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Ce tableau est relatif uniquement à des essais à toute puissance. Dans la marche à petite vitesse, la contre-pression au condenseur descend quelquefois à 0^,06 et même O^'jOS.

168. — Conslruclion des enveloppes et des plaques de fête, — Sur les bâtiments de commerce, les condenseurs à surface sont le plus souvent, comme les anciens condenseurs à injection, de simples caisses en fonte de fer, de section rectangulaire ou arrondie, suivant la disposition des lieux, venues de fonte avec les bâtis. Cette disposition, qui a l'avantage d'être la moins coûteuse, n'est acceptable, d'après ce que nous avons vu plus haut, que si l'eau circule à l'intérieur des tubes. Bien que les effets galvaniques ne soient pas très violents, la présence de plaques de tète en bronze et de tubes en laiton n'est évidemment pas de nature à prévenir ou à retarder l'altération de la fonte de fer, déjà observée dans les condenseurs à injection.

Quelquefois, mais assez rarement, les condenseurs sont en bronze, ce qui les rend plus durables, et surtout plus légers, le bronze pouvant se couler sous des épaisseurs deux fois moindres que la fonte de fer.

Sur les navires de guerre, la recherche de la légèreté fait adopter des enveloppes cylindriques chaudronnées, en tôle d'acier ou de laiton. Les enveloppes en acier sont plus résistantes et présentent des coutures plus étanches. La crainte des effets galvaniques, surtout au contact des nombreux tuyaux en cuivre rouge qui débouchent dans les condenseurs, fait préférer le laiton, quand on vise à une extrême légèreté.

Les enveloppes, très bien appuyées, aux deux extrémités, sur les plaques de tête contre-tenues par les coquilles, ont peu de chose à craindre de la pression atmosphérique extérieure. Dès que la longueur entre les plaques de tète dépasse deux mètres, une cloison transversale, nécessaire pour soutenir les tubes, achève de consolider l'enveloppe, Dans ces conditions, on peut, moyennant un léger entretoisement à l'intérieur, adopter une section elliptique au lieu d'une section circulaire, quand l'encombrement l'exige.

L'épaisseur des tôles en acier zingué de l'enveloppe est toujours de 7 à 9 '7'" ; on est descendu à 4 "V""?^ sur le Dupuy-de-Lâme. Avec le laiton, on s'est contenté de 4 ™/™ sur le Cassinû

Le nombre des tuyaux, qui viennent déboucher dans le condenseur, en découpant l'enveloppe, est considérable. Indépendamment du grand tuyau d'émission BP, il y a les émissions de la machine de servitude et autres appareils auxiliaires, celles des soupapes de sûreté, et celles des purges des cylindres. Les purges des cylindres BP doivent toujours descendre très bas, afin d'assurer l'écoulement de la colonne d'eau en vertu

de son poids. La différence des pressions entre le condenseur et le cylindre pourrait être insuffisante, quand on marche à petite vitesse.

Pour le nettoyage du condenseur, on a quelques portes de visite dans Tenveloppe, avec fermeture autoclave extérieure, et un tuyau spécial d'arrivée de vapeur pour faire fondre les matières grasses déposées sur la surface extérieure des tubes réfrigérants.

Les plaques de tète, qui ferment les condenseurs à leurs deux extrémités, sont en bronze ; elles ont en général 30"/'" d'épaisseur, ce qui est commandé par la garniture des tubes et indépendant des dimensions du condenseur; on descend quelquefois à 2S™/™ et très rarement à 20"/".

1 69. — Dispositions pour diriger les retours (Veau, Détail des coquilles. — Sur les deux plaques de tète, sont appliqués deux doubles fonds pleins d*eau AA, fig.287, communiquant entre eux par les tubes, entre lesquels se fait la circulation ; les parois extérieures contre ces réservoirs sont des pièces démontables appelées coquilles, qui portent les tubulures d'entrée et de sortie d'eau de circulation.

La disposition la plus simple est celle où Teau entre dans une coquille el sort par l'autre, après un trajet simple dans les tubes. Tel est, en particulier, le cas où la circulation est uniquement produite par le sillage du bâtiment, comme sur le Forban.

Généralement l'eau fait plusieurs parcours à travers le condenseur ; ainsi, sur le Friedland, figure 256, il y a huit retours. Le mouvement est alors dirigé par des nervures rapportées sur les coquilles, ou venues de fonte avec elles. La figure 257 représente le mouvement de l'eau dans un condenseur à double parcours, ce qui est un cas assez ordinaire. Une des coquilles porte une nervure a, et l'autre aucune. L'arrivée et la sortie d'eau sont toujours placées sur la même coquille, afin de laisser l'autre coquille facilement démontable ; par suite le nombre des parcours de l'eau est pair.

Dans les coquilles, il faut se prémunir contre la formation de chambres d'air, surtout à la partie supérieure des réservoirs d'entrée d'eau ; les chambres à air empêcheraient, en effet, l'eau d'entrer dans les tubes qui y débouchent, et elles annuleraient l'effet de ces tubes. La précaution consiste à établir des robinets de purge d'air; pendant la marche on doit ouvrir les robinets de purge de temps à autre, pour s'assurer qu'ils débitent de l'eau.

Les coquilles ne supportent d'aulre fatigue qu'une très légère pression intérieure, produite par le refoulement de la pompe de circulation et égale à la résistance au mouvement de l'eau. On peut donc les construire très légèrement ; une simple tôle en cuivre rouge, de 7 à 8'"/" d'épais-

seur, chaudronnée à la forme voulue, est suffisante ; sur cette tôle, on peut rapporter des nervures en tôle du même métal, à borda tombés.

Ffg. «7.

La figure S58 représente l'assemblage d'une coquille en cuivre rouge et d'une cornière d*acier de l'enveloppe, avec interposition de la plaque de tète en bronze. Les trois pièces sont tenues par une couronne de boulons, la plaque de têie et la cornière de l'enveloppe étant d'ailleurs réunies par un rivetage particulier.

Quand les coquilles ont une forme

très compliquée due aux tubulures

et aux nervures qu'elles portent, il est

plus simple de les couler ; elles sont

alors en bronze, et ont une douzaine

de millimètres d'épaisseur. Dans la

Fig. aou. marine de commerce, les coquilles

sont généralement fondues.

Les tubes de condenseur ont besoin d'être fréquemment nettoyés à

l'intérieur, et démontés de temps à autre. Pour le nettoyage, il suffit»

comme nous avons dit, que l'une des coquilles s'enlève facilement.

II faut de plus que les joints de tubes se visitent facilement aux deux

exlrémilés; à cet effet, les deux coquilles présentent de grandes portes

de visite A A, ainsi que le montre la figure 259.

Pour rendre le démontage et le remontage des tubes faciles, il fau-

drait rendre les deux coquilles démontables, et pour cela les composer d'un anneau cylindrique fixe et d'un fond mobile, les tubulures d'entrée et de sortie d'eau étant sur la partie cylindrique.

Fig. 269.

Le démontage des tubes exige que Ton dispose d'un espace vide d'une longueur égale à la leur, en avant de la plaque de tète; cette obligation double l'encombrement des condenseurs à surface dans les chambres de machines.

170. — Tubes. Joints dans les plaques de tête. — Les tubes de condenseurs sont en laiton étamé. L'étamage est exigé, moins dans un but de conservation, que pour boucher les petites criqures dont le laiton étiré n'est pas toujours exempt. Leur diamètre intérieur est de 14 millimètres ou de 16 millimètres, rarement de 18 millimètres; il se détermine d'après leur longueur. Leur épaisseur est de 1 millimètre ; il est bon de donner i millimètres à la rangée de tubes directement exposée au courant de vapeur d'émission ; le choc de la vapeur courbe quelquefois ces tubes. Les tubes sont toujours distribués en quinconce ; l'écartement est, en général, de 6 millimètres entre leurs bords extérieurs.

La partie délicate des condenseurs est le joint des tubes dans les plaques de tète, qui doit laisser aux tubes la liberté de dilatation nécessaire, tout en assurant une étanchéilé parfaite. Les dispositions essayées sont très nombreuses.

Dans la marine, on emploie généralement une garniture en étoupes

ou en caoutchouc, serrée par un presse-étoupes taraudé dans la plaque de tète (âg. 260} ; le presse-étoupes se termine par un rétrécissement qui empêcherait le tube de sortir du joint. A Indret, la garniture se fait en ligne âne, non goudronnée ; à Brest, on remplace la ligne par une pile de rondelles en papier fort.

Fig. Î60.

Quelquefois on fait l'économie du presse-étoupes, en employant deux bagues de caoutchouc superposées, fig. 361, ou, mieux encore, une rondelle disposée à la façon des cuirs emboutis, âg. 361 bis ; la pression tend, en efTet, à comprimer nalureUement les garnitures.

