POMPES ROTATIVES

Pompe de Dietz. — La première pompe rotative connue est celle de Dietz, qui ne mettait en jeu aucun principe nouveau, ainsi qu'on va le voir :

La figure 27 en représente une coupe : elle se compose d'un cylindre (aa) communiquant d’un côté avec le tuyau d'aspiration T, de l'autre avec le tuyau d'ascension T'. Dans l'axe de ce cylindre fixe est un arbre tournant (c) qui entraîne avec lui un autre cylindre, traversé à frottement doux par des palettes ppp”... normales à sa surface. Sur les fonds du cylindre (aa) est fixé un excentrique dd, intérieur au cylindre mobile, et une lame métallique extérieure à ce cylindre (b); cette lame laisse donc libres les orifices d'aspiration et d'ascension.

Considérons la palette p; elle est poussée par l’excentrique d, de manière à rester toujours au contact avec la lame; elle forme donc un vase qui va sans cesse s'agrandissant, et qui se remplit d'eau puisque le vide ne peut se produire.

Les palettes p’ et p” sont immobiles pour le moment et maintiennent l'eau; mais la palette p” rentre dans le cylindre (b), le vase qu'elle fermait se rétrécit, et l’eau s'en échappe pour monter dans le tube T'.

Cet appareil ingénieux est très compliqué, d'un ajustage difficile; il demande beaucoup de soins et d'entretien, et, en somme, n'est guère pratique. Dans ces derniers temps, toutefois, la pompe Greindi à piston rotatif a donné de bons résultats, mais ne s’est point propagée.

Pompes à force centrifuge. — Il a complètement disparu et cédé la place aux pompes à force centrifuge, inventées par Appold. Ces pompes ne sont autres que des turbines élévatoires; elles sont identiques aux ventilateurs à aubes courbes.

Une petite roue à aubes courbes tourne sur son axe avec une grande vitesse; au centre de cette roue débouche un tuyau d'aspiration; elle est entourée d'une capacité fermée, de laquelle se détache latéralement un tube d’ascension. Le liquide compris entre les aubes prend une vitesse de rotation croissante à partir de l'axe; sous l'influence de la force centrifuge, il comprime les molécules situées à l'extérieur de la roue. Le liquide étant poussé vers la circonférence, le vide tend à s'établir au centre, et par suite il se produit un appel ; l’eau du réservoir inférieur s'élève donc dans le tuyau d’ascension, et si les proportions sont convenablement choisies, il s'établit un courant ascendant continu.

Il importe de donner aux aubes une courbure convenable, car des expériences ont montré que le rendement d'un appareil, atteignant

70 p. 100 avec des aubes courbes, pouvait tomber à 25 p. 100 avec des aubes planes.

Ïl importe aussi, comme dans les ventilateurs, d’envelopper la turbine dans une capacité assez large pour éviter les tourbillonnements, les réflexions et les chocs du liquide qui s'échappe de la circonférence.

L’admission de l'eau se fait par le centre au moyen d'un large tube d'aspiration; la vitesse à l'entrée doit être aussi réduite que possible; peut-être même y aurait-il avantage à disposer des surfaces directrices.

La vitesse de progression du liquide entre les aubes va en augmentant à mesure qu'on s'éloigne du centre; pour obtenir un débit constant, et pour éviter les remous et les pertes de charge, il serait donc bon de réduire progressivement la section comprise entre deux aubes consécutives, ce à quoi on arrive en donnant aux aubes la forme de languettes dont la largeur va en diminuant vers la circonférence extérieure.

A l'Exposition universelle de 4855, on remarquait seulement deux ou trois spécimens de pompes centrifuges ; en 1867, on pou- Ras vait constater déjà la rapide ex- Fig. 28. tension prise par cet appareil, ce qu'expliquent la simplicité du mécanisme, l’absence de pièces pouvant se détériorer par le travail, enfin la facilité de la commande.

Un écueil sérieux dans le fonctionnement de la pompe centrifuge consiste dans l'introduction de l'air soit par les presse-étoupes de l’axe, soit par les joints de l'enveloppe, soit enfin par le tuyau d'aspiration lui-même, qui amène avec l’eau une plus ou moins grande quantilé d'air. Get air s’'accumule au centre de l'appareil, y acquiert une tension capable de faire équilibre à la pression atmosphérique, et la pompe cesse alors de fonclionner. Pour remédier à ce grave inconvénient, qui a été primitivement le principal obstacle à la propagation de la pompe centrifuge, les constructeurs ont imaginé différents systèmes.

