On distingue dans Tindustrie trois espèces de pompes
1^ Les pompes aspirantes ou élévatoires , dans lesquelles le piston élève Teau audessus de lui, après avoir aspiré Tair qui se trouvait au-dessous, tel est le système que MUS donnons (PI. 37) (*).
2^ Les pompes yott/an^«, dans lesquelles le piston refoule Teau à des hauteurs plus ou moins considérables. Les pompes alimentaires des machines à vapeur sont des pampes foulantes (Voyez pi. 39).
t* Les pompes aspirantes et foulantes qui- réunissent les deux systèmes précédents.
PRINCIPES HYDBOSTATIQUES.
333. Quelle que soit la hauteur à laquelle une pompe verse son eauj quels que toieiU le diamètre et f inclinaison des tuyaux d'aspiration et d'ascension ^ le piston porte toujours une charge d'eau égale au paids (Tutie colonne de ce fluide qui aurait pour b€ue celle du piston même et pour hauteur ta différence de niveau entre la surface du puisard et le point de versement.
Ainsi en désignant par il, la différence de niveau, par D le diamètre du piston, on a pour la charge ou pression P sur le piston ,
et pour exprimer cette pression en kilogrammes il faut multiplier cette quantité par 1000 qui est le poids d'un mètre cube d'eau, ce qui donne alors ,
p—iooo — kilog.
383. Indépendamment de cette charge qui correspond à l'effet utile de la machine» la puissance nécessaire pour élever le pistou a encore a vaincre les résistances passives qui proviennent :
1* Du frottement du piston dans Tintérieur du corps de pompe;
1. Il est à remarquer que la hauteur à laquelle s'élève un liquide dans le vide , par Teffet de h presâon atmosphérique , est en raison inverse de la pesanteur spécifique de ce liquide. Ainsi eeue pression, qui est égale à 1 k. 033 par centimètre quarré, foil élever dans le vide Peau à une luteur de 10 met. 33, tandis que la môme pression sur le mercure ne le fait élever qu'à Inèl. 70, parce que la pesanteur spécifique du mercure est 13 fois 59 celle de Teau. Si Tair pnnaltsur un liquide plus léger que Peau, il élèverait ce liquide dans le vide à une hauteur iv-deMus de 10 met. 33, déterminée par Texcës de pesanteur spécifique de Teau sur le liquide. ^ pratique on ne doit compter que sur une hauteur de 8 à 9 met. pour la distance du puisard ^ bas do corps de pompe, à cause du vide im|)arrait.
2** Du frottement de Teau dans celui-ci et dans les tuyaux ;
30 De rétranglement de l'eau à son entrée dans le tuyau d*aspiratioD et à son pissage au cylindre par la soupape dormante ou d'aspiration ;
4*" Du poids de cette soupape ;
5® Enfin de Tinertie de la masse d'eau à recevoir.
On ne peut déterminer ces résistances que d'une manière approximative. Toutefois , il résulte des expériences de M. d'Aubuisson , que l'effort à vaincre pour lever le piston dans une pompe aspirante est égal à
icD«
OU pour simplifier 860 D* H ;
il suffit alors d'ajouter à ce résultat le poids du piston et de sa tige.
3S4. L'effort a exercer sur le piston dans sa descente favorisée par son poids et «iiî de sa tige est toujours très«petit comparativement à celui qu'exige la levée.
Dans les pompes ordinaires, le volume d'eau versé à chaque coup de piston , au lin d'être donné par
irD*
-j- X / ou 0,785 D* /
est déterminé par Texpression qui varie entre
0, 6 D*/ et 0,7 D*/,
/ représentant la longueur de la course du piston.
La vitesse du piston est, au minimum, de 0» 16 par seconde, et au maximum de 0» 24 à 0,25. Le diamètre du tuyau d*aspiration et du tuyau d'ascension est égal an 2/3 ou aux 3/4 de celui du corps de pompe ; Faire de l'ouverture masquée par les soupapes doit être au moins la moitié de celle du corps de pompe.
POMPBS FOULANTES.
335. Ce qui vient d'être dit pour les pompes aspirantes s'applique également aux pompes foulantes, il est toutefois une résistanoe qui est plus considérable dans ces dernières, c'est celle que fait éprouver au moment où elle s'ouvre la soupape de retenue, et en général toute soupape portant sur elle une masse d'eau et dont la surface supérieure est plus grande que celle de l'orifice.
POMPES ASPIBANTES BT FOULANTES.
336. La |)ompe aspirante et foulante se compose ordinairement d'un corps de pompe, d'un court tuyau d'aspiration , d'un tuyau d'ascension, d'un piston plein appelé plMH geur^ et de deux soupapes. Tune d'aspiration et l'autre de retenue.
On accouple souvent les pompes aspirantes et foulantes comme on le fait pour les pompes foulantes proprement dit«^s. T^s deux corps de pompe n'ont alors qu'un sod tuyau d'aspiration et un seul tuyau d^ascension.
337. La force nécessaire pour faire mouvoir une ou plusieurs pompes esl flxprfanfs par 850 D* H 9, ou, en tenant compte de Teffort exigé pour l'abaissement du péstou* est égale à 900 D* U r ; r exprimant la vitesse du piston par seconde.
On sait que cette fitette v s'obtient en multipliant le nombre de coups de piston par sntBUte, par la longueur de sa course et en divisant le produit par 60. Ainsi , on a
«, étant le nombre d'oscillations doubles ou de montée et de descente du piston par BÎnute ; par conséquent la puissance est égale à
900 D* H X -rr- — 50 D^H» /, kilogrammètres.
oo
D*aprè8 ces données, soit proposé de résoudre les problèmes suivants : r Quelle est la force F, à employer pour faire mouvoir une pompe dont le piston a (T 34 de diamètre et une course de 0" 40, avec une vitesse de 45 oscillations doubles |ir minute, la hauteur totale entre le niveau du puisard et le point de versement de row étant de 35 mètres ?