Pendant très longtemps, on s'est contenté de garnir les trous des plaques de tête d'une rondelle en bois de tilleul ou de peuplier, fig. 261 ter, au passage des tubes ; le bois, en se gonflant à l'eau, donnait un bon joint. Cette disposition est encore en usage.

Sur les torpilleurs, pour rapprocher davantage les tubes, on leur fait quelquefois traverser simplement la plaque de tête A, puis une feuille de caoutchouc B de 2 millimètres, couvrant toute la plaque de tête et serrée par une contre-plaque C, fig. 262. On voit, sur la figure, comment le caoutchouc s'emboutit autour des tubes, les trous ayant été percés à 5 millimètres de diamètre, pour des tubes de 16 millimètres.

M. Normand emploie des condenseurs courbes, avec des tubes courbes, simplement mandrines dans la plaque de tête, ce qui réduit

le trou dans la plaque de tèle au minimum, comme dans le cas précédent.

§ 3. — Théorie élémentaire des pompes à clapets.

171. — Conditions de foncUonnemeni des différentes pompes du condenseur. — Des trois pompes, qui desservent la machine marine et qui sont les annexes du condenseur à surface, l'une, la pompe de circulation, n'a qu'un office très simple à remplir. La charge diffère très peu à

ift. 263.

l'entrée et à la sortie, puisqu'il s'agit seulement de faire le travail d'un agitateur. Pour des charges aussi fortes à l'entrée, aussi faibles à la sortie, tous les systèmes de pompes seraient applicables sans difficulté ; mais les turbines, ou pompes rotatives, conviennent mieux que toutes les autres. Les turbines, employées comme pompes de circulation, ne diffèrent des appareils d'épuisement analogues en usage à terre, que par les conditions plus faciles de bon fonctionnement où elles se trouvent ; il suffira d'en dire quelques mots au n® 185.

La pompe à air et la pompe alimentaire, au contraire, la première à cause de la faiblesse de la charge à l'entrée, la seconde à cause de l'élévation de la charge à la sortie, et aussi pour d'autres considérations, sont des appareils délicats, exigeant tous deux, à des litres différents, une étude attentive. Pour la pompe à air, il n'y a guère à se préoccuper que du rendement en volume et de la sensibilité des clapets, de laquelle dépend la qualité du vide. Pour la pompe alimentaire, la régularité et la sûreté même du service peuvent être en jeu; or, le moindre arrêt, le moindre retard dans l'alimentation, crée un danger pour les chaudières, surtout pour les chaudières tubuleuses à faible volume d'eau. Il im-

porte donc d'analyser très minutieusement Tapplicalion des pompes à clapets aux deux services dont il s'agit.

La pompe à air et la pompe alimentaire appartiennent, Tune et Taulre, au genre des pompes aspirantes et foulantes. Le rendement de l'une, la sécurité de l'autre, dépendent principalement des conditions suivantes :

i^ Volume relatif de la boîte à soupapes et élévation de la pression qui s'y établit.

2® Résistance propre des soupapes à l'ouverture et à la fermeture, et résistance au passage des Suides.

3** Température de l'eau aspirée .

4" Longueur et inertie des colonnes liquides à mettre en mouvement.

Nous allons considérer l'inSuence de ces éléments, sur le fonctionnement des pompes des machines marines.

172. — Influence du volume de la boîte à soupapes. — Le volume de la boite à soupapes intéressant le fonctionnement d'une pompe est simplement le volume v, qui reste plein d'air à la fin de la période de compression. La portion de la boite qui est constamment remplie d'eau n'a pas plus d'influence sur le rendement que si elle était en métal plein, à partir de l'instant, du moins, où le fonctionnement a pris son état régulier et permanent.

Par suite, le volume de la boite a relativement peu d'importance pour la pompe alimentaire, qui ne devrait jamais, en principe, aspirer d'air ; il doit être surtout considéré dans la marche de la pompe à air.

Soit donc t> le volume plein d'air à la fia du refoulement, que nous appellerons espace mort.

Soit V le volume engendré par le piston dans une course simple d'aller ou de retour.

Nous négligeons, tout d'abord,

1^ La résistance des soupapes,

2^ La pression de la vapeur,

3** L'inertie de Teau en mouvement.

Nous supposons la pompe à deux rangées de clapets seulement, fig. 263, clapets de pieds P, clapets de tète R, ce qui convient exactement au cas des pompes à piston plongeur, encore employées quelquefois comme pompes à air.

Appelons,

n la pression du réservoir dans lequel la pompe refoule,

xs la pression du réservoir où la pompe aspire, c'est-à-dire la charge sur les clapets de pied.

— «Ta—

A la an du refoulement, la pression dans fespaee mort est égale à n. Pendant Taspiration, la pression dans la boite à soupapes Tm en dimi- BMHii; les soupapes d'aspiration se lèvent au moment où cette prefisioa est devenue a. A ce moment, le piston de la pompe a engendré une fraction f du volume T» ieUe que l'on ait,

(11) "rT7v='''

équation fondamentale pour la marche d'une pei^fe aspirant un mélange d*eau et d'air.

La fraction de course /", qui précède la levée des soupapes, e6i> d'après l'équation (H),

la fraction de course restante, correspondant à la période d'aspiration réelle, est

La fraction 1 — /"représente le rendement en volume d'une pompe à air, comme il est facile de le vérifier, par le calcul du volume d'air aspiré à chaque coup de piston .

Soit a;V le volume d'air en question. Ce volume représente très approximativement le rendement en volume, puisque le débit d'eau n'en est que la trentième partie, d'après ce que nous avons vu, n** 166. A la fin de la course aspirante, le volume d'air x V, qui a traversé les clapets de pied, se trouve à la pression

CT

Or, la condition pour que les clapets de pied se ferment, à la fin de la course, est que cette pression, jointe à celle de l'air laissé par le coup de piston précédent, qui est devenue en fin de course,

V +r' donne une somme égale à cr. Cette condition,

+ 11 rr7-:="

CT

conduit à la valeur de a?,

Telle est la condition de marche noimade* La eonditioii pour que le

désamorçage se firodme est que la fraction de course f soit égale à limité, c'est-à-dire que Ton ait,

(13 bis) V =

Pour se mettre à l'abri du désamorçage et pour obtenir le plus grand rendement possible en volume 1 — /", on s'attache d'abord à réduire le volume de l'espace mort v ou plutôt son rapport à V. On peut ensuite agir sur la pression II, qui doit être suffisamment faible, et surtout sur la charge cy à l'aspiration, qu'il importe de rendre assez forte.

Il y a deux moyens de faire tomber la pression dans la boîte à soupapes, à la fin de la course de compression, au-dessous de la pression n du réservoir de refoulement.

Le premier procédé, le seul applicable aux pompes à deux rangs de clapets considérées dans ce numéro, consiste simplement à établir une communication directe et permanente de très faible section, entre rintérieur de la boite à soupapes et le réservoir d'aspiration. La fuite ainsi créée artificiellement ne fait pas baisser la pression dans la boîte au-dessous de n, tant que le piston descend avec une grande vitesse : elle a, au contraire, un effet marqué à l'approche du point mort. Cette disposition a souvent été appliquée sur les pompes construites suivant la figure 263, et a toujours suffi pour prévenir le désamorçage; elle ne doit être regardée cependant que comme un palliatif nuisible au rendement, puisqu'elle oblige à repomper tout l'air qui s'est échappé vers l'aspiration.

Le second procédé consiste dans l'emploi de trois rangs de clapets formant double boite à soupapes.

173. — Pompes à double boîte à soupapes^ ou à clapets dans le piston. — Celte disposition représentée figure 264, consiste à faire une boite à clapets, du corps de pompe lui-même ; le refoulement passe alors à travers le piston muni d'une troisième rangée de clapets I.

On a ainsi deux boites à clapets superposées A et B, dans lesquelles s'établit une pression intermédiaire 11', qui est la pression de refoulement pour le réservoir d'aspiration et la pression d'aspiration pour le réservoir de refoulement. La pression H' règne dans les deux boîtes A et B, pendant la descente du piston, quand son clapet est ouvert.

Supposons le volume de la tige des pistons négligeable par rapport à

celui du corps de pompe V. La pompe est complètement à simple effet. Le volume occupé par l'air dans les deux boites A et B est conslanl pendant la descente du piston ; la pression n' est, par suite, également constante.

Fig. 264.

