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Expériences diverses snr ces Systèmes
Quand une colonne liquide oscillante descend alternativement au-dessous du niveau de Teau à épuiser, si une soupape laisse entrer cette dernière sans lui permettre de retourner dans le puits d'où elle est sortie, elle se joint à celle qui est en oscillation. Une machine qui semble, au premier aperçu, n'être destinée qu'à élever Teau au-dessus du niveau du bief supérieur, peut, ainsi, être transformée en appareil pour les épuisements. On en verra plusieurs exemples dans la suite de cet ouvrage. J'en dis ici quelques mots seulement pour montrer comment j'ai été conduit à l'idée de tirer un liquide de toutes les profondeurs au moyen d'une chute d'eau.
En 1834, j'inventai un moyen de produire, avec une chute motrice d'une hauteur donnée, des oscillations d'une amplitude indéfinie^ et c'est un des principes pour lesquels l'Académie des sciences m'a fait l'honneur de me décerner le prix de mécanique en 1839. Je montrai, d'ailleurs, dans le Mémoire présenté à l'Institut en 1837, qu'on pouvait aussi, en vertu du principe dont je viens de parler, tirer de l'eau d'une profondeur quelconque en théorie^ c'est-à-dire en supposant que l'appareil put avoir d'assez grandes dimensions pour
que les oscillations, malgré les résistances passives, descendissent assez bas.
La première idée qui se présentait après celle d'enfoncer à une grande profondeiu: Torigine des oscillations était de disposer à cette profondeur la soupape d'arrêt d'un bélier aspirateur de Montgolfier plus ou moins modifié. Mais, par la raison même qu'elle était une conséquence de la première, quoique je la retrouve dans des feuilles que j'ai écrites depuis longtemps, j'y avais fait d'abord, je l'avoue, peu d'attention, le système précité, remarqué par l'Institut, me paraissant beaucoup plus intéressant au point de vue de la science. De sorte que j'ai indiqué officiellement pour la première fois l'idée de tirer l'eau d'une profondeur quelconque au moyen de l'aspiration résultant de la vitesse acquise d'une colonne d'eau partant d'assez bas, dans un travail présenté à l'Académie des sciences le 12 octobre 1857 et dont un extrait seulement est imprimé dans ks Comptes rendus, le manuscrit étant, d'ailleurs, resté au secrétariat.
J'ai publié ce principe dans d'autres écrits cités par M. Chemin. Le Mémoire de ce savant ingénieur, que je vais d'abord reproduire a été inséré dans les Annales des ponts et chaussées en 1879, et en 1880 dans la Revue universelle de H. de Guyper. Depuis qu'il est publié, M. Chemin a construit cet appareil en employant un tuyau d'aspiration de 0»,3 de diamètre, ce qui augmente encore l'utilité de ses expériences. J'attache au jourd'hui autant d'importance aux idées immédiatement applicables dans beaucoup de circonstances^ qu'à celles dont l'originalité plus tranchée parcdt appelée à avoir, dans l'avenir, des applications peut-être plus intéressantes. C'est à M. Chemin qu'appartient Thonneur d'avoir réalisé ce nouveau bélier aspirateur, après m' avoir consulté sur divers détails On sait combien il y a de rechorches délicates à faire pour construire une machine nouvelle, même avec les conseils de l'inventeur, et j'espère qu'on appréciera toute l'étendue du service qu'il a rendu ainsi à la science et à l'industrie. Il me parait,
d'ailleurs, utile de présenter ce Mémoire à la suite de mon travail sur les écluses. Il fixera mieux, peut-être, les idées sur la manière dont les choses pourraient être modifiées, si Ton ne craignait pas d'employer une ou plusieurs soupapes pour introduire alternativement de Teau du bief inférieur dans le sas au lieu de se servir pour cela d'un tube mobile, qu'il n'est pas aussi facile de rendre automatique pendant le remplissage de l'écluse, tandis que ces soupapes fonctionnent toujours d'elles-mêmes. Mon système d'écluses avait, d'ailleurs, constaté sur une très grande échelle, qu'on pouvait se passer, pour un bélier aspirateur, du réservoir d'air dilaté proposé par Montgolfler.
« Mémoire sur un Nouveau bélier aspirateur de M. de Galignt pouvant tirer Veau de toutes Us profondeurs, par M. 0. Chemin, ingérdeur des ponts et cfiaussées.
