APPAREILS DIVERS POUR ÉPUISEMENT

Tous les moteurs hydrauliques sont réversibles et peuvent se transformer en appareils élévatoires, si on leur applique un moteur capable de les faire fonctionner. Tous peuvent donc se transformer en machines d'épuisement, et nous allons les passer rapidement en revue.

Siphon. — Nous rappellerons d'abord le principe du siphon :

Deux réservoirs À et B sont réunis par un tube deux fois recourbé; c’est ce tube qui constitue le siphon; on commence par l’amorcer, c’està-dire par le remplir de liquide. La discontinuité dans la colonne ne saurait se produire, car le vide se formerait immédiatement et le liquide viendrait combler ce vide en vertu de la pression atmosphérique, pourvu toutefois que la hauteur de la petite branche fût inférieure à la colonne d'un baromètre fait avec le même liquide, soit 1033 s’il s’agit de l’eau, et 076 s'il s’agit du mercure.

La colonne restera donc continue, mais nous dirons en outre qu'elle prendra un mouvement uniforme de À vers B. En effet, considérons, par exemple, un point de la branche horizontale, et ‘appelons À la hauteur de la branche A, H celle de B, et À’ la hauteur de la pression atmosphé-

rique; ce point ou plutôt cette section du tube reçoit à droite une pression À —h, et à gauche une pression À —H.

La différence H — À agit de droite à gauche, c'est-à-dire de À vers B.

On trouvera la même différence en tout point de la colonne.

Donc celle-ci se met en mouvement, et, si elle est de section constante, elle prend une vitesse uniforme, sans quoi le vide se produirait en certains endroits, ce qui est impossible. :

On peut admettre que la vitesse d'écoulement est celle due à la hau-

teur de chute, soit v— ÿ2g(H—4), en ayant soin de la diminuer de l'effet du frottement, qui est proportionnel à la longueur du siphon.

Le siphon est un appareil séduisanf par sa simplicité et il est naturel qu'on ait songé à l'appliquer aux épuisements pour travaux publics, dans les cas où il.est possible de faire déboucher le tuyau abducteur des eaux à un niveau inférieur à celui qu'elles prennent dans la fouille. Ces cas sont plus fréquents qu'on ne le croirait au premier abord: ils se présentent pour les ouvrages à flanc de coteau, pour ceux qu’on établit à l'amont d'un barrage, pour les galeries souterraines inclinées vers l'intérieur du sol.

Ainsi, nous avons concouru à l’établissement, ou plutôt à la tentative d’établissement d’un siphon destiné à enlever les eaux du fond d'une galerie de 300 mètres de profondeur environ, légèrement inclinée sur l’horizontale; la branche d’appel À avait donc 300 mètres de longueur, et commençait par une crépine plongée dans un puisard. A la sortie, le siphon, composé de tuyaux Chameroy, suivait le coteau incliné à 30° et se rendait au fond d’une auge en bois, dans laquelle l’eau s'accumulait pour se déverser à la surface. L’extrémité du siphon ne peut déboucher à l'air, lorsque sa section devient notable, parce que la colonne liquide se divise, l'air monte à l’intérieur et l'appareil ne tarde pas à se désamorcer.

On dispose à chaque bout du siphon des robinets qui permettent de modérer la vitesse d'écoulement, de manière à rendre constant le niveau du puisard; dans une grande exploitation, il serait possible de rendre automatique la manœuvre de ces robinets.

Malheureusement les siphons ainsi installés fonctionnent pendant quelques minutes, puis se ralentissent et finissent par s'arrêter; il s’introduit toujours un peu d'air par les joints et par les crépines et, en admettant que les joints soient parfails et les puisards profonds, l'eau qui circule dans le siphon, se trouvant à une pression hydrostatique inférieure à la pression atmosphérique, abandonne une partie de l’air et des gaz qu'elle tient en dissolution. Cet air s’accumule au sommet du siphon, il commence par rétrécir la section d'écoulement, et finit par l'obstruer tout à fait.

Il est un moyen simple de remédier à cet inconvénient, c’est d'installer

au sommet du siphon une tubulure avec pompe aspirante à air qu'un enfant manœuvre.

On peut encore, lorsque les circonstances s’y prêtent, recourir à un éjecteur à vapeur semblable à celui que nous avons décrit pour l’amorçage des pompes rotatives; cet éjecteur est monté sur le coude du tuyau comme on le voit sur la figure 39.