Supposons, de plus, l'espace mort v et le retard à la levée de la soupape f les mêmes pour les deux boîtes A el B. L'équation (11) donne, pour la boîte A,

ir

=z tj.

et, pour la boîte B,

v + rv

Nous lirons de là,

II' n

La valeur de f, la même pour les deux boites, est Le rendement en volume,

est supérieur au rendemenl (12) de la pompe à piston plein, de la quantité,

On admet généralement que le rendement en volume 1 — A des pompes à air à piston plein, est égal à 0,5, et que celui des pompes à trois rangs de clapets est égal à 0,60 ou 0,65. On réalise donc un peu moins de moitié seulement de Tamélioration théorique indiquée par les deux équations (12) et (14). Si Ton faisait en effet 1 — /'=0,5 dansl'équation (12), avec or -zz OSl et n = 1 kilogramme, conditions normales, on tirerait de l'équaUon (14), 1 —f=0,SS.

La condition de désamorçage est également améliorée, et devient,

(15) ^^ Vnr __ V v^~

v/iicT — cT v' n - /

co

Les pompes à clapets dans le piston sont souvent à fourreau, comme sur la figure 364. On augmente quelquefois volontairement le volume du fourreau, afin d'obtenir un refoulement et de donner du débit à la pompe pendant les deux courses du piston. Si le volume du fourreau est la moitié de celui du corps de pompe, on réalise exactement une pompe à double effet de volume moitié moindre. On perd alors le bénéfice sur le rendement en volume et sur la condition de désamorçage ; mais le débit se trouve amélioré, par suite de la régularité du courant, beaucoup plus grande dans les pompes à double effet.

LMnconvénient des pompes à clapets dans le piston est Tencombrement qui résulte de leur grand diamètre. Elles ne conviennent d'ailleurs qu'aux très grands débits; leur application est limitée aux pompes à air.

ai

Pour les pompes alimentaires, qui sont très exposées au danger de désamorçage, dès qu'il y a un peu d'air dans la boite, à cause de la grande valeur de II dans Téquation (13 bi8)j on n*a que le recours à la mise en communication de la boite avec Taspiration, et surtout l'emploi d'une charge n suffisamment élevée sur les clapets de pied.

Toutes les équations précédents, bien qu'insuffisantes pour les calculs numériques, sont très utiles à consulter, pour la recherche de la cause des difficultés qui se rencontrent dans le fonctionnement des pompes ainsi que des moyens d'y remédier. Elles méritent d'être étendues et complétées, en tenant compte, autant que possible, des conditions négligées jusqu'ici.

174. — Pertes de charge dues aux soupapes. — Les soupapes ne s'ouvrent pas à Tinstant où l'équilibre de pression s'établit sur leurs deux faces, mais seulement lorsque la pression en dessus est inférieure à la pression en dessous, d'une fraction a suffisante pour vaincre le poids, l'adhérence, etc.

Pour tenir compte de la perte de charge correspondant au fonctionnement des soupapes, il faut, dans les équations, remplacer partout,

CT par CI — A CT, n par II H- An.

Si nous nous en tenons aux équations du n' 17â, nous trouvons, par exemple, que la formule (12) du rendement en volume devient,

et que la condition de désamorçage prend la forme,

Dans ces deux formules, la présence de a n ne modifie pas sensiblement la valeur de n ; au contraire, A cr est du même ordre de grandeur que CT, et Timperfeclion des soupapes impose, de ce chef, une limite au vide dans le condenseur.

Sur le Friedlandj les pompes alimentaires, qui aspiraient directement au condenseur, ont été exposées, comme nous l'avons dit, à des désamorçages fréquents dans les premiers essais ; les soupapes d'aspiration coniques du modèle ordinaire ont été remplacées par de petits clapets verticaux, à charnière, parfaitement équilibrés, et, dès lors, le fonctionnement des pompes a été assuré.

Les soupapes paresseuses à se lever sont trop promptes, au contraire, à se fermer ; l'effet de A cy change, en effet, de signe à la fermeture et la soupape retombe sur son siège, dès que la pression dans la boîte s'abaisse à cj + Act. La vitesse de l'eau, qui passe sous les soupapes à la fin delà période d'écoulement, aide à les tenir levées; il importe donc que cette vitesse soit assez grande et, par suite, que la section des orifices de soupapes ne soit pas exagérée.

175. — Influence de la température de F eau. — Une des causes principales de l'inexactitude des formules établies n^* 172, 173 est dans la constance de la pression ct, de la vapeur saturée, qui .peut former une partie importante de rs et de la pression variable dans la boite à soupapes.

La détente pendant la période d'aspiration se produisant uniquement sur l'air resté à la pression n — cr, dans la boîte à soupapes, Féquation fondamentale du fonctionnement (11) devient,

et peut s'écrire

(18) (H — mr,) ^-qr^-y =^-^S'

Toutes les formules qui en découlent doivent subir la même correction, et elles ne sont applicables qu'en y remplaçant partout n par n — CT„ et CT par u — ry^ .

Dans une pompe à air ordinaire, ct, forme environ les trois quarts de CT, soit 0^,075, sur une contre-pression totale de 0^,1 au condenseur. En donnant à II sa valeur habituelle de 1 kilogramme, nous voyons que le rapport de n à cr, dans l'expression (12) du rendement en volume, passe de 10 à 40 par l'introduction de ct,. Ainsi s'explique la valeur très faible de ce rendement, qui est habituellement 0,5 comme nous l'avons dit, mais qui peut descendre, même à 0,3, sur des pompes bien installées présentant un rapport assez convenable de y à V.

Il est bon de remarquer que la vapeur d'eau de la boîte à soupapes ne provient pas du condenseur, mais bien de Teau de la boite. Les installations actuelles, en effet, figures 263 et 264, ne comportent pas souvent de clapet à air ouvrant au-dessus du niveau de Teau à l'aspiration. L'air et la vapeur aspirés n'arrivent à la boîte qu'en traversant une couche d'eau où la vapeur se condense; d'autre vapeur est ensuite produite par l'effet du vide, dans la boîte à soupapes elle-même. Le jeu des échanges de chaleur est facile à suivre.

L'utilité des doubles boites à soupapes, obtenues en mettant une rangée de soupapes intermédiaires.dans le piston, apparaît plus clairement, lorsqu'on tient compte de la pression u,. Dans la formule du désamorçage, par exemple, il y a un intérêt évident à remplacer

fz par , .

^ — ^$ ^n — fj^ — ^o —

qui est beaucoup plus faible.

Pour les pompes alimentaires aspirant de Teau à la température ambiante sous la pression atmosphérique, Teffet de n, est tout à fait négligeable. Mais il n'en est plus de même si Ton aspire de l'eau chaude, il serait facile de calculer, d'après la formule (13) et le tableau des températures de saturation, quelle est la température à laquelle une pompe alimen* taire doit forcément se désamorcer. Le chiffre obtenu ne serait sans doute pas très exact ; mais le fait que les pompes alimentaires ne fonctionnent bien qu'en aspirant de l'eau froide est depuis longtemps établi par l'expérience.

Dans le cas où Ton établit un appareil de réchauffage d*eau entre la pompe à air et la pompe alimentaire, suivant l'essai fait sur le Dunois et le La Hircy la pression ug peut dépasser 1 kilogramme. Dans ce cas, la pompe nourrice, qui prend Teau aux citernes, doit l'envoyer à la pompe alimentaire sous une pression de plusieurs kilogrammes, ainsi que M. Sigaudy a eu soin d'ailleurs de le faire.

176. — Influence de l'inertie des colonnes liquides. — Dans le cas où le fluide aspiré est de l'eau, dont l'inertie est considérable, il ne suffit pas, pour que l'aspiration se produise, que la soupape soit levée et que la pression soit la même sur ses deux faces. 11 faut, de plus, qu'il y ait, entre le réservoir, d'où vient l'eau, et la boîte, une différence de pression ^ suffisante pour mettre en mouvement la colonne d'eau qui les sépare.

Soit toujours vs la pression dans le réservoir d'aspiration. En supposant que le piston fasse un vide parfait, que la perte de charge A or soit négligeable, ainsi que la pression us de la vapeur, conditions qui sont suffisamment remplies quand la pompe aspire de l'eau, l'écoulement de l'eau se fait sous l'action de la pression

C peut devenir négatif, lorsque l'eau a une vitesse acquise. Soient / la longueur de la colonne d'eau, en décimètres,

s sa section en décimètres carrés, supposée constante,

si

— sa masse ;

poui^ obtenir une accélération W, les résistances passives étant négligées, il faut une pression Ci en kilogrammes par décimètre carré, déterminée par l'équation,

g ou

La boite à soupapes étant exactement pleine d'eau, l'accélération W est commandée parle mouvement du piston. Soient S la section du piston, C sa course, N le nombre de tours ; l'accélération linéaire maximum, atteinte à la fin de la course, est

Les deux accélérations W et w) devant être inversement proportionnelles aux deux sections s et S^ nous avons,

Les deux équations (19) et (20) donnent la valeur de C,

OU, en effectuant les calculs, (21) î: =0,00056- ON» Z.