« Exposé. — La machine dont il va être question a pour but de permettre de faire d'une manière facile, économique et surtout automatique^ les épuisements dans des conditions déterminées, en employant Tean comme forée motrice. Son principe repose sur l'idée déjà bien ancienne d'utiliser la force vive d'une colonne liquide mise en mouvement dans un tuyau.
« Imaginons que l'eau venant d'une source située à un niveau supérieur s'écoule par un tuyau d'une certaine longueur et prenne dans ce tuyau une vitesse fonction de la hauteur de chute. Si, à un certain moment, nous interrompons la communication avec l'eau supérieure, nous aurons dans le tuyau une sorte de pbton liquide, animé de la vitesse dont on vient de parler, qui tendra à continuer son mouvement et dont la force vive est susceptible d'être transformée en travail mécanique utile^ si on sait l'employer d'une manière convenable.
Le bélier hydraulique élévatoire est une des premières tentatives, couronnées de succès, que l'on ait faites pour utiliser la force vive de l'eau dans ces conditions. On sait toutefois que pour ces machines, même avec les perfectionnements qu'elles ont reçus dans
ces derniers temps, il ne faut guère compter sur an rendement de plasde 50 p. iOO.
« C'est seulement en 1847-48, que nous voyons utiliser pour la première fois la force vive de l'eau pour faire les épuisements. Un remarquable mémoire de M. l'ingénieur en chef Leblanc (1) fait connaître les moyens qu'il a employés pour réaliser cette idée. Nous indiquerons plus loin les différences essentielles et bien tranchées qui distinguent son bélier de la machine que nous allons décrire.
« Dans les nombreux et intéressants mémoires qu'il a publiés sur les divers points de l'hydraulique, M. le marquis de Galigny, Correspondant de l'Institut, a indiqué d'autres moyens de tirer parti de cette force. Il croit être le premier qui ait employé les phénomènes de succion pour faire fermer alternativement les soupapes analogues à celles dites d'arrêt du bélier élévatoire. Il parait que Montgolfier et ses successeurs ne comptaient pour cela que sur la percussion de l'eau. Les phénomènes de succion étudiés et employés par M. de Caligny pour faire fonctionner les soupapes annulaires ou autres de plusieurs de ses moteurs hydrauliques ont changé l'état de la question, et permis aux ingénieurs qui se ?ont occupés du bélier hydraulique de profiter de ses découvertes. C'est dans la lecture de ses travaux que nous avons trouvé ce qu'il y a d'essentiel dans l'idée de la machine actuelle, comme nous l'expliquerons plus loin (voir le compte rendu des séances de l'Académie des sciences du 12 octobre 1857, l'année 1866 du journal de mathématiques de M. Liouville, et le Bulletin de la Société philomathique du 3 mai 1866). C'est grâce à ses savants conseils et à son expérience, que nous avons pu surmonter les quelques petites diflScultés que nous avons rencontrées, et arriver aux résultats dont nous allons rendre compte.
tt Description. — La machine figurée dans le dessin ci-joint (pi. VU, fig. 1) se compose de trois parties :
a La première est une caisse longue ou tuyau vertical A d'assez grande section transversale, amenant l'eau motrice.
« La seconde V, qu'on pourrait appeler l'appareil de distribution, est une autre caisse prismatique de petite dimension, percée de irois orifices et qui s'adapte à la partie inférieure de la caisse A, de manière à devenir solidaire avec elle.
a La troisième est le tuyau évacuateur 0, dans lequel se mouvra
(1) « Actuellement inspecteur général.
à an moment donné la colonne liqaide dont il s'agit d'utiliser la force vive.
a La caisse A est en bois. Elle a la forme d'un prisme rectangulaire. Elle est surmontée d'une partie de plus large section, formant une sorte de bâche ou réservoir B, où Ton fait arriver, par un moyen quelconque, l'eau de la source dont on dispose. Une de ses parois est disposée de manière à former un trop plein qui entretient la constance du niveau dans B, et permet d'envoyer hors de l'enceinte à épuiser l'eau qui pourrait venir de la source en quantité plus abondante qu'il n'est nécessaire pour le fonctionnement de la machine.
a L'appareil de distribution V s'applique, comme nous l'avons dit, à la partie inférieure de la caisse A au moyen de tire-fond et liens de fer. 11 est également en bois. 11 a été rendu indépendant de la caisse, de manière à pouvoir encore être employé, quand la hauteur de l'eau motrice et par suite celle de A change, en raison des circonstances où l'on se trouve obligé de faire des épuisements.
a Les trois orifices dont il est percé sont les suivants :
« 1^ L'oriiice G d'admission de l'eau motrice. 11 a un diamètre un peu supérieur à celui du tuyau évacuateur ; il est en outre évasé, aCn d'éviter le phénomène de contraction pour la veine liquide qui le traverse. Il est fermé par une soupape métallique G, reposant sur une rondelle métallique H, qui forme le pourtour de G et sur laquelle elle a été préalablement rodée soigneusement, de manière à donner une fermeture hermétique. Dans notre appareil d'expérience, la rondelle était en fer et la soupape G était formée d'une plaque de laiton. Gette dernière porte en son centre un boulon K, fixé sur elle par deux écrous et terminé par un œil dans lequel s'accroche une vergette métallique L, dont nous indiquerons plus loin le rôle.