Si même on pouvait se procurer de l’eau sous pression, on pourrait substituer à l’éjecteur à vapeur un éjecteur à eau qui fonctionnerait de la même manière et qui serait alimenté par une conduite de diamètre minime. L'éjecteur à eau n’est autre qu’une modification de la trompe catalane; l'application en a été faite par M. Maurice Lévy au siphon demi-circulaire, accolé à la voûte d'un pont passant par-dessus le

VAPEUR, mm 3e —— ————————————— ErVE Li (ass

Fig. 39.

canal Saint-Martin à Paris, et destiné à conduire au collecteur le produit des égouts de Bercy. Le siphon a 8 mètres de flèche; les trois trompes placées à son sommet sont capables d’enlever tous les gaz que dégagerait le passage de 2 mètres cubes d'eau par seconde et de faire l'amorçage en six minutes. |

L’amorçage étant fait par les trois trompes À, B, CO, une d'elles suffit à l’entretenir; la dépense de l’eau qui est prise sur une conduite de distribution indiquée en pointillé, s'élève à 300 ou 350 mètres cubes par vingt-quatre heures. Un flotteur actionne automatiquement la valve de prise d’eau de la trompe et l'ouvre plus ou moins suivant que le volume d'air accumulé augmente ou diminue.

Afin d'empêcher l’arrivée dans les trompes des eaux sales du siphon, l'aspiration se fait par une cheminée à cloison centrale; l’appel d'air suit le chemin marqué par les flèches et il faudrait que les eaux débordassent au sommet de la cloison pour pénétrer jusqu'en A.

L'appareil a réussi. Il est à remarquer que l’amorçage devient presque inutile en cas de grande averse, lorsque le débit et, par suite, la vitesse sont considérables; les bulles d’air sont entrainées par le courant. Il y

a là une indication susceptible d’être utilisée dans les siphons d’épuisement; en augmentant dans une certaine mesure la longueur de la branche descendante, sauf à réduire le diamètre des tuyaux, on augmente la vitesse et on diminue le volume des gaz qui s'arrêtent au sommet.

A Reims, le bassin des sources de la distribution est relié au puisard des machines élévatoires par un siphon de 375 mètres de long, de 0"50 de diamètre, fournissant en été 8,000 mètres cubes d'eau par jour. Le

— mm

siphon (figure 3, planche 10) présente quatre sommets et, en chacun d'eux, il porte une ventouse; après quelque temps de marche, les gaz accumulés aux sommets ralentissent le débit ; alors, on ferme les vannes d'extrémité du siphon. on ouvre les ventouses et on remplit le siphon à l'aide d'une prise d’eau spéciale branchée sur la conduite ascensionnelle. Cette opération se fait tous les huit jours et dure deux heures. En 1880, M. Lamandière, ingénieur de la ville, se proposait de poser des pompes à air sur chaque ventouse pour évacuer l’air accumulé sans interrompre la marche du siphon.

On voit que, grâce à ces divers procédés, le siphon peut devenir un engin pratique d’épuisement.

Chapelet. — Le chapelet, incliné ou vertical, se compose d'une chaîne (figures 41, 42) dont chaque maillon porte en son milieu une planchette rectangulaire dont le plan est normal à celui de la chaîne. La chaîne est sans fin, et elle s’enroule à ses extrémités sur deux roues qu'on appelle hérissons ; c'est sur la roue supérieure que le moteur agit, et la roue inférieure est entraînée par la chaîne. Celle-ci, en montant,

s'engage dans le tuyau, dont la section est la même que celle des planchettes, de sorte que l’eau emprisonnée entre les planchettes consécutives s'élève avec elles,

Cet appareil, qui jouit d'une certaine célébrité, est d'un rendement faible, car les pertes d’eau sont considérables, surtout, lorsque le chapelet est construit tout entier en bois, comme on le faisait autrefois. Avec un engin très soigné, on peut arriver à produire un travail d’élévation égal à 0,69 du travail moteur.

Perronet et les ingénieurs de son temps ont fait grand usage des chapelets, notamment aux fondations des ponts de Neuilly et d'Orléans.