Pour que Teau accompagne constamment le piston, sans aucune rupture de contact accompagnée de dégagement d'air, et, par suite, sans désamorçage possible, il faut que la pression ct dans le réservoir alimentaire soit supérieure à ^

Si nous supposons cr et C égaux à la pression atmosphérique de 100 kilogrammes par décimètre carré, si nous faisons s = S, et si nous attribuons à CNMa valeur 4000, supérieure à ce qui est atteint dans la pratique, l'équation (21) nous donne,

Dans la réalité, les résistances passives, dont le calcul précédent ne tient pas compte, produiraient la rupture de contact au commencement de la course d'aspiration et, par suite, le désamorçage, pour une longueur de colonne d'aspiration très inférieure à 45 mètres, même pour

les valeurs de C N', comprises entre 2000 et 3000, des pompes alimentaires habituelles.

On redoute beaucoup, et avec raison, Tefifetde Tînertie des colonnes liquides. On l'atténue, dans une certaine mesure, en plaçant sur le parcours de la colonne, surtout près du clapet d'aspiration, des réservoirs d'air où le niveau de l'eau s'élève et s'abaisse, en régularisant la pression. On ne le fait disparaître qu'en plaçant, sous la pompe même, un réservoir à air libre, dans lequel l'eau afflue régulièrement par le seul effet de la pesanteur. Un réservoir de ce genre se place toujours maintenant, sous chaque pompe alimentaire, comme nous le verrons plus loin. Ce réservoir assure la l'égularité de l'alimentation, malgré la petite hauteur d'aspiration qu'il oblige la pompe à surmonter.

Du côté du refoulement, l'inertie de la colonne liquide fatigue le tuyautage et fait perdre du travail. Il est indispensable de régulariser le débit en plaçant, à l'origine de refoulement, au-dessus même des clapets, un réservoir d'air dans lequel le niveau de l'eau monte et descend à chaque coup de pompe. Ce réservoir, qui est représenté sur les figures 265, 270, 280, doit être disposé de telle sorte que Teau y entre en raison de sa vitesse^ à la sortie de la boite à soupapes.

177. — Influence de la hauteur d'aspiration. — Les pompes des machines marines travaillent toutes sous une certaine charge à l'aspiration, sauf ce qui vient d'être dit pour les pompes alimentaires. L'influence de la hauteur d'aspiration sur le rendement en volume, qui est sans importance pour un réservoir placé sous le bâti de la pompe, n'a donc qu'un intérêt secondaire, dans ce chapitre. Il y a seulement à en tenir lieu, pour rétablissement des pompes d'épuisement et, par suite, pour celui des pompes de circulation, qui sont toujours disposées en vue de servir à l'épuisement

Les formules (H), (14) et (16) montrent comment le rendement en volume diminue, à mesure que la hauteur d'aspiration augmente et que la charge cj décroît d'autant. L'expérience montre que les pompes, capables en principe d'aspirer à 10 mètres, n'ont plus qu'un très faible débit et un fonctionnement défectueux, dès que la hauteur d'aspiration dépasse 5 mètres. La loi de la variation du débit en fonction delà hauteur d'aspiration a été observée fréquemment. Comme exemple d'expériences récentes, nous pouvons prendre les suivantes, faites avec une pompe de cale Thirion, du modèle de 300 tonneaux.

La pompe est mue par une machine compound à trois cylindres, et comprend trois corps de pompe. Les dimensions principales sont :

DiamètHB des cylindres à' vapeur 0",175

Diamètre des corps de pompe • . 0",226

Conrse commune aux pistons 0"',226

Volume engendré par un piston, course simple .... 10\43

Volume total engendré par tour 62\58

Diamètre du tuyau d^aspîration 0'",21

Diamètre du tuyau de refoulement 0"*,20

Pression de régime 10*

Les débits relevés ont été les suivants :

Hauteurs

Nombre

do tours

par minute

Débit

Rendement en volume

d'aspiration

de refonlement

par heure

par tour

Pour les hauteurs d'aspiration voisines de 3 mètres, le rendement en volume est, comme on voit, très voisin de l'unité.

Avec une hauteur d'aspiration nulle, ou une pression u à l'introduction égale ou un peu supérieure à l'unité, on a observé des débits supérieurs au volume engendré par les pistons de la pompe. Cette anomalie apparente s'explique par l'inertie de la colonne liquide en mouvement, qui tient les soupapes levées, après que le piston a franchi le point mort et a commencé sa course de compression; elle est toutefois assez rare, même sur les pompes alimentaires ; il est de régie de ne jamais compter sur un débit en volume supérieur à 0,9.

§ 4. — Pompes des condenseurs. Installation générale.

Moteurs. Détails de construction.

178. — Association de toutes les pompes sous la conduite d'un moteur unique. — Le premier moteur des pompes, qui leur était commun à toutes, a été la machine principale elle-même. Au temps des condenseurs à injection, il était de règle générale que la pompe à air et la pompe alimentaire fussent attelées sur les tiges des grands pistons ou sur l'arbre à vilebrequins. Le seul sacrifice que l'on consentit, aux nécessités du service, était d'avoir, en dehors des pompes alimentaires

principales, une ou deux pompes munies de leurs moteurs, les petits chevaux^ placés dans les chambres de chauffe ou celles des machines. Les petits chevaux étaient si bien considérés comme des appareils secondaires pour la machine, qu'on leur faisait souvent cumuler, avec leur emploi principal, celui de pompe de cale, qui s'accorde très mal avec les exigences d'un appareil alimentaire.

Fig.265.

Avec les condenseurs à surface, on se contenta d'abord d'ajouter la pompe de circulation, en continuant à faire conduire le tout par la machine. Cette disposition n*a jamais cessé d'être adoptée dans la marine de commerce, et on la rencontre toujours fréquemment sur les paquebots et les cargos.

La prise de mouvement se fait par un balancier BC, attelé par des bielles courtes AB sur la traverse de tige de piston A, figure 265. Le balancier, généralement double, porte en C une traverse assez longue, sur laquelle s'articulent les bielles de toutes les pompes, au centre la pompe de circulation et la pompe à air, aux extrémités la pompe alimentaire et la pompe de cale.

Les avantages de la conduite des pompes par la grande machine

sont évidents. C'est d'abord la grande simplicité de manœuvre, chaque appareil se trouvant mis en route automatiquement, et, par suite, Téconomie de personnel, qui est prise en si grande considération dans la marine de commerce. 11 y a, de plus, une économie notable de vapeur, parce que les petits moteurs spéciaux, souvent à détente simple, ont toujours une consommation par cheval très supérieure à celle de la machine principale.

Les inconvénients sont nombreux ; il y en a de généraux et de particuliers à chacune des pompes ; nous énumérerons les principaux.

Impossibilité de diminuer le travail des pompes et leur débit, dans la proportion des besoins, quand on marche à allure lente. La dépense de vapeur par coup de piston diminue, en effet, beaucoup aux faibles vi-

Fig. 266.

tesses, tandis que les pompes débitent une quantité d'eau plutôt supérieure.

Impossibilité d'établir le vide avant le départ et de le maintenir pendant le stoppage, ce qui crée des difficultés de manœuvre souvent sérieuses, comme nous l'avons vu au n^ 75.

Impossibilité d'employer les pompes rotatives.

Impossibilité d'utiliser la pompe de circulation comme appareil d'épuisement quand la machine est stoppée.

Impossibilité d'arrêter l'alimentation, sans provoquer le jeu continu et bruyant de la soupape de trop plein, quand le niveau d'eau est établi dans les chaudières.

L'inconvénient d'un travail des pompes disproportionné aux besoins

delà condensation et de ralimentation, quand on marche à faible vitesse, ne se rencontre jamais sur les bâtiments de commerce ; ceux-ci ne connaissent qu^une seule allure. Les difficultés de manœuvre, bien que gênantes sur tous les navires, ne présentent de gravité réelle que pour les bâtiments de combat.

La séparation des pompes et du moteur principal a été introduite d'abord dans la marine de guerre, et elle ne s*est généralisée que dans la marine de guerre. On a commencé par isoler la pompe de circulation en adoptant la pompe rotative. Puis on a séparé à son tour la pompe à air, encore conduite par l'arbre à vilebrequins à l'époque du Milan. La pompe alimentaire, qui ne mériterait pas d'ailleurs, pour elle seule,

Fig. 267,

l'établissement d un balancier, a été également retirée de la machine ; elle est devenue ainsi une deuxième édition des petits chevaux.

On a songé, d*abord, à conjuguer toutes les pompes, du moins les pompes à piston, sous la conduite d'un moteur unique, en créant la machine de servitude. On y trouvait le double avantage de la simplicité et de l'économie.