« 2^ L'orifice £ d'admission de l'eau à épuiser. Il a les mêmes dimensions que le précédent et présente le même évasement.
« Il est percé, soit dans la partie verticale de la caisse V et en face du tuyau évacuateur 0, comme le représente le dessin, soit à la partie inférieure. Le choix entre ces deux positions sera déterminé par les circonstances où l'on se trouve. L'orifice est fermé par une soupape à charnière placée intérieurement et s'ouvrant de dehors en dedans.
t Z^ L'orifice D forme l'entrée du tuyau évacuateur 0, qui conduit au dehors, aussi bien l'eau motrice que l'eau que l'on épuise. Il a le même diamètre que ce tuyau et présente également un évasement
poar faire disparaître la contraction de la veine liquide. Comme l'indique le dessin, le tuyau 0 se recourbe pour traverser le batardeau formant paroi de Tenceinte à épuiser, et va déboucher dans Teau qui entoure extérieurement ce batardeau. Il faut remarquer^ en passant, qu'on pourra lui donner telle forme que suggéreront les besoins de la pratique, sans rien changer aux résultats, à la condition toutefois que les coudes qu'on pourra être obligé de faire aient un rayon assez grand.
a Noos avons dit plus haut que la soupape G d'admission de l'eau motrice porte en son centre un boulon K, sur Tœil duquel s* accroche la tringle L. Cette dernière vient s'attacher, à sa partie supérieure, en I, à l'une des extrémités d'un levier S qui porte un contre-poids R à l'extrémité opposée. Le point d'articulation du levier est dépendant de la caisse Â, comme le montre le dessin. Un taquet, fixé sur la paroi de la caisse B, permet de régler la course du levier et, par suite, celle de la soupape G.
« Jea de l'appareil. — Ces préliminaires posés, voici comment l'appareil se met en marche et fonctionne.
« L'appareil de distribution V plonge dans l'eau à épuiser, dont le niveau est figuré en X sur le dessin. L'eau motrice, venant de la source, remplit la caisse A 6 jusqu'au niveau du trop plein en B. En appuyant sur l'extrémité R du levier, on soulève la soupape G suivant la verticale, grâce aux guides M, N, qui règlent la direction de la tige L. Le contre-poids R la maintient alors dans cette position.
a L'eau motrice s'écoule entre la soupape G et son siège H, presse la soupape F qu'elle maintient appuyée sur l'oriGce E et s'écoule par le tuyau évacuateur 0. Mais, quant au bout d'un instant, généralement très court, l'eau a pris la vitesse la plus convenable que les conditions de maximum de rendement permettent de lui donner relativement à la hauteur de chute, il se produit dans la partie annulaire, comprise entre G et H, une diminution de pression considérable. La cause de ce fait parait tenir en grande partie au phéno* mène des ajutages cylindriques.
« Cependant, il résulte d'expériences que nous avons faites, que la dépression est plus considérable que celle qui se manifeste dans l'expérience de Venturi (1). Quoi qu'il en soit, la pression tant hy-
(1) « Le phénomène de succion, employé ici pour faire fermer automatiquement la soupape G, est susceptible d'èlre employé avec avantage dans un certain nombre de machines hydrauliques. Dans ses
drostatique que dynamique de Teau motrice snr la face supérieure de G donne naissance à un effort d'autant plus considérable que la surface de G est plus grande. Cette force tend à appliquer G sur son siège, et, en raison de l'articulation de la tige L au bout du levier S, ce mouyement se produira en surmontant la résistance qu'oppose le contre-poids R. Celui-ci sera alors soulevé, s'il a été convenablement déterminé, et la soupape G viendra fermer Toritice C. C'est pour que cette fermeture soit toujours complète et hermétique que la tige L est mobile dans Tœil de K. De cette manière, on fait disparaître tous les défauts du mode de fermeture qui pourraient résulter de la non verticalité des guides M, N.