À Neuilly on s’est servi de chapelets verticaux de 15 pieds de long, plongeant de 3 pieds dans l'eau, mus par quatre hommes relevés toutes les

Fig. 41. deux heures et agissant sur les manivelles du hérisson supérieur; il fallait douze hommes par jour et on obtenait un débit de 1,380 muids par vingt-quatre heures (3,700 hectolitres). Perronet ne tarda pas à substituer aux chapelets une roue à godets mue par une roue pendante installée dans le courant de la rivière et il réalisa ainsi une grande économie.

De ETAT.

Chaîne-pompe. — Le chapelet français a été dans ces derniers temps perfectionné en .

Angleterre. La chaîne très solide porte une série de disques, qui s’engagent en remontant Fig. 42.

dans un tube en fonte ou en fer émaillé. Les disques sont formés d’une rondelle de caoutchouc comprise entre deux rondelles en fer de moindre diamètre, que l'on serre plus ou moins. La poulie motrice du haut reçoit son mouvement d'une machine à vapeur.

On voit que rien n’est changé en principe; mais, grâce à une construction et à un ajustage soignés, grâce surtout à l'emploi des disques en caoutchouc qui donnent une fermeture presque hermétique, on est arrivé à un rendement considérable que l’on garantit de 80 p. 100.

Plusieurs de ces chaînes-pompes ont été établies en Angleterre pour des distributions d’eau et pour des épuisements de mines.

Des constructeurs français en ont construit également divers modèles qui sont de trop petite puissance pour être utilisés dans les épuisements.

Noria, — La noria (figure 43) semble avoir pris naissance au moyen âge dans les pays soumis à la domination arabe. C’est une chaîne à

ae dont le fonctionnement se comprend à la seule inspection de la gure.

C'est un! engin très simple et très facile à monter; dans les pays chauds, on remplace la chaîne par une corde tressée et les seaux en bois ou en métal par des poteries.

Le rendement de cet appareil, lorsqu'il est bien construit, peut être de 50 à 60 p. 400 ; bien des pompes ordinaires n’en donnent pas autant, et la noria a pour elle la facilité de la construction, de l’entretien et des réparations.

La noria est en usage dans plusieurs industries comme appareil élévatoire ; ainsi, dans les moulins, la farine est montée d'un étage à l’autre par des norias, formées d'une courroie en cuir sur laquelle sont fixés de petits augets en cuir.

Dans la noria, comme dans le chapelet, c'est sur le tambour supérieur qu'’agit la force motrice.

La noria peut rendre de grands services dans les épuisements de longue haleine; c'est un bon instrument, simple, à grand rendement. Nous avons vu précédemment que, pour mettre à sec la fouille des bassins de radoub de Marseille, fouille exécutée à l'abri d'un bâtardeau, on avait eu recours à deux norias avec godets cubant un hectolitre, donnant un débit de 6 litres à la seconde. La noria était mue par une machine de 20 chevaux.

Fig. 43. Au canal Saint-Louis, on s'est

servi, dans la fouille de l'écluse,

d'une noria élevant l'eau à 42 mètres de hauteur totale, mue par une

machine de dix chevaux. « Cette noria a rendu d'excellents services.

Elle était peu sujette à dérangements; elle montait les eaux les plus

chargées de sable tout aussi bien que les eaux les plus claires; elle dra-

guait même un peu son puisard. Aussi les épuisements de l'écluse n'ont-ils jamais été interrompus un instant. »

Écope hollandaise. — Tout le monde connaît l’écope ordinaire, employée surtout à enlever l’eau des bateaux. Les Hollandais ont donné à cet engin de grandes proportions; ils en ont fait une auge oscillante

qui plonge dans le canal pour s’emplir et se relève pour déverser à l’autre bout l’eau dont elle s’est chargée.

Fig. #4.

Le mouvement oscillatoire lui est communiqué par un balancier que des hommes manœuvrent avec quelques tiraudes.

Roue à seaux. — Nous citerons encore, comme appareil élévatoire susceptible d’être employé dans les irrigations, la roue à seaux que re-

présente la figure 45. Le fonctionnement en est bien facile À saisir, et le calcul peut se faire sans peine. Il est à remarquer qu'il existe une perte de travail assez sensible, due à la surélévation qu'il faut donner aux seaux ou godets ‘pour que l'eau se déverse. Il est facile d’atténuer cette déperdition.

La roue à godets était l'appareil de prédilection de Perronet qui s’en est beaucoup servi aux ponts de Neuilly et de Mantes. et qui lui communiquait son impulsion à l’aide d'un arbre actionné par une roue

pendante mue par le courant même

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