La figure 266 représente une machine de servitude construite pour

les avisos-torpilleurs, avec deux cylindres à vapeur AA', deux pompes à air, BB', enfin, à chaque extrémité, une pompe alimentaire G et une pompe de cale D accouplées sur une traverse conduite par une seule bielle. L'expérience a été défavorable à cette disposition, surtout à cause de rirrégularité du travail des pompes alimentaires ; elle a prouvé deux choses, savoir :

1" Qu'il est indispensable de séparer complètement les pompes alimentaires des autres, et de les munir de leur moteur spécial, sous peine de compromettre le bon fonctionnement de toutes les pompes.

2^ QuMlest très utile, lorsque les pompes à air sont conduites par un arbre à manivelles, de monter sur le même arbre la pompe de circulation, qui sert de volant, ou mieux encore de régulateur, au mouvement de rotation de l'arbre. Les pompes à air à volume réduit et à nombre de coups par minute élevé, sont nécessairement conduites par des arbres à manivelles.

Mat

Fig. 268.

179. — Machines de servitude. Moteurs spéciaux pour pompes à air. — La disposition de machine de servitude la plus commode pour conduire les pompes à air et les pompes de circulation consiste à juxtaposer deux cylindres à vapeur A,B, et deux corps de pompe C,D, et à atteler directement les quatres pistons sur un arbre à quatre vilebrequins, figure 267 ; le même arbre porte la pompe de circulation à son extrémité, en E.

Cette disposition place les turbines à une hauteur commode pour les tuyaux d'aspiration et de refoulement; elle n'est encombrante que dans le sens de la longueur; elle assure, avec deux cylindres seulement, qui peuvent être compound, un fonctionnement sûr et régulier.

La seule précaution à signaler porte sur le calage des manivelles, qui a donné lieu à quelques difficultés sur les machines de servitude du Faucon et du Vautour. Les deux pompes à air étant à simple effet et à faible résistance, le calage de leurs manivelles à 90** donnerait un couple résistant très irrégulier. Le calage à 180", fig. 268, est celui qui leur

te

convient le mieux; il équilibre très exactement les poids. Les manivelles des cylindres à vapeur sont calées à 90® Tune de l'autre ; le poids des pièces mobiles n'étant pas équilibré, il faut, pour la régularité du mouvement, placer la bissectrice des manivelles motrices un peu sur l'avant du diamètre des manivelles des pompes. On arrive ainsi au calage général représenté figure 268, déterminé en 1891 par M. Raymond, qui est adopté actuellement à Indret.

Le défaut d'espace, en longueur, conduit quelquefois à s'écarter de l'agencement qui précède, et à placer les corps de pompe dans le même plan transversal que les cylindres à vapeur. A cet effet, on a le choix entre les deux dispositions suivantes.

On peut placer chaque corps de pompe verticalement au-dessous d'un cylindre à vapeur, comme sur la figure 269, en attelant les deux bielles sur une manivelle unique de Tarbre. La hauteur totale de la machine de servitude se trouve alors à peu près doublée.

On peut aussi placer chaque pompe par le travers d'un cylindre à vapeur, en la faisant conduire par un balancier, figure 270, comme dans le cas des pompes attelées sur la machine principale, figure 268. Cette disposition n'augmente pas l'encombrement en hauteur, par rapport à la figure 267, mais elle double l'encombrement transversal.

11 est à remarquer que, dans les dispositions des figures 269, 270, les manivelles des deux pompes se trouvent nécessairement calées à 90° Tune de l'autre. Il serait donc utile, pour éviter les irrégularités dans le mouvement de rotation, d'avoir trois vilebrequins sur l'arbre ; mais alors on perdrait une grande partie du bénéfice cherché sur l'encombrement en longueur.

Dans le cas des pompes à air indépendantes des pompes de circulation, il n'y a plus de machine de servitude proprement dite, bien que le nom soit conservé parfois à la pompe à air et à son moteur.

Pour la pompe de circulation, on a fait fréquemment usage, à l'origine, du moteur Brotherwood. On préfère aujourd'hui la machine ordinaire à deux cylindres, qui peut être à détente double, et qui dépense toujours beaucoup moins de vapeur que les machines Brotherwood.

Les pompes rotatives, mues par des machines rotatives, auraient de grands avantages sous le rapport du poids et de l'encombrement. Les Behrens, longtemps employés dans la Marine, n'ont jamais été essayés comme machines de servitude ; leur énorme consommation de vapeur, les pertes de rendement résultant de la moindre usure, en feraient, pour ce service, des appareils défectueux. Les recherches poursuivies actuellement par M. Lerond, en vue de l'appUcation de la détente multiple à

ce genre de moteurs, pourraient conduire à des applications mieux Jnstiflées.

Pour la pompe à air, on peut choisir, selon les circonstances, une des trois dispositions de moteur représentées, figures 267, 369 et 270 ; le moteur tourne moins régulièrement que dans le cas où la pompe de

fig. 271

Kig. in.

circulation esl montée sur son arbre, mais le fonctionnement de la pompe à air reste satisfaisant. Le mode de conduite par un cadre, dans les conditions de la Sgure 280 a été quelquefois appliqué, mais il n'est pas à recommander.

Lorsque la pompe à air n'est pas accouplée à la pompe de circulation, il parait préférable de la faire conduire par un des moteurs sans arbre ni volant, pour la plupart d'invention américaine, qui ont l'avantage de régler leur vitesse d'après la résistance même de la pompe ; les pompes arrivent, dans ces conditions, à un rendement mécanique beaucoup plus élevé.

Le modèle qui est le plus répandu dans la marine des Etats-Unis est la pompe Geo. Blake, représentée figure 271. Il y a deux corps de pompe A, A* ; leurs pistons, directement actionnés par ceux de deux cylindres à vapeur B, B', ont leurs tiges conjugées sur un balancier CC. Les deux cylindres ont leurs tiroirs de distribution DD montés sur une tige unique, actionnée par le balancier CC à l'aide des butoirs b, b, qui donnent le calage convenable pour la régulation ; la transmission de mouvement du balancier CC aux butoirs b se voit suffisamment sur la figure.

Le moyen employé pour amortir la vitesse des pistons à fin de course consiste dans la compression à peu près adiabatique d'un coussin de vapeur en a^ay au delà de Tarète des lumières de distribution de vapeur, figure 272. La vapeur comprimée s'échappe par des canaux particuliers cCf en soulevant des soupapes, dont on bande le ressort à volonté.

La pompe Geo. Blake doit être appliquée sur le paquebot transatlantique la Lorraine. En présence de son bon rendement, le volume théorique engendré par seconde par le piston doit recevoir une valeur beaucoup plus faible que dans les pompes de la Touraine, pour une puissance de machine cependant deux fois plus grande.

180. — Installation des pompes à air et des citernes. — Le bon fonctionnement des pompes à air en elles-mêmes, indépendamment des qualités de leur moteur, est assez facile à assurer. Les principales précautions portent sur la disposition du tuyautage et des bâches ou réservoirs d'eau, ainsi que sur la quantité d'eau douce à garder toujours en réserve.

Le tuyautage d'aspiration doit être assez incliné, pour amener l'eau sous une charge convenable aux clapets de pied. Les pompes sont nécessairement situées plus bas que le condenseur, placé lui-même, de préférence, plus bas que le cylindre à vapeur. Ce tuyautage doit être court, et ne doit surtout présenter aucune partie horizontale, parce qu'il est en grande partie vide, et que le ballottement de l'eau dans le vide produit, au roulis et au tangage, des chocs de marteau d*eau extrêmement sonores.

Le tuyau de refoulement, muni en son point le plus élevé d'un tube de dégagement d'air, se déverse dans le filtre à éponges. La pression y est partout un peu supérieure à 1 kilogramme ; les chocs d'eau n'y sont pas à craindre, si le réservoir d'air au-dessus des clapets de tête est bien disposé. Il est bon que ce tuyau soit court, et il est nécessaire qu'il ne présente aucun coude où l'air puisse s'amasser.

L'eau, toujours sous charge, se rend du filtre à la citerne alimentaire,

après avoir reçu l'eau de chaux qui est fournie par l'appareil décrit dans les Chaudières marines, n"* 179.

L'eau de réserve, contenue dans les citernes alimentaires et les filtres, qui tiennent lieu des anciennes bâches, doit être en quantité suffisante pour compenser, entre deux marches des bouilleurs, Tinsuffisance de débit des pompes à air résultant de toutes les fuites de vapeur, pertes par les soupapes, etc. Le volume des citernes est fixé, dans la Marine, à 2 mètres cubes par mille chevaux. Toute eau douce en excès, venant de la pompe à air, est rejetée à la mer par un tuyau de décharge.