^ , . 2nX/ 2X15X0,40 ^^
On a pour la vitesse v «= — — — == — '^^~ *= ®'^»
iris F«=900D«X HX t? = 900 X 0«.<|.0576 X 25 X 0,20 = 259 kUog. 20. Pour exprimer cette puissance en chevaux, il faut diviser par 75 et l'on a
„ 259,20 ^ ^ ^^ F= — — =8chev. 56.
1* Quelle est la quantité d'eau élevée par cette pompe en 10 heures de travail
Ea admettant d'après la formule (338) le volume effectif V,
V » 0,6 D' / ou y » 0,6 X 0,0576 X 0,40 » Om-c. 188 par coup de piston.
Et le volume par minute,
V«Om.c. 138 X 15 = 0,207, et par heure
V = 0,207 X 60 = 12in.c. 420.
Le volame d'eau élevé en 10 heures est donc
V = 12ne. 420 X 10= 124m.c. 20.
1» Quel diamètre faut-il donner à une pompe pour élever 12^ 42 par heure, en admettant que la vitesse du piston soit de Om 20 par seconde et sa course om 40, et qie la distance du niveau du puisard au point de versement de Feau soit de 25 mètres ?
La formule précédente relative au volume effectif par coup de piston ou
V«0,6D«X/, la tmisfonne en
m COURS RAISONNE
Or, le volume I2ni.c. 42 correspondant à un travail d'une heure devient par miniite
Ce dernier se réduit par coup de piston à
= Oinc. 138,
car la vitesse du piston par seconde ou 0in20 x 60 » 12 m par minute et 12 7 0,40 = 30 oscillations simples ou 15 coups effectifs par minute.
Omc. 138 Par conséquent : D' =
l/0mc.I38
d'où = ^ -— = 0m24.
PRESSE HYDRA^ULIQUE.
338. La presse hydraulique est une application de la pompe aspirante et foulante; elle consiste en un izros piston renfermé dans un corps de pompe qui est mis en communication par un tuyau avec une autre pompe d'un diamètre très-petit. I^e grand pisM est attaché à un plateau destiné à comprimer ou écraser des substances quelconques.
La pression que la base du petit piston exerce sur Feau, lorsqu il baisse, se transnwt par l'intermédiaire du fluide contenu dans le tuyau, à la base du grand piston; eti comme elle est égale sur chacun des points des deux bases , son effort total sur chaame d'elles est en raison de sa surface : de sorte que si les diamètres des deux pistons sont dans le rapport de 1 à 5, Feffort exercé sur le grand, qui peut à son tour s'exercer sur d'autres corps , sera 25 fois plus grand que celui qui a été fait sur le petit. Admettons qu'un homme agisse avec une pression de 30 kilog. à l'extrémité d'un levier de l" de long ; et que le point de ce même levier, auquel tient la tige du petit piston, ne soit qu'à O'"0o de l'autre extrémité où est le point d'appui : le bras de le\ier de la puissance sera 30 fois plus considérable que celui de la résistance, et l'effort au grand piston sera évidemment de 25 X 30 X 20= 15000, effort pareil à celui de 500 hommes agissant à la fois.
11 y a donc, dans une presse hydraulique, à considérer deux avantages, l'un liydroetstique et le second mécanique, avantages de puissance, mais avec diminution proportionnée de vitesse dans la marche du gros piston.
L'avantage hydrostatique est dans le rapport de la surface du petit au grand piston, l'avantage mécanique est dans le rapport du bras au levier. On construit sur ce principe des presses hydrauliques très-puissantes et capables d'exercer des pressions de 4 à 500,000 kilog. et plus sur le plateau du gros piston.
CALCULS ET DONiNÉES SUR L'HYDRAULIQUE.
DÉPENSES d'eau PAR DIVERS ORIFICES.
339. I^ dépense ou le volume d'eau fourni dans un temps donné, varie suinmt' la vitesse de l'eau , et dépend de la surface et de la forme de l'orifice d'écoulement.
f'ilesse à fa sur/ace. — Ja vitesse de l'eau à la surface d'un canal ou d'une rivièfe dont on veut déterminer la dépense , s'obtient en jetant dans le plus fort eounDt on on plusieurs bois flotteurs en bois légers , sous forme de disques de 80 millîmèlns de
diamètre environ; on obsei*ve alors, avec une montre à secondes, le temps que mettent ces flotteurs a parcourir une distance prise aussi étendue que possible sur la partie la plus régulière du cours d'eau ; puis on divise Tespace parcouru par le temps exprimé en secondes , le quotient donne en mètres la vitesse à la surface du courant.
Exemple : Supposons que Tespace parcouru par chacun des flotf eurs soit de 50 mètres CD 85 secondes , quelle est la vitesse à la surface du courant?
Si la vitesse n*est pas la même dans toute la longueur du canal, on emploie, pour la déterminer en un lieu désigné , un moulinet ou une roue très-légère , dont les palettes trempent très-faiblement dans Teau , puis on multiplie le nombre de révolutions qu'elle fait dans une minute, par sa circonférence moyenne , celle qui correspond au milieu de h partie plongée; le produit exprime alors Tespace parcouru dans une minute, et en divisant par 60, on a la vitesse à la surface du courant par seconde.
Exemple : Supposons que le moulinet, dont la circonférence moyenne égale 1"*5, fasse 120 révolutions dans une minute , quelle est la vitesse du courant?
