MOTEURS. — ROUES HYDRAULIQUES

(Planche 36.)

398. La roue hydraulique représentée fig. 1 est à aubes planes emboîtées dans un coursier concentrique et recevant Feau en déversoir un peu au-dessous de son centre.

Elle consiste en plusieui*s couronnes parallèles A, dans lesquelles sont encastrés les coyaux B en bois qui portent les aubes ou palettes C. Lorsque ces couronnes sont en fonte , comme on l'a supposé dans cet exemple , elles sont fondues avec des bras ou croisillons D, et avec leur moyeu E, pour se fixer par des clavettes a sur un arbre F, également en fonte.

La tête du coursier G, qui enveloppe la partie inférieure de cette roue, est formée d'une pièce en fonte H , appelée col de cygne, qui s'emboîte sur la charpente transversale I , et scellée dans les deux murs latéraux ou bajaifen. Contre ce col de cygne s*appuic la vanne plongeante J en bois, au-dessus de laquelle s*écoule une certaine épaisseur de lame d'eau qui se déverse successivement sur toutes les aubes de la roue pour la faire tourner dans le sens de la flèche. La rotation de cette roue hydraulique se transmet par la roue droite K, montée sur le bout de son arbre F, à un pignon en fonte L, dont l'arbre de couche communique avec les machines à mettre en action.

En donnant ce modèle , nous avons eu en vue d'examiner ce moteur, nonseulement sous le rapport du dessin proprement dit , mais encore aooi le

rapport du levé, de la cooBtruction et de l'éUblUsemeiit de la roue, du coursier et de ^on vaunage.

coirsnucTioN st btablissbment de la roub, coursier et vannage.

Le coursier G est construit en pierres de taille dont les joints latéraux concourent au centre o de la roue, et assises sur un massif en moellons. Toute cette maçonnerie est faite en mortier de chaux hydraulique, et jointoyée en ciment romain. Dans certaines localités le coursier est en briques ou en pierres meulières et quelquefois en bois. La surface concave apparente du coursier doit être exactement cylindrique et concentrique à la circonférence extérieure de la roue ; aussi, avant de mettre celle-ci en place, il faut préalablement dresser cette surface, ce qui se fait soit à Taide d*un faux arbre, soit à Taide de l'arbre môme qui porte la roue. Voici comment :

L- arbre F, muni de ses tourillons (146), est placé à la hauteur exacte qu'il doit avoir, et mobile dans des coussinets ajustés sur des plaques de fonte assises et fortement boulonnées sur tes murs latéraux.

On monte sur cet arbre les couronnes A , qui se relient au moyeu par huit bras ; on adapte à l'extérieur de ces couronnes, mais d'une manière provisoire seulement, deux rayons ou montants en bois, qu'on relie par une large règle ou planche dont l'arête extérieure est limitée au rayon exact de la roue et bien dressée parallèlement à son axe. On comprend qu'en faisant tourner l'arbre sur ses coussinets , l'arête extérieure de la planche engendre une surface cylindrique qui est justement celle que doit avoir le coursier ; on peut donc aisément, en se guidant avec cette règle , donner à cette surface la forme exacte qui lui convient.

La partie inférieure du coursier se prolonge à partir de la verticale o 6, suivant un plan bc légèrement incliné jusqu'au delà de la roue, pour faciliter l'écoulement de l'eau.

La charpente I, qui couromie la maçonnerie du coursier, et qui reçoit le col de cygne H , est aussi cintrée intérieurement comme le coursier, afin de permettre à la vanne de s'approcher le plus près de la roue : le col de cygne H, qui forme la crête du coursier, est en fonte plutôt qu'en bois et en pierre, comme exigeant beaucoup moins d'épaisseur pour résister à la pression de l'eau. Le sommet du col de cygne se trouve au-dessus du niveau de l'eau, à une distance verticale déterminée par la plus forte épaisseur de la lame d'eau que l'on veut admettre sur la roue. Cette lame d'eau varie essentiellement suivant le volume d'eau à dépenser et la largeur que l'on peut donner à la roue. La maçonnerie forme , en avant du col de cygne , une cavité M, destinée à loger la vanne et à permettre d'y descendre au besoin pour nettoyer le fond ; la surélévation de cette maçonnerie a pour effet d'empêcher les corps Dottants, arbres, branches, etc., indépendamment d'un grillage placé en avant , d'arriver jusqu'à la vanne.