11 est à remarquer que, pendant la chauffe, Peau augmente de volume, de 7 ^, pour une élévation de température de 175®, par suite de la différence des coefficients de dilatation cubique de Peau et du fer. En tenant compte de la formation des bulles, il faut compter sur un accroissement de volume de 10 % au moins. Pendant que cette augmentation de volume se produit, on n'alimente pas, et Teau condensée va à

rig. 273.

la mer. Or, les chaudières cylindriques type marin, qui sont encore d'un usage presque exclusif dans la marine de commerce contiennent 2.250 litres d'eau par mètre carré de grilles, soit environ 20 mètres cubes par mille chevaux ; elles perdent donc toute leur eau de réserve au début de la marche. Ainsi, après être sorti du port, où l'on a fait le plein des chaudières et des citernes, on est exposé à n'emporter, en réalité, d'autre réserve que celle correspondant à la dilatation.

Avec les chaudières tubuleuses, la perle est beaucoup moindre, et la capacité de 2 mètres cubes par mille chevaux est suffisante pour les citernes alimentaires.

Pour les motifs étudiés au n*" 166, le débit des pompes à air s'établit à raison de 30 litres environ par kilogramme de vapeur ou par litre d'eau de condensation.

181. — Détails de construction des pompes à air. — Les pompes à air, parties fixes et parties mobiles, sont entièrement en bronze, à l'ex-

ception de la tige du piston, qui est quelquefois en acier avec chemise de bronze.

Les presse-étoupes sont du modèle le plus simple. On se dispense en général de toute garniture autour des pistons ; quelques cannelures isont simplement pratiquées sur le pourtour des pistons» comme le montre la figure 273 représentant, en coupe et en projection, un piston à clapets. L'ajustage se fait à frottement doux. L'usure est peu à craindre, les pompes à air étant toujours verticales.

Les soupapes sont calculées de manière à obtenir une section de passage déterminée, à travers les grillages des sièges. Le tableau XXXVII, fournit quelques exemples à consulter.

Les sections indiquées par ce tableau sont plus que suffisantes, si l'on se rapporte aux règles données par le manuel de M. Seaton, savoir, en mesures anglaises, pour les clapets de pied et de tète respectivement,

D étant le diamètre des pistons et Y leur vitesse moyenne. Ces règles donnent en effet, en mesures françaises,

Tablbau XXXVII Section des soupapes de pompes à air.

Noms dea bâtiments

Seet

Clapets de pied

ion d'écoolei

GlapeU

de piston

Si

nent

Clapets de tète

Volame engendré

par seconde

Rapports Si

Brennus . . .

Jeanne-étArc , Du Chayla, .

Friant , . .

Galilée . . .

met. carrés 0,19 0,1914 0,1269 0,1286 0,0686

met. carrés 0,17 0,1740 0,1128 0,1120 0,0556

met. carrés 0,21 0,2088 0,1692 0,16 0,0795

met. cnbês 0,402 0,591 ' 0,3436 0,8436 0,197

Moyennes .

Tovraine • .

Champagne . .

Moyennes .

M. Sealon a établi ses fonnules pour les pompes des condenseurs à injection, el U pense que, pour les condenseurs à surface, on peut descendre au-dessous des sections qu'elles indiquent.

La sectioD des soapapes, comme nous l'avons vu au n' 174, ne doit être ni trop faible, ni trop grande.

Dans la détermination des sections, il convient de s'assurer que la section annulaire ouverte -ndh, pour une levée A de la soupape, n'eslpas inférieure à la section du siège s.

Fig. 274.

Les soupapes dea pompes à air, celles de pied surtout, doivent étro très sensibles, et, par suite, très légères. Les disques en caoutchouc naturel, avec guide au centre et butoir en forme de coupe; ont été longtemps employés ; ils ne sont pas encore abandonnés, car l'exemple de la figure 274 est pris sur une machine toute récente. On remarquera

Kig. 275,

l'évidement à la partie supérieure du disque autour du guide, qui est indispensable pour empêcher le caoutchouc de se couper à la compression. On laissait autrefois un jeu vertical, entre le caoutchouc et le butoir.

Le caoutchouc, qui était attaqué chimiquement par les anciennes ma-

tières grasses, suif ethuUe d'olive, est dissous par les huiles minérales. De la, une tendance générale à adopter les soupapes métalliques, dont il existe plusieurs modèles convenables.

La soupape Corliss, âgure 27IS, est en bronze mince, avec collerette de guidaf^e et léger ressort à boudin ea cuivre rouge.

La soupape Coe et Kinghorn est une simple feuille de cuivre mince sans collerette de guidage ni ressort de rappel ; la course est très faible, de manière à empèclier tout coincement : la Qgure S76 représente les soupapes Kinghorn adoptées à Indret.

Fl(. 27G.

M. SeatOD, dans son manuel, représente un modèle Coe et Kinghorn en forme de clapets.

Les butoirs des soupapes métalliques sont toi^ours percés d'ouvertures, pour assurer le décollement de la soupape.

Pour le bon fonctionnement des clapets de pied, qui est le plus délicat à obtenir, il importe que l'épaisseur de la lame d'eau sous ces clapets soit réduite au strict minimum. En effet, si le volume d'eau restant sous les clapets est grand, tous les mouvements de roulis ou de tangage renvoient de l'eau à travers les clapets, pendant les périodes d'aspiration de Tair, et rendent ainsi l'écoulement très irrégulier.

Une seconde précaution non moins importante, qui était toujours prise dans les condenseurs à injection, et que M. tiarnier a introduite de nouveau, il y a quelques années, dans le pratique d'Indret, consiste à établir des clapets d'aspiration à deux hauteurs différentes, comme sur la figure 267. Dans cette disposition, la poche située au-dessus du clapet central inférieur reste toujours pleine d'eau, et le clapet débite uniquement de l'eau ; dans la couronne environnante, le niveau de l'eau s'établit, par moments, au-dessus des sièges, et le débitcontinu de l'air se trouve assuré. On pourrait réaliser peut-être, d'une manière plus parfaite, cette séparation des écoulements de l'eau et de l'air ; mais la disposition très simple de la figure 367 suffit à donner des résultats satisfaisants.

188. — Installation des pompes alimentaires. Conditions spéciales de leur fonctionnement. — Les pompes alimentaires, après avoir été séparées de la machine de servitude^ sont restées quelque temps à côté d'elle dans la chambre des machines ; elles ont ensuite émigré, pour aUer à leur véritable place, qui est dans la chambre des chaudières. La conduite des pompes alimentaires regarde, en effet, ceux qui veillent aux niveaux. Ces pompes sont de véritables accessoires des chaudières ; la nécessité de réunir toutes les pompes, dans une même étude, justifie seule leur rattachement à la question des condenseurs et de la condensation. L'établissement des pompes alimentaires dans les chambres de chauffe ne rencontre qu'une difficulté, celle de l'encombrement, qui est parfois sérieuse, surtout pour les pompes horizontales, parce que l'espace est encore plus rare autour des chaudières qu'auprès des machines. Il ne soulève qu'une seule objection, celle de l'impossibilité de faire un bon réchauffage de l'eau alimentaire avec de la vapeur ayant déjà travaillé dans les cylindres. 11 paraît indispensable, en effet, de placer le réchauffeur dans le voisinage immédiat du réservoir qui lui fournit la vapeur. D'un autre côté, le réchauffeur doit être placé sur le refoulement de la pompe alimentaire, entre cette pompe et la chaudière, puisque la pompe ne doit pas aspirer d'eau chaude. L'emplacement des pompes pose donc, au point de vue du réchauffage de l'eau, un problème qui n'est pas encore résolu.

Entre la pompe alimentaire et la machine ou plutôt le condenseur, il n'y a qu'une seule connexion, c'est le tuyau qui amène à la pompe l'eau extraite du condenseur par la pompe à air. Ce tuyau n'est plus qu'une simple conduite d'écoulement, non un tuyau d'alimentation proprement dit. La crainte des effets de l'inertie de l'eau dans un tuyau d'aspiration de grande longueur, étudiés au n" 176, a conduit, en effet, à munir chaque pompe de son réservoir spécial, ainsi qu'il est indiqué dans ce même numéro. Le réservoir, d'une contenance totale de 200 à 300 cylindrées, se place dans le support en tôlerie de la pompe ; le tuyau alimentaire y déverse l'eau à ciel ouvert, aufur et à mesure des besoins. Le débit des pompes alimentaires, déterminé par la nécessité de fiaire remonter rapidement un niveau qu'on aurait laissé tomber, est fixé généralement à trois fois la puissance de vaporisation des chaudières. De plus, en prévision des avaries ou des simples incidents pouvant entraver la marche, il y a double jeu de pompes, et le jeu de rechange, sur lequel on aurait pu économiser un peu, est aussi puissant que le jeu principaL Le débit total, en volume, de l'ensemble des pompes alimentaires, atteint donc le cinquième de celui des pompes à air, six litres au lieu de trente, par litre d'eau vaporisée.