« La communication de l'eau motrice avec 0 est donc interrompue. Le contre-poids R se détermine très facilement par tâtonnements, de manière que cette interruption se produise sans cboc appréciable. Cette condition se réalisera d'autant mieux que la section de A sera plus grande relativement à celle de C. Ajoutons, en passant, que ce mode de fermeture présente une telle sensibilité, que quelques grammes en plus suffisent pour empêcher l'eau de ramener G sur son siège, et c'est cette sensibilité même qui permet de faire le réglage de manière à éviter les chocs.
« Nous avons donc actuellement, dans le tuyau évacuateur 0»une masse liquide d'un volume égal à celui du tuyau, masse animée d'une vitesse fonction de la hauteur de chute et aussi de la durée
nombreux mémoires, M. de Galigny a indiqué les principes de plusieurs de ces machines, nouvelles et fort simples, et ot le fonction- Dément du système, dépeadaut d'interruptions régulières d'écoulement d'eau, est assuré aulomatiquemeot par l'application judicieuse de cet effet de succion. Nous reviendrons à un autre moment sur quelques applications que nous en avons faites aux travaux publics.
ce Ou conçoit toutefois que, si Ton a de grands orifices à fermer alternativement, la disposition que nous avons appliquée pourrait avoir des inconvénients au point de vue de l'herméticité de la fermeture, surtout si la hauteur de l'eau, au-dessus de G, devenait considérable; car, au moment de l'interruption de l'écoulement, la soupape pourrait se gondoler sous la pression de l'eau.
« M. de Galigny a indiqué un autre dispositif dont nous donnons ici le croquis, fig. 2 et 3, et qui remédie aux défauts que nous signalons. Le clapet de fermeture est une soupape annulaire analogue à celle des machines de Cornouailles et dont le jeu se comprend à l'inspection seule de la figure qui la représente. Le contre-poids peut être noyé si l'on dispose d'un espace assez considérable.
de récoulement de Teau motrice, quand rinterruption se produit avant que Teau ait acquis toute la vitesse que peut lui communiquer la hauteur de chute. Cette sorte de piston liquide tend à continuer son mouvement en vertu de la vitesse acquise et à faire le vide derrière lui à la manière d'un piston rigide. C'est cette propriété du vide effectif produit dans son appareil, qui est utilisée par M. Leblanc pour faire monter l'eau à épuiser depuis le puisard jusqu'au point où elle rencontre l'eau motrice et est entraînée à la suite de cette dernière. Nous indiquerons plus loin les inconvénients de cette disposition.
« Dans le dispositif actuel, le vide qui tend à se produire continue à augmenter la force qui maintient G sur son siège, mais, en même temps, la soupape P est soulevée et l'eau à épuiser entre d^elle-méme dans Y et passe immédiatement dans le tuyau 0. La masse de cette eau, qui sera ainsi entraînée, dépend de la quantité de travail mécanique susceptible d'être fournie par l'eau en mouvement dans 0, de la différence de niveau de l'eau à l'intérieur et à l'extérieur du batardeau, du diamètre du tuyau évacuateur et, par suite, des frottements qui s'y produisent. On voit, d'après cela, qu'au bout d'un certain temps, d'ailleurs très court, cette quantité de travail sera dépensée, tant pour vaincre les résistances passives dans le tuyau que pour faire monter une certaine quantité de l'eau à épuiser en dehors du batardeau qui la contient.
<i Ce mouvement d'entraînement mécanique de l'eau peut, jusqu'à un certain point, dans cette période de la marche, se comparer, pour le cas qui nous occupe, à celui de l'eau oscillant dans les deux branches verticales d'un syphon quand, par suite d'une cause quelconque, l'eau contenue dans la branche intermédiaire a reçu un mouvement dans un sens déterminé. Nous indiquons ici ce rapprochement parce qu'il permet de justifier certaines dispositions que suggère l'expérience. Quand une première oscillation sera arrivée à son point d'élévation maximum, il tendra à se produire une oscillation correspondante en sens inverse. L'eau contenue dans le tuyau évacuateur, prenant un mouvement en sens contraire, commencera par fermer la soupape F; en même temps, elle agira sur la face inférieure de la soupape G pour tendre à lui imprimer un déplacement de bas en haut Cet effet sera aidé et accompagné par l'effort produit par le contre-poids H : la soupape G se soulèvera, l'écoulement de l'eau motrice recommencera comme précédemment et la môme série de phénomènes se reproduira indéfiniment, tant que l'eau motrice arrivera en assez grande quantité pour
luaintenir à pen près constant le niveau dans B. Nous disons à peu })rès ; car nous avons eu l'occasion d'observer que des variations dans ce niveau n'empêchent pas la continuation du mouvement automatique^ quand elles ne se produisent pas dans des limites trop étendues en dessus et en dessous du niveau constant de B. Disons également que la course de la soupape est très courte. Dans les expériences que nous avons faites et dont nous parlerons plus loin, elle a varié entre 0»*,004 et 0»,006.