nt COURS RAISONNÉ

f ^ vanri'r plongeante se compose de deax fortes planches de chêne assem- M''f!«. ;i T4\x\Mv^:-i et languettes, et plus épaisses vers le milieu qu'aux extrémiré^. quand u larzf ur de la roue dépasse 1 mètre 50 centimètres. L'inclinaison d»- r»tt»- \arine J est déterminée par une ligne perpendiculaire à l'extrémité du n V (Ai o /, tracé vers le milieu ou les deux tiers de Tépaisseur de la lame d'eau; elle e^t mobile dans deux poteaux en bois N , entièrement encastrés dans les murs latéraux ; sur sa partie supérieure sont agrafées des équerres en fer destinées à recevoir à charnières deux crémaillères droites en fonte 0, qui s'élèvent jusqu au-dessus de la charpente P. appelée chapeau de vanne, et qui relie les deux poteaux N. Ces créIlliiUâne^ ^i^foient d un côté sur des rouleaux à joues A , qui leur servent de fniâf*^ H engrènent de l'autre avec des pignons droits g, montés sur ïx mftne iif i>xizontal. Ce dernier se prolonge d'un bout du cfAé du MtiaBtfaf iki Zisai^ , p*.Mir porter la roue dentée Q , avec laquelle engrèoe b ^^ sun^ âx i rse Ton peut manœuvrer à volonté de l'étage sopênear. i 'uAt tuK iK^ai^eile ou volant à main, montée sur son axe vertical- Ce muin'sneac wmec ie rvader la position de la vanne, et par suite l*épfifi»ear Âf u umv nu 7ttK$e >ur elle, comme d'interrompre au besoin

Là cooTJaihf A Âf tt ^'^ '<=^' '^ fonte, on a dû, pour en réduire le poids jotiat dw 'H.'wii;- ' mfffJtfw des evidements i , comme le montrent Télé- ^:ïùi}a. tk. i. e« a î*f,-c:i:e . Si. i. f«iite suivant la ligne circulaire 1-2. On y a êsafetnecrt rw^în- «* 3>xtù«s pour recevoir les queues ou tenons des

oov'jai R. ....

L^rnxw 'ji :•:« t*-'*^' "^ oHitre-aubes , comme on le voit sur la partie

nferiettrY A' ^i f ii '-^^ ^'^ "^ ^^* ** '*^*" lorsque la dépense d'eau et par suite

[ eisiLs!«r *v a *wb!u- ;^'. wtsje i\ir-Jes.<us la vanne est peu considérable, les

yriax ^H^ :rvsv,HX*^ ^< JetvïSîk^nt trf'S-peu les couronnes extérieurement;

" - -iaad w ,viycrjr rv !a n.Hxe no porte pas de contre-aubes , ce qui a lieu

^ L» .. 'ttm^ î yii -î ivir suite ropaisseur de la lame sont considérables,

• - N> i' rt -^ ,vvic:\ B se prv^longenl notablement en dedans des cou- ^*^ \w«t,m«* « "^J <ut»iv^ i la partie supérieure de la fig. 1. Dans Tun

JBjco "jcitrx- .js- 1'^ qu^HH-s d^*s iwaux sont toujours dirigées suivant ^^''" ,» nxi .vttvvarvtît au ivntrt* de la roue, et retenues aux couronnes *^ ^«1 ii^c<v-s :ti 'Vr . vïu^^lviuofois. pi^ur faciliter rajustement des coyaux ^ ■*r^'af\*tt£K>^ J»^ ■^'** ^**^ ^^** rtulK^ller dans des mortaises fennées, on les ^'^ ^^ ^ uv'ov- i >«:-•" J^' ^f ^^* ^*^^^^' • comme le montrent les fig. 3 et 4 , en j|U>i*,* J <' ^^ --^ ^^^ ^^ ^^^^^^ j^^ ,^^j^^. p^j. ç^ dernier ajustement , on évite

* '* ' »^-.»tr5es s<hU on lK>is. on est nécessairement obligé de les L.>»^^ jj^^^.x i\ir«n-s viuo Ton aîteK^mble à tenons et à mortaises fig. 5 et 6,

t^v .-*• ^■^^'=^'' ^^ -^ ^ ^^^^ ^^^ HiqH'*^*'^^'» ^*^' chaque côté, des cintres en fer mince ^< AH»* '^**''^**^'"''^^.,,\^.; ^h; jvir J^^ boulons, et de l'autre par des clavettes dont ^^ii ^-i'* ; ^'^ ,^'i^/;c rviiiH*«^H heiuont des deux parties de la couronne. Dans

ce système les coyaux sont ajustés à queues et à clavettes , comme rindiqaent les 6g. 7 et 8, et les bras en chêne sont assemblés à tenons avec la couronne, et reliés par des brides, comme le montrent les fig. 9 et 10.

I..es aubes C de la roue sont formées de planches de chêne ou d*orme, que l'on flxe sur les coyaux B, par des boulons /.

Les contre-aubes S, s*appuient sur le bout des aubes et contre les fonçuresS^ et se clouent sur de petits tasseaux en bois m. L'espace libre réservé entre le bout de l'aube et la fonçure sert au dégagement de l'air. Lorsque les aubes sont prolongées, elles sont nécessairement formées de plusieurs planches mises bout à bout.