Les chiffres précédents expliquent les intermittences dans le travail utile des pompes alimentaires, qu'il y aurait économie à ne faire fonctionner à toute leur vitesse que le tiers du temps, et aussi l'importance du travail, qu'elles absorbent. Les pompes alimentaires, en effet, en fournissant le dixième du débit des pompes à air, le donnent sous une pression habituellement quinze ou vingt fois plus élevée, et sous une pression bien plus forte encore, quand il s'agit des pompes Belleville.

L'intermittence dans le débit ne doit en entraîner aucune dans la disponibilité de l'alimentation. L'arrivée d'eau à la chaudière doit toujours suivre instantanément et automatiquement l'ouverture du régulateur d'alimentation placé sur la chaudière. A cet effet, la pompe ne

FIg. 277.

doit jamais, ni se désamorcer, ni même s'arrêter. La combinaison généralement adoptée pour obtenir ce résultat consiste dans l'emploi de la soupape de trop plein.

De la boite à soupapes de la pompe, au-dessus du clapet de refoulement R, part un tuyau de retour d'eau, allant au tuyau d'aspiration et, de là, à la citerne alimentaire, fig. 277. Ce tuyau est fermé par la soupape de trop plein Q, qui est chargée aune pression supérieure à celle des chaudières. Quand le régulateur d'alimentation est fermé, l'eau refoulée soulève la soupape de trop plein et retourne à la citerne, ou, plus simplement, aujourd'hui, au réservoir placé sous la pompe.

Quand les pompes alimentaires sont attelées sur les machines principales ou sur les machines de servitude, le claquement des soupapes de trop plein, à chaque coup de piston, est assez désagréable. L'inconvénient est un peu moindre pour les pompes à moteur indépendant, dont on ralentit d'allure quand Talimentation est arrêtée. Nous verrons, au n® 183, comment H. Belleville s'est dispensé des soupapes de trop plein.

Les deux jeux de pompes alimentaires ont chacun leur tuyautage de refoulement spécial, Tun à bâbord, l'autre à tribord, aboutissant, Tun et l'autre, au régulateur d'alimentation de chaque chaudière ; ou dispose même parfois, mais rarement, deux régulateurs par chaudière.

Faisons remarquer, en terminant, que, pour faire desservir plusieurs chaudières par une seule pompe, il est utile de maintenir une pression beaucoup plus élevée dans le tuyautage de refoulement que dans les chaudières, ce qui se fait en étranglant les régulateurs. On annule ainsi l'effet des petites différences dans les pressions aux chaudières et dans les résistances passives du tuyautage, qui peuvent favoriser Falimentation de certains corps, au détriment de celle des autres corps.

183. — Détails de constnicUon des pompes alimentaires. — Les pompes alimentaires sont des appareils à piston plein, très robustes, généralement à double effet, d'une grande simplicité de construction en ce qui concerne le corps de pompe, le piston et les soupapes.

Les pistons sont simplement ajustés à frottement doux dans les corps

Fig, 278.

de pompe, sans aucune garniture. Us sont habituellement en bronze. Ceux de M. Thirion sont en bois, formés de plusieurs couches entrecroisées de languettes coupées de droit fil et bien imbibées d'huile ; ils font un bon service.

Les soupapes sont presque toujours en bronze, et ne portent que sur

le rebord extérieur. Le modèle le plus simple, à portage plan, se trouve dans la boîte représentée figure 278. La soupape d'aspiration A et la soupape de refoulement B se guident réciproquement ; la soupape de refoulement a un second guide porté par le bouchon du trou de visite. La levée est très faible, et le volume de la boite très restreint

On adopte quelquefois la forme annulaire AA, dont la figure 279 représente un modèle à double portage conique. On a ainsi un échappement d'eau, à la fois, par le pourtour extérieur et le rebord intérieur de la soupape. Une tige intérieure est réunie à la soupape par quatre nervures rayonnantes CC, et sert de guide dans le siège E et dans le butoir D.

Fig. 279,

Pour éviter la sonorité du bronze, on emploie quelquefois les soupapes en ébonite. On a aussi essayé le bois pour les soupapes et même les sièges. L'ébonite et le bois manquent de durée.

La vivacité des chocs est due à l'incompressibilité de l'eau, en l'absence de la moindre quantité d'air. On l'atténue en disposant une toute petite soupape atmosphérique dans la boîte à soupapes. Le rendement n'est pas diminué sensiblement ; la marche devient presque silencieuse, et la fatigue des soupapes disparaît.

Sur les clapets de refoulement il faut toujours placer un réservoir d*air de grand volume, non seulement pour adoucir les chocs des soupapes, mais surtout pour régulariser le mouvement d'écoulement de l'eau. Ce réservoir est alimenté d'air par Teau elle-même, qui en dégage quelques bulles en s'échappant de la soupape, et par la soupape atmosphérique quand elle existe ; il doit être muni d'un robinet de purge d'air.

Le moteur spécial des pompes alimentaires présente les dispositions les plus variées.

Comme modèle de moteur muni d'un arbre avec volant, nous donnerons la pompe Thirion, qui est très employée dans la Marine française, et dans laquelle les problèmes particuliers à raliinentation sont abor-

dés d'une manière originale. Comme disposition d'ensemble, c'est une pompe horizontale à deux corps, dont les pistons sont montés sur les tiges des pistons à vapeur ; le mouvement de rotation est transmis aux manivelles et à l'arbre par un simple cadre, dans lequel court le bonlon

de manivelle. Les particularités sont dans le modérateur et la purge d'air automatique.

Lemodérateurestdestinéàprévenir les emballements, qui se produisent quand la pompe aspire de l'air, et à s'opposer, enlafeisantstopper.

à l'envoi de l'air aux cbaudîères, si le réservoir placé sur le refoulement est plein d'air. Son foncUonnement ' repose sur le principe suivant.

Un tuyau aa, communiquant par deux très petits orifices, avec la boîte à soupapes AA, où la pression est alterna tivement n et a, la pression intérieure y est constante, et sensiblement égale à la moyenne de n et de a, quand la pompe aspire uniquement de l'eau ; la pression y est au contraire beaucoup moindre que celte moyenne, et peut descendre à la pression d'aspiration w, quand la pompe aspire un mélange d'eau et d'air, ou de l'air seulemenL

Le tuyau aa débouche à la partie inférieure d'une boite B contenant deux pistons de diamètres différents. La partie supérieure de la boite, audessus du petit piston, est en communication avec le réservoir d'air du refoulement R. La tige des deux pistons commande le registre de vapeur G de la pompe, par un levier à sonnette oscillant autour de l'arbre 0 et par la tringle T. Quand la pompe travaille dans l'eau, la pression du tube aa tient les pistons au haut de leur course, et le registre de vapeur reste à la position d'ouverture. Quaudla pompe travaille dans l'air, les pistons de la boite B descendent, et le registre se ferme.

Pi(. 281.

L'appareil a été complété récemment par une purge d'air automatique, dont le mouvement est pris sur le petit arbre 0, et qui est représentée figure 281. Le mouvement de descente des pistons de la boite B ouvre ta soupape J, par laquelle l'air du réservoir K s'échappe à l'atmosphère.

M. TbirioD emploie quelquefois, pour soulever les pistons de la boite B, de l'air comprimé par une petite pompe attelée sur l'arbre de la pompe principale, ea supprimant ie luyau aa. Il réalise ainsi un régulateur, applicable àtoutes sortes de machines et prévenant les emballements produits par une cause quelconque.

La pompe alimenlaire Bellevîlle, représentée figure 282, appartient à la classe des pompes sans arbre ni volant. Le mouvement du tiroir de vapeur est obtenu par rosciUalioD, autour d'un axe, de la fourchette A que la lige commune aux deux pistons vient

frapperunpeuavant la âo de course. Le jeu des soupapes S actionnées par des déclics, ouvre, pendant un instant, la

communication entre l'aspiration et le refoulement de la pompe, et il supprime ainsi les résls-

— sortances, qui pourraient tenir le piston bloqué à bout de course.

Fig. 282 bU.

Le mécanisme est, comme on voit, très simple ; mais les détails en sont étudiés avec soin. Les soupapes sont annulaires avec guide cylindrique extérieur très ajouré, formant lanterne. Le piston de la pompe, au lieu d'être ajusté exactement dans son cylindre, laisse place à une fuite d'eau vers le réservoir alimentaire, fuite suffisante pour que la pompe ne stoppe pas complètement et ne se désamorce pas, lorsque les régulateurs d'alimentation des chaudières sont fermés. Ainsi se trouve supprimée la soupape de trop plein, avec son claquement conli- Duel, de plus en plus violent à mesure que la pression auit chaudières est plus élevée. C'est là un avantage très appréciable. La pompe Belleville en possède d'autres, comme par exemple celui d'avoir une pression de refoulement très élevée. Son fonctionnement est irréprochable ; on doit la compter au nombre des accessoires de chaudières, dus à la maison Belleville, qui ont facilité l'adoption des très hautes pressions de régime.

