté d'un tuyau vertical formant la colonne d'ascension pour la conduite de l'eau dans un réservoir supérieur. Par le mouvement rapide des ailes, l'eau est aspirée et chassée avec énergie dans la colonne d'ascension qui lui offre un large débouché. Le mérite des bonnes proportions , le choix des formes les plus convenables, font de cet appareil une machine dont le rendement est très avantageux pour l'élévation des eaux à des hauteurs modérées (i). Nous donnons plus loin une application de la pompe Appold avec moteur à vapeur.

Pompe G*wyiine. — Dans la pompe Gwynne, présentée à l'exposition universelle de Paris en 1 855, et servant de modèle aux types qui ont paru depuis, les aubes légèrement courbes qui aspirent l'eau dans le vide au centre et la refoulent à la périphérie, tournent dans une capacité cylindro-elliptique. L'axe de rotation du disque à aubes est supporté à une extrémité dans un coussinet du renflement faisant corps avec la pompe elle-même , à l'aide d'une bride boulonnée, et à l'autre extrémité, après avoir traversé une boîte à étoupe, par deux "paliers, entre lesquels est placée la poulie de très petit diamètre qu'actionne la poulie de la machine à vapeur, inverse-

(0 Rapports du jury, Exposit. univ. i855, Paris, i856. t. !. p. 224..

ment d'un grand diamètre. Afin d'empêcher le mouvement de rotation de leau de continuer dans Tenveloppe, et pour lui donner sa direction vers le tuyau de sortie, une plaque d'arrêt , disposée à l'entrée de ce tuyau , s'étend jusqu'à la jonction du disque. Enfin, les articulations entre le^ tuyau d'aspiration et le disque sont établies de manière qu'aucune matière étrangère, sable, boue, etc.,

Fie. 144. — Pompe centrifuge Gwynne; coupe verticale et élévation.

puisse y séjourner; ce qui met Tappareil à Fabri de l'usure. Les figures 144 et 145 représentent l'élévation et la coupe d'une de ces pompes.

Les appareils Gwynne sont de tous les modèles et de toutes les dimensions, depuis ceux qui débitent 3 litres par seconde à 20 mètres de hauteur, avec 0,20 de force en chevaux-vapeur pour élever l'eau de i mètre, jusqu'à ceux qui débitent 3,3oo litres par seconde à la plus grande hauteur de 40 mètres, avec Sy chevaux-vapeur et demi pour rèlévation de i mètre.

On trouvera également au chapitre des moteurs une

application de la pompe centrifuge Gwynne, attelée a une locomobile pour Tirrigation,

Pompe Neut et Dumont. — La pompe rotative Neut et Dumont repose sur un bâti en fonte qui supporte Taxe de rotation et la poulie avec laquelle la machine attelle sa courroie. Le corps de pompe est formé de deux coquilles réunies par des boulons, dans lesquelles tourne une turbine composée de deux joues qui renferment les

FiG. 145. — Pompe Gwynne; modèle Pilter.

aubes (Hg. 146). Une partie de ces aubes rejoint les joues au moyeu, au travers duquel passe l'axe de rotation. Le conduit d'aspiration se divise en deux branches aboutissant de part et d'autre au centre de la pompe. Des cloisons forcent Teau de suivre le conduit annulaire, situé entre le corps de pompe et la turbine, et leur section va constamment en s'agrandissant, de manière que les chocs et les remous violents de Teau sont empêchés. Pour éviter la rentrée de Tair dans l'appareil, un excès de pression d'eau est déterminé à l'intérieur de la boîte à étoupe par un tuyau latéral, venu de fonte avec les enveloppes

et établissant une double communication avec la colonne ascensionnelle et l'enceinte ménagée autour du presseétoupe. Le courant continu ainsi créé sert en outre au nettoyage des surfaces et au refroidissement des parties frottantes.

Il y a lieu d'insister sur ce que les palettes de la roue à aubes, ou turbine, courbées de façon à se dégager facilement de la colonne ascensionnelle, sont venues de fonte avec les deux plateaux annulaires et constituent,

avec le moyeu de la roue, les aubes directrices conduisant Teau aspirée sur les palettes. Une nervure arrondie, ménagée au milieu de la largeur de chaque palette, amortit aussi le choc du liquide affluant dans les deux directions.