Il existe plusieurs grands constructeurs de pompes rotatives tant en France qu'à l'étranger; c’est la pompe Dumont que l’on rencontre le plus souvent sur nos chantiers de travaux publics et que nous allons décrire :

Le corps de pompe est une grosse lentille creuse en fonte formée de deux coquilles boulonnées "=; la turbine mobile R est montée sur l’ar-

bre Q qui reçoit son mouvement de la poulie G, actionnée par la courroie d'une machine motrice. La turbine R comprend six aubes courbes à largeur décroissante comprises entre deux joues latérales; trois de ces aubes sont prolongées jusqu’au moyeu de l'arbre moteur.

La turbine étant animée d’un mouvement rapide de rotation, le vide tend à se faire à la partie centrale, l’eau est aspirée par le tuyau C qui se

Fig. 29.

bifurque en deux conduits d aboutissant à l’anneau central de la turbine; l'eau pénètre entre les aubes, y chemine et est refoulée par la force centrifuge dans le tuyau D.

Les conduits &, communiquant avec le corps de pompe, entretiennent

un courant d’eau dans les espaces annulaires k, et ce courant suffit à empêcher l’échauffement exagéré des tourillons.

Ïl importe de prévenir les rentrées d'air, qui, sous l'influence de l'appel au centre de la turbine, tendent à se produire par le presse-étoupes M; à cet effet, on a ménagé en avant du presse-étoupes un joint hydraulique annulaire que plusieurs petits trous à mettent en communication avec la chambre 4, afin qu'il soit toujours rempli d’eau.

Néanmoins, il arrive que des bulles d’air s'accumulent au sommet du

Fig. 30.

corps de pompe ; le Ro c leur livre passage et elles gagnent le tuyau de refoulement.

Pour mettre la pompe en marche, il faut l'amorcer, c’est-à-dire remplir d’eau le corps de pompe et le tuyau d’aspiration; on se sert à cet effet de l'entonnoir E muni d'un robinet.

L'arbre moteur doit être absolument à l’abri de toute oscillation, de tout déplacement; dès qu'il prend du jeu, des rentrées d’air se produisent et le fonctionnement de la pompe devient défectueux; aussi convient-il d'apporter les plus grands soins au montage, à la confection et au graissage des joints et coussinets. Des bagues I, placées de chaque

côté des coussinets H, s'opposent à tout déplacement longitudinal de l'axe.

Avantages et inconvénients des pompes centrifuges. — Les pompes centrifuges ont l'immense avantage de fournir un gros débit sous un petit volume; elles sont, en outre, d’une grande simplicité d'installation et

n'ont besoin que d'une place restreinte dans un puits ou dans une fouille; elles n’exigent qu’une

transmission élémentaire. Aussi est-ce un outil parfaitement approprié aux épuisements qui se présentent dans les travaux publics.

Il ne donne pas, en général, un rendement mécanique très élevé, mais cettecirconstance est en partie compensée par la diminution dans les dépenses de premier établissement etd’entretien. Du reste, la considération du rendement mécanique est, à nos yeux, d'importance très secondaire lorsqu'il s’agit d'épuisements; la question de savoir si Fig. 31.

l'on consommera cba- | que jour quelques kilogrammes de charbon de plus ou de moins est à peu près insignifiante ; la dépense correspondante est des plus minimes, comparée à celle qu'entraînent un chômage ou même une simple gène dans le chantier ; l'important est d'avoir un outil simple et puissant, qui inspire toute sécurité. | |

La pompe rotative ne peut être mue à bras d'hommes ou à l'aide d'un manège. Elle exige une vitesse qu'un moteur inanimé peut seul lui donner. Le moteur le plus commode est la locomobile; encore faut-il, comme nous le verrons plus loin, la choisir telle, qu'elle puisse imprimer à la pompe la vitesse voulue.

Elle ne se prête pas à un débit réduit et, lorsqu'on se sert d'une

pompe trop puissante, on est amené à la faire fonctionner par intermittence.

Enfin, sa puissance est limitée en tant que pompe foulante; elle ne convient pas à des hauteurs de plus de 20 mètres. Il est vrai que ces hauteurs ne se rencontrent guère dans les travaux publics.

Tuyaux d'aspiration. — Les tuyaux d'aspiration doivent remplir une condition capitale : l'étanchéité parfaite, sans quoi il se produit des rentrées d’air et l'appareil fonctionne mal, quelquefois même il s’arrête.

La profondeur d’aspiration au-dessous de la pompe ne peut guère dépasser 8 mètres; encore est-il préférable de se tenir notablement au-dessous de cette limite quand les circonstances le permettent.