D'autres modèles de pompes alimentaires sans arbre ni volant fonctionnent également très bien. Les plus employés en France sont les modèles Lee et Worthington. Le modèle Geo. Blake mérite également d'être cité.

184. — Disposition des pompes de circulation. Prises (feai* et robifiels. — Les pompes de circulation se distinguent des pompes à air et

des pompes alimentaires par la très grande simplicité de leur fonction. Elles travaillent uniquement sur de Teau. Sauf dans le cas exceptionnel de leur emploi comme pompes d'épuisement de la cale, elles n'ont à supporter, soit à Taspiration, soit à la sortie, que la très faible charge résultant des résistances intérieures au mouvement de Feau. Elles n'ont à faire aucun autre travail, que le travail considéré comme perdu dans le fonctionnement des pompes à air et des pompes alimentaires. Tous les soins apportés à leur installation doivent donc porter sur la simplification du tuyautage et des retours d'eau, afin de diminuer ce travail.

Fig. 283.

La figure 283 représente la disposition générale d'une pompe de circulation et de son tuyautage ; bien que l'exemple ait été choisi pour sa simplicité, on peut compter six coudes formant retour d'eau à an^e droit, non compris le retour à ISO"* dans le condenseur. I^ résistance au mouvement de circulation de l'eau est donc, en pratique, assez élevée. La figure est complétée par le tuyautage d'aspiration de la pompe à air.

Les détails principaux de rétablissement des pompes de circulation portent sur les deux prises d'eau d'entrée et de sortie à la mer.

Les deux prises d'eau d'entrée et de sortie se font par des manchons M M, fig. 284, rivés sur le bordé extérieur, ainsi que sur le double bordé, s'il existe ; ces manchons sont en acier moulé sur les bâtiments en fer, en bronze sur les bâtiments doublés en cuivre.

En disposant les prises d'eau, on cherche, autant que possible, à faire concourir l'effet du siUage du navire à produire la circulation. On place

la sortie plus haut que l'entrée, de manière à donner, dans le luyautage, un mourement ascensionnel à l'eau échauffée dans le condenseur, et à produire ainsi une sorte de tira^ naturel. Enfin on a soin de placer l'oriflce d'entrée sur l'avant de l'orifice de sortie, de manière que l'eau évacuée ne puisse pas être de nouveau aspirée à bord.

La prise d'eau d'entrée est soigneusement garnie de crépines. La même précaution n'est pas nécessaire à la sortie.

Au temps des condenseurs par mélange, les prises d'eau, du moins celles d'injection, ouvraient une communication directe entre la mer et la cale, puisque le reniflard s'ouvrait automatiquement sous la pression de l'eau. Des précautions minutieuses étaient alors indispensables pour

assurer la fermeture, et ne suffisaient pas toujours à faire disparaître tout danger.

Avec les condenseurs à surface, l'eau des pompes de tsirculation n'est admise que dans des volumes fermés et complètement isolés de la cale. Toutefois la fermeture doit toujours offrir une sécurité absolue ; l'élanchéité parfaite des prises d'eau reste d'ailleurs indispensable pour la visite et l'entretien des condenseurs.

Fig. 285.

A l'entrée, l'appareil de fermeture est toujours un robinet à double voie N, fig. 284, disposé de manière à ouvrir à volonté l'aspiration à la mer M, ou celle à la cale N. Le boisseau est tenu en place par une solide bride de sûreté S. Une petite prise d'eau P, indépendante du robinet, dessert les arrosages de la machine.

Le tuyau de sortie d'eau est généralement fermé par un robinet avec une bride de sûreté S également bien tenue ; mais le robinet est à une seule voie, fig. 288. On gagne beaucoup, sur l'encombrement, à remplacer le robinet de sortie par une simple vanne à coulisse, comme l'a fait M. Sigaudy, sur le Svetlana et le Dupleix. Une solution plus simple encore, introduite par M. Garnier, consiste à se contenter d'un simple clapet, qui s'ouvre automatiquement ; on économise ainsi la manœuvre d'un robinet, qui est assez dure sur les grandes prises d'eau, et on évite le danger des avaries de condenseur, quand on oublie d'ouvrir le robinet. Le clapet Garnier fonctionne sur le Davoust et le Suchet, sans augmentation sensible de la charge au refoulement.

Sur les torpilleurs Forbauj Cyclone^ les condenseurs étant à simple parcours d'eau, et l'espace permettant d'allonger le tuyautage dans une direction presque rectiligne, M. Normand a réalisé la circulation par le seul effet du sillage, rapide d'ailleurs, de ces petits bâtiments. C'est le maximum de simplicité, auquel on puisse viser dans l'installation des condenseurs.

185. — Détails des pompes de circulation. — Les pompes de circulation à clapets et à piston se rencontrent sur tous les navires de commerce, où les pompes sont conduites par la machine principale, fig. 265. Elles sont toujours à double effet, en raison de la continuité nécessaire au courant d'écoulement. Leurs dispositions sont des plus simples, pistons sans garniture, et soupapes en caoutchouc ordinaire à larges orifices. Le fonctionnement se faisant entièrement dans l'eau, sans hauteur d'aspiration, le débit est sensiblement égal au volume engendré par les pistons.

Le nombre de tours étant le même pour la pompe et pourla machine, le volume du corps de pompe, représenté par le produit d'c, doit êtr& proportionnel au volume des cylindres d'évacuation, représenté par D*C. Le rapport doit seulement varier avec le poids spécifique ou la pression de la vapeur au moment de l'émission ; les valeurs extrêmes du rapport de D*C à d^c sont 36 et 64, d'après le tableau donné par H. Seaton dans son manuel, pour des machines présentant tous les degrés de pression et de détente .

Fig. 286 .

Les pompes de circulation indépendantes sont toujours des turbines,

oa pompes rotatives, qui ont trouvé là une application des plus rationneUes, en raison de la faiblesse de la charge et de la continuité nécessaire au mouvement.

Les dispositions de détail des turbines de circulation ont Mé, à l'origioe surtout, déterminées par des praticiens, M. Gwynne, M. Tangye en Angleterre, HM. Neut et Dumont en France ; la figure S86 représente une pompe de ce genre construite à Indret pour le Colberi en 1874. Les études théoriques n'ont toutefois pas fait défaut. Les turbines étaient l'objet des études de prédilection de H. Reecb, dans son cours à l'école du Génie maritime, il y a quarante ans. H. Râteau a publié, à leur sujet, des mémoires tout récents et pleins d'intérêt.

La pratique et la théorie sont d'accord pour montrer que le bon rendement des turbines dépend, avant tout, de la parfaite continuité, comme direction et comme viteBse, du mouvement de l'eau, de l'origine de l'aspiration à la fin du refoulement. Tout coude, ou même toute inflexion brusque, tout changement dans la vitesse d'un point à l'autre du parcours, est uoe cause de perte sur le rendement mécanique elle débit en volume. De là, les règles principales à suivre dans le tracé.

Kg. 287.

L'eau est amenée à la turbine B ou plutôt à son ouïe d'aspiration,

par un pavillon A à parois infléchies qui lui donne la direction cenlri* fuge dès son entrée dans la pompe, comme on le voit, fig. 287, pour les turbines dessinées par H. Râteau, et, fig. 288, pour les turbines construites par M. Thirion.

La forme droite ou courbe des ailes, et le sens de la courbure par rapport au sens du mouvement de rotation donnent lieu à controverse. La solution parait devoir varier selon les circonstances de vitesse, de diamètre, etc.

L'eau, à la sortie des ailettes, trouve sur le pourtour de la pompe, un canal d'écoulement C assez large pour que tous les filets liquides prennent leur direction de sortie, sans se gêner réciproquement. Pour assurer la régularité du mouvement, M. Râteau a introduit entre la circonférence des ailettes et ce canal, un conduit méplat D, fig. 286, de section croissante, qu'il nomme amortisseur, dans lequel s'opère l'inflexion des filets ; il dispose quelquefois dans Tamortisseur des ailettes fixes qui déterminent la forme des trajectoires du liquide. M. Thirion a adopté cet amortisseur sur ses turbines les plus récentes, représentées fig. 288.

Le travail d'une turbine et son débit sont sensiblement proportionnels à son épaisseur parallèlement à son axe, que nous pouvons supposer égale à un. 11 est admis, de plus, que le débit Q est proportionnel, toutes choses égales d'ailleurs, à la vitesse circonférentielle des ailettes,