Enfin, le conduit d'aspiration est muni à sa partie inférieure de clapets qu'on peut placer au-dessus de Teau dans les tuyaux et qui portent des charnières permettant la visite, sans que l'on ait rien à démonter.

Les pompes Neut et Dumont, de toutes les grandeurs, débitant, suivant les dimensions, de 6 mètres à 5oo mètres cubes par heure, rendent 6i pour loo en moyenne du travail moteur, d'après les expériences suivies au Conservatoire, sous la direction de Tresca. Les applications de ces pompes aux irrigations se retrouvent partout dans l'est et le midi de la France : Vosges, Yonne, Aude, Hérault, etc., comme en Espagne, en Italie, en Egypte et dans les colonies. Aux environs de Malaga,

FiG. 146. — Pompe rotative mobile; SYSTÈME Neut et Dumont.

LES IRRIGATIONS. 6i5

les pompes Neut et Dumont , mises en mouvement par des locomobiles, élèvent Teau à 1 2, 1 5 et même 20 mètres. En Egypte, le long du Nil, elles élèvent Teau à 10 ou 12 mètres.

L'installation d'une pompe à vapeur de ce système pour les irrigations du domaine de TArmellière, en Camargue, est décrite dans le chapitre consacré aux moteurs.

Pompe Coignard (héliçoïde). — La pompe Coignard est formée, au lieu de roues à palettes, de deux plateaux distincts, calés aux extrémités de l'arbre et tournant à une très faible distance de l'enveloppe. Ces plateaux comprennent entre eux un espace rempli par l'eau aspirée qui s'y divise en deux colonnes dirigées vers des nervures, en forme de spirale, partant du moyeu et arrivant à la circonférence de chacun. L'eau ne trouvant aucune issue pénètre dans une enceinte close, sauf au point oîi elle débouche dans le tuyau d'ascension par des courbes arrondies.

Cette pompe héliçoïde-centrifuge consiste en somme, par la disposition des deux tambours, en deux pompes conjuguées, entre lesquelles s'effectue l'aspiration de l'eau; la communication étant ménagée entre la colonne ascensionnelle et le milieu de la masse aspirée à l'intérieur. Du reste, on peut faire agir à volonté les deux tambours, simultanément ou successivement; dans ce dernier cas, l'eau n'est admise que dans l'un des tambours d'où elle est refoulée dans le second, avec la vitesse acquise qu'augmente l'action du second tambour, de telle sorte que l'on diminue ainsi le débit en augmentant comme on veut la vitesse ou la charge. On peut également de cette manière diminuer sensiblement la vitesse de rotation sans crainte de voir la pompe se désamorcer (i).

(1) hébleu, Rapports du jury, loc. cil,, iS68.

tuti

Pompe Maginot. — La pompe hélico-centrifuge , système Maginot, que construisent les ateliers de Pinette, à Chalon-sur-Saône, se compose essentiellement d'un propulseur à noyau conique, armé de directrices héliçoïdes, tournant dans une coque métallique. Ce propulseur, grâce au mouvement de rotation dont il est animé, refoule Teau dans une gorge en spirale annulaire qui la conduit au tuyau d'ascension (fig. 147).

FiG. 147. — Pompe fixe hélico-centrifuge; système Maginot.

Pour une de ces pompes débitant de 3oo à 600 litres par seconde, exigeant de 5,33 à 10,66 chevaux-vapeur par mètre d'élévation, avec des orifices de o'",390 de diamètre et des poulies de o™,5o de diamètre, le prix est de 4,000 francs, y compris les clapets avec crépines.

C'est une des pompes qui se recommande, par sa résistance et par son rendement garanti de 60 à 80 pour 100, pour les irrigations et les submersions.

Pompes centrifuges en Hollande. — Les pompes centrifuges de divers systèmes sont d'un usage répandu en Hollande, pour les épuisements.

Les plus grandes, comme celles du polder Hymers (province de Gueldre), ont une roue de i^^.yS de diamètre, deux tuyaux d'aspiration de o'",85 et des tuyaux de refoulement de i°',20 de diamètre. Quand la différence de niveau est de 2™,5o, chaque pompe élève par minute 140 mètres cubes; quand elle atteint 4 mètres, le volume élevé est de 100 mètres cubes seulement, le nombre de

FiG. 148. — Pompe centrifuge a double tuyau du polder Hymers; COUPE longitudinale.

tours étant compris entre 95 et 106 par minute. Les figures 148 et 149 montrent en coupes transversale et longitudinale une des pompes à double tuyau d'aspiration du polder Hymers.