Le diamètre du tuyau d’aspiration doit être au moins égal à celui de la tubulure d'aspiration du corps de pompe; il convient même de l’augmenter avec la longueur de l'aspiration, afin de diminuer les pertes de charge dans les tuyaux ; on sait que ces pertes de charge sont proportionnelles à la longueur du tuyau et au carré de la vitesse de l’eau. Il importe donc de réduire cette vitesse le plus possible, c'est-à-dire, pour un débit donné, d'adopter pour les tuyaux le plus grand diamètre possible. Les raccords entre deux diamètres différents doivent toujours être coniques. °

Pour les installations fixes, on se sert de tuyaux en plomb, en cuivre ou en fonte; pour les épuisements, on préfère les tuyaux en tôle galvanisée qui coûtent moins cher et sont plus maniables. On les fait par bouts droits de deux mètres et par coudes de divers rayons. Ils s’assemblent par des brides boulonnées; toutefois, quand il faut démonter souvent la conduite, comme cela arrive notamment dans les travaux à la mer, on se sert avec avantage de brides avec boulons à bascule, qui se montent ou se démontent en quelques instants.

Pour les épuisements, il est presque toujours indispensable de recourir à des bouts de tuyaux flexibles. On se servait autrefois de tuyaux en cuir, qui se courbaïent mal et se détérioraient très vite par les alternatives de sécheresse et d'humidité; on fait aujourd’hui des tuyaux en caoutchouc enveloppant une spirale en fil métallique, qui coûtent cher, mais qui donnent de bons résultats ; ils se courbent facilement sans s’aplatir et n'offrent, pour ainsi dire, aucun obstacle à l’écoulement des eaux.

Clapets de retenue et crépine. — L'amorçage par le procédé ordinaire de remplissage avec de l'eau n’est possible que si la colonne d'aspiration peut être fermée par un clapet. C’est ce qu'on appelle le clapet de retenue, et presque toujours le clapet de pied, parce qu'il est à la base de l'aspiration.

Le clapet des pompes Dumont est représenté par la figure 32 ; c’est un battant en caoutchouc armé de platines et logé dans une boîte tronc-conique qui se raccorde avec le tuyau d’aspiration; l'eau aspirée ne subit qu'une faible déviation et les pertes de charge ne sont pas grandes.

Tant que la pompe marche, le clapet reste soulevé ; dès qu'elle s’ar-

rête, il retombe sur son siège et retient l'eau de la colonne d'aspiration, ce qui dispense de recourir à un nouvel amorçage à chaque arrêt.

La boîte du clapet de pied est boulonnée sur la crépine, cylindre en tôle percé de trous assez nombreux pour que l'eau aspirée les traverse sans grande vitesse.

La crépine est indispensable pour empêcher l'introduction des cailloux et autres corps solides; on la loge dans un puisard au-dessous du niveau qu'il faut maintenir dans la fouille.

Les crépines des tuyaux d'aspiration doivent être toujours au-dessus du fond du puisard, afin d’aspirer le moins possible les sables et vases qui s'accumulent sur ce fond et que l’on doit draguer aussi souvent que cela est nécessaire.

Les tuyaux d'aspiration doivent être munis de clapet de pied, sans quoi l’amorçage de la pompe rotative devient impossible dès que la profondeur atteint 5 à 6 mètres. Cette profondeur limite est | d'autant plus faible que le tuyau d’aspiration est Fig. 32. plus long; et cela se conçoit, puisque les résistances sont proportionnelles à la longueur du tuyau; de plus, il faut que la pompe fonctionne comme machine pneumatique, de manière à aspirer l'air qui remplit le tube avant l'amorçage: comme telle, elle fonctionne mal; et, lorsqu'on a à la fois un tuyau d'aspiration très long et une hauteur d'aspiration de 5 à 6 mètres, l’amorçage, en admettant qu'on arrive à l’obtenir, se fait avec une lenteur excessive.

Le clapet de pied pare à cet inconvénient et met à l’abri des défaillances qui se produisent souvent dans le fonctionnement des pompes centrifuges.

Quand on est dans un terrain de sable ou de vase, on remplace la crépine par une lanterne à barreaux verticaux; elle convient surtout pour les grands débits, que la crépine ordinaire n’alimenterait pas sans des frottements notables.

Il faut éviter le plus possible l'introduction des corps solides dans les pompes, et, à cet effet, on doit prendre des précautions spéciales pour l'installation des puisards. On fait des puisards à parois en bois ou en tôle dans lesquels l’eau de la fouille arrive, non par le fond, mais par la partie supérieure en traversant un grillage; la crépine n'est pas exposée ainsi à aspirer le sable ou le gravier du voisinage. |

Dans certains cas, il convient même de couvrir le puisard afin de s’opposer à l'introduction des feuilles, des racines ou des algues et goëmons, lorsqu'on travaille à la mer : une racine, une algue peut suffire pour arrêter le fonctionnement de la pompe.

La boîte du clapet de pied peut être munie d’un regard; c'est une excellente précaution. En cas d'arrêt, on soulève la crépine et on visite en quelques instants le clapet, que l’on échange ou que l’on répare.

Anwrçage par un éjecteur à vapeur. — L'amorçage des pompes rota-

tives est une grosse sujétion. On l’a singulièrement facilité en appliquant