MO. Tracé de la roue hydradlique. — Les explications que nous venons de donner, font comprendre les particularités relatives à la construction de la roue, du coursier et de son vannage. Le dessinateur doit alors en faire le tracé en procédant de la manière suivante. Il place le centre o de la roue à la rencontre de deux lignes qui se coupent à angle droit, et décrit de ce centre un premier cercle avec un rayon égal à celui de la roue et du coursier; il divise alors cette circonférence en autant de parties égales qu'il y a d'aubes. Ce nombre doit toujours être divisible par celui des bras de la couronne, afin de ne pas être gêné pour le placement des coyaux ; de chacun des points de division , il tire des lignes concourant au centre et qui représentent le côté des coyaux sur lequel s'applique chaque aube. Il trace ensuite les deux cercles qui expriment la largeur de la couronne , puis le contour entier d*un coyau et de son aube, suivant les dimensions cotées, il indique de même la clavette et les boulons ; il obsene alors que pour compléter le dessin , il lui suffit de tracer une suite de circonférences passant par le centre des boulons, par les extrémités de l'aube , du coyau , de la contre-aube et de la clavette. Quant à l'aube et aux bras de la couronne , ainsi qu'aux engrenages de transmission , il doit se reporter au tracé et aux explications concernant ces organes ; il en est de même du mouvement de la vanne, qui se compose aussi d'engrenages, dont il a fait également les études.

401. Projet d'one roue hydraulique. — S'il s'agit de faire le projet de construction d'une roue hydraulique, analogue h celle que nous, venons de décrire, il suffit de connaître la hauteur de la chute et la dépense d'eau ou le volume disponible par seconde, et de recourir aux calculs et règles pratiques qui accompagnent ce texte, pour déterminer, d'une part, le diamètre et la largeur de la roue, puis la profondeur, l'écartement des aubes, et par suite le nombre de celles-ci. En recourant également aux tables et notes relatives à la résistance des matériaux ( m* chapitre ) , on complète les autres dimensions pour l'arbre, ses tourillons, la couronne et ses bras.

L'étude d'une telle roue se trouve simplifiée si on observe que certaines dimensions, telles que l'épaisseur des aubes, la section des coyaux et des couronnes, le diamètre des boulons, etc., et celles du vannage, ne varient pas sensiblement et qu'on peut s'en rapporter, à cet égard, complètement

tn COURS RAISONNE

à celle indiquée sur le dessin, qui lui-même est relevé d*aprè8 Texécution.

&02. Levé d'une koub hydraulique. — f^ levé d'une roue hydraulique établie est très-simple si on observe que les mêmes pièces se répètent, et qall sufBt d'avoir les dimensions de Tune d'elles ; ainsi, par exemple» après avoir mesuré le diamètr<3 et la largeur totale de la roue à l'aide d'une longue règle, et compté le nombre d'aubes, celui des couronnes et des bras, on prend le croquis et les cotes d'une seule aube , de son coyau et de ses attaches, on relève de même la section d'une couronne et de l'un de ses bras , et enGn celle de l'arbre et du moyeu.

Les détails indiqués flg. 2 à 10 montrent bien les principales parties détachées à relever séparément avec l'indicalion des cotes correspondantes. La fig. 20 est une section transversale d'un des bras D, en fonte, près du moyeu.

Le levé du vannage consiste à faire une section des poteaux de vanne et de leur chapeau , et de la vanne elle-même, puis un détail d'une des crémaillères de son pignon et de son i ouleau, comme de la roue et de la vis sans Gn ; quant à l'inclinaison de la vanne et des poteaux, on a vu qu'elle était déterminée par des perpendiculaires au rayon passant vers le milieu de l'épaisseur de la lame d'eau «'i la circonférence de la roue. On peut au reste la déterminer à l'aide d'un fil à plomb abaissé de l'une des arêtes du chapeau de vanne jusque vers le niveau de l'eau, et en mesurant la distance horizontale r^, du 01 à plomb, a l'une des faces du poteau, et la hauteur verticale ri; une règle disposée suivant l'inclinaison du poteau et descendue jusqu'au col de cygne , peimet toujours de mesurer la distance du sonuiiet de celui-ci, soit par rapport à la ligne horizontale prolongée rs, soit par rapport au chapeau de la vaone : pour avoir d'une manière exacte la distance horizontale r s, que l'on peut d'ailleurs supposer à une distance quelconque au-dessus de l'eau, et que l'on trace d'op> dinaire sur l'un des murs latéraux du canal d'arrivée d'eau , il est convenable de se servir d'un niveau à bulle d'air ou autre. (PI. l'^)

Pour pouvoir relever exactement le col de cygne et le coursier, on est presque toujours dans l'obligation d'établir en amont un batardeau qui permette de mettre à sec toute la tète du coursier, et d'enlever d'une part la vanne et de l'autre quelques aubes de la roue. Nous pouvons remarquer que ce travail peut être évité, en sachant que la hauteur et l'épaisseur du col de cygne sont à très-peu près toujours égales à celles indiquées Gg. 11 , et en se rappelaot que les joints des pierres de taille , des moellons ou briques , dont le coursier peut être formé , concourent au centre de la roue.