D'une manière générale , les niveaux étant variables et les hauteurs assez grandes, les pompes offrent plus de facilités pour la pose que les roues à aubes. On leur reproche de consommer trop de combustible pour la machine à vapeur dont la force est transmise directement sur Taxe de la roue, ou à l'aide de courroies, mais

ôiS

les essais comparatifs n*ont pas justifié ce reproche. Il n'en est pas de même des pompes centrifuges à axe vertical, comme celles employées à 1 épuisement de Schellingwoude (fig. i5o, coupes verticale et horizontale), qui offrent des résultats moins satisfaisants sous le rapport de l'économie et de l'exploitation (i).

H. Les roues hori- \ontales.

Roues à trompe. — Les roues horizontales, très communes dans les pays de montagne et dans le midi de la France, sont principalement usitées pour les petits cours deau et les grandes chutes.

FiG. 149. — Pompe centrifuge a double Les aubes dont elles

versVle." '''"''"'' "'**"'' "''''' "'"*'■ ^ont pourvues reçoi-

vent le choc de la veine d*eau isolée, soit par une trompe ou buse pyramidale, peu inclinée, soit par une cannelle ou auge, inclinée de 20 a 45 degrés. Elles ont en général de petites dimensions : i'",6o environ de diamètre et o™,2o de hauteur ; les aubes ou cuillères n'ont que o"',4o de longueur dans le sens du rayon; elles sont concaves et à surface gauche, du côté 011 elles reçoivent Teau qui agit par le choc; la vitesse varie de 7 à8 mctres et même davantage. Avec un nombre vitesse de 100 ù 1 10 tours par minute,

(1) De Koning» loc. cit.

l'effet utile de pareilles roues est seulement de o,3o à o,3 1 . Roues à cuve. — Les roues à cuve, qui ont fourni le principe de l'invention des turbines, servent dans les rivières où l'on a beaucoup d'eau et peu de chute. Comme

FiG. i5o. — Pompe centrifuge a axe vertical pour épuisement, A Schellingwoude; coupes suivant e/ET g h.

les roues à trompe, elles n'ont d'ordinaire que i mètre de diamètre et 0^,20 de hauteur ; elles portent des aubes en bois, neuf en nombre, ayante peu près la même forme que celles des roues à trompe. La cuve a i", 10 de diamètre et 2 mètres de profondeur, et la roue y est placée jusqu'au fond. On ménage dans la maçonnerie, au-dessus

du niveau de la roue, une entaille dont l'une des parois est tangente à la paroi intérieure de la cuve, et qui n'a plus que o™,22 lorsqu'elle y débouche. Cette entaille représente le coursier d'amenée.

L'eau motrice, après avoir passé sous la vanne qui est à l'entrée du coursier, se porte avec rapidité sur la partie adjacente de la paroi cylindrique de la cuve , s'y applique, s'y élève, et en tournoyant sur ce pourtour, descend sur les aubes qu'elle entraîne par son impulsion et son poids.

Dans ces roues grossières, une grande partie de Teau s'échappe, en vertu de la force centrifuge , entre la cuve et la roue, sans produire d'effet utile. Si l'on place la roue immédiatement au-dessous de la cuve , en lui donnant plus de diamètre pour que les aubes utilisent une plus grande masse d'eau motrice, malgré la perte de vitesse , cette disposition permet de porter le rendement des roues à cuve de o,io, o,i6 jusqu'à 0,20 et o,25 (i).

/. Les turbines.

Les turbines sont des récepteurs hydrauliques destinés à utiliser h puissance vive de l'eau courante; cette vitesse étant due à une hauteur sensiblement égale à celle de la chute. Elles consistent principalement en une couronne mobile avec aubes, qui reçoit l'eau par des canaux répartis sur la circonférence , ou sur une partie de la circonférence, dont l'ensemble constitue la couronne fixe ou distributeur. On les fait à axe vertical ou à axe horizontal. Dans le système à arbre vertical, l'eau arrive horizontalement sur les aubes de la couronne mobile par l'in-

(i) Debettc. Hydraulique. Dict, des arts et manufactures. 1854, t. II.

teneur et en sort en divergeant, c'est le système Fourneyron; ou bien l'eau entre dans la couronne mobile par sa face supérieure, et sort par la face inférieure, sans s'éloigner d'une distance constante de Taxe, c'est le système d'Euler.

Dans la turbine primitive, la roue, au lieu de tourner dans un cylindre comme pour les roues à cuve, était placée en dehors, sous forme d'un anneau qui enveloppait la partie inférieure, en laissant un faible jeu pour le mouvement. Cette roue était munie de cloisons directrices fixes dirigeant l'eau sur les aubes courbes dont l'axe traversait le cylindre dans un fourreau central.

Ces premières turbines fonctionnant sous l'eau , avec un effet utile de 0,60 et plus, constituaient déjà un progrès très sensible. Très légères, l'eau agissant seulement par la force centrifuge et ne pesant pas sur l'axe, elles ne devaient pas tarder à remplacer pour les chutes élevées, les roues à trompe ou à cuillères et les roues à cuve.

Quel qu'ait été le système adopté plus tard, et sans entrer dans la discussion des règles d'après lesquelles il importe que le rapport entre les dimensions des aubes des couronnes mobile et fixe assure la libre déviation ( i ) , nous ferons observer que de ce rapport dépendent le rendement et même la dépense des turbines quelconques, suivant les variations de la vitesse de rotation.

Si, en effet, la vitesse linéaire à la circonférence d'une turbine, ou la vitesse d'entraînement comme on l'appelle, est à peu près égale à celle de l'eau , la turbine agit à grande vitesse. Le choix du rapport, dans ce cas , permet de dépenser un grand volume d'eau avec un appareil d'un diamètre restreint. L'adoption d'une turbine à grande vitesse se motive, soit que l'on dispose d'un fort

(i) Girard, Hydraulique. Utilisation de la force vive de Veau^ etc., Paris.

r)22 LES IRRIGATIONS.

volume d'eau sous une faible chute (i mètre et même moins) , soit que Ton veuille économiser les ouvrages destinés à la recevoir (fondations, chambre d'eau , etc.), soit enfin que Ton cherche à obtenir effectivement pour Tarbre une vitesse plus grande. Mais le rendement d'une turbine à grande vitesse ne dépasse guère 0,6 5 du travail brut moteur dépensé.

Si, au contraire, même pour des chutes peu élevées, la vitesse d'entraînement est égale à la moitié environ de celle de Teau, la turbine est dite à petite vitesse, et le rendement peut toujours être supérieur à celui d'une turbine à grande vitesse fonctionnant dans les mêmes conditions de chute et de volume (1).

CLu*il s'agisse de grandes ou de petites élévations d*eau, les turbines offrent sur les roues l'avantage de dépenser des volumes considérables de liquide, avec des dimensions bien plus faibles, pour le même débit; elles gardent leur effet utile quand leur vitesse s'écarte même sensiblement de la vitesse normale ; enfin , elles Jouissent de la propriété précieuse que n'ont pas les roues , de mettre à profit les plus hautes chutes.

Exécutées en métal, d'une installation facile, d'une longue durée, les turbines, plus économiques que les roues en bois, peuvent donner dans les conditions de meilleur établissement Jusqu'à 80 pour 100 de la puissance absolue de la chute comme force utilisable; mais avec des appareils de construction ordinaire, placés dans des conditions anormales, le rendement descend à 65 et même à 5o pour 100.

Dans certains pays de montagne, comme en Suisse, de très petites turbines dont la force ne dépasse pas celle de plusieurs chevaux, servent à utiliser de très faibles vo-

(1) Vigreux et Raux, ioc. cit.

LES IRRIGATIONS. OaS

lûmes d'eau , et marchent des années sans réparations, à d'énormes vitesses, sous des chutes de plus de 80 mètres (i). Les roues motrices de ces petits appareils, formées de disques creux en bronze, sur la surface desquels sont soudées deux séries d'aubes, font mouvoir des poulies jusqu'à 3, 000 tours par minute.

Pour les irrigations, comme pour les épuisements, les turbines sont appelées à rendre les plus grands services lorsque les roues ne sont pas utilisables.