« Comme on le voit d'après ce qui précède, il suffit d'une simple mise en marche pour que l'appareil continue ensuite à fonctionner de lui-même sans l'intervention d'aucune personne. Nous devons ajouter que, le plus souvent, la mise en marche n'est pas même nécessaire. Dans la série d'expériences que nous avons faites, nous avons vu généralement le mouvement se produire de lui-même quand, le tuyau évacuateur étant rempli, le contre-poids S avait au préalable été déterminé de manière à être très peu inférieur à l'effort qui se produit sur la face supérieure de la soupape G. Celle-ci éprouve comme une série de tressaillements après lesquels le mouvement s'établit franchement. Cet effet se manifestait d'une manière bien marquée quand, le tuyau 0 étant plein, on remplissait la caisse AB d'eau motrice jusqu'en B, niveau du trop-plein.
« Des considérations qui conduisent au principe même de la machine, il résulte à priori qu'il faut pour le rendement maximum que la longueur de la colonne liquide motrice, et par suite celle du tube évacuateur où elle se trouve, soit assez grande. C'est ce que conGrme l'expérience. Pour bien s'en rendre compte, il faut se rappeler d'abord qu'il résulte des études de M. de Caligny, sur les oscillations dans les tuyaux, un principe essentiel pour ce dont il s'agit. En effet, ce savant a établi d'une manière bien nette, aussi bien dans son Mémoire sur ce sujet (Journal de Liouville, t. III) que dans ses applications ultérieures, qu'il y a toujours avantage (c'està-dire dans des limites très étendues, pourvu qu'elles ne conduisent pas à des vitesses trop petites), à augmenter la longueur de la branche intermédiaire qui réunit les deux tuyaux où l'eau oscille. La diminution des carrés des vitesses compense sensiblement l'augmentation de longueur. Si donc les résistances passives sont proportionnelles à ces carrés, les résistances locales, telles que celles des coudes, sont diminuées. Mais les résistances supposées par Prony, proportionnelles aux simples vitesses, changent l'état de la question quand les vitesses deviennent trop petites, et c'est ce qui arrive quand les diamètres sont trop petits. M. de Caligny a indiqué
(dans les Comptes rendus de TAcadémie des sciences, i«' mai 1876) les principes an moyen desquels on peut calculer la longueur qui conduit au maximum de rendement pour des conditions données, ainsi que le débit le plus convenable pour une cbute d*eau et des diamètres déterminés. Il résulte de son étude que ces éléments dépendent du travail perdu pour faire fonctionner les soupapes à chaque changement de période.
« Expériences. — Les premières expériences que nous ayons faites remontent à Tannée 4876. Elles avaient eu lieu à propos des fondations d'un pont sur la Mayenne, dans un bief oh nous avions à notre disposition de Tean roulant à 2 mètres environ en contrehaut de celle qu'il s'agissait d'épuiser. L'appareil très imparfait que nous essayâmes nous donna des résultats satisfaisants au point de vue de Teffet produit; mais sa marche n'était ni régulière ni automotrice.
« Depuis nous les avons reprises avec le dispositif actuel en utilisant l'effet de succion que nous a indiqué M. de Galigny et en plongeant, suivant son conseil, l'appareil de distribution dans l'eau à épuiser. Nous avons opéré dans des conditions assez variées, mais surtout avec des tuyaux évacuateurs de 0",04 et 0*,07 de diamètre. (C'étaient les seuls que nous eussions à notre disposition.) Nous parlerons plus spécialement des dernières expénences faites avec des tuyaux de 0",07.
« Nous ferons remarquer au préalable que celles-ci, quoiqu'exécutées dans des conditions relativement assez bonnes, sont encore loin de donner les meilleurs résultats qu'on puisse attendre^ à cause de la section encore assez faible des tuyaux. On conçoit, en effets qu'en augmentant les diamètres, on diminuera les résistances dues aux frottements, et que, par conséquent, la quantité de travail moteur utilisé augmentera. Les résultats qu'on va donner doivent donc être considérés plutôt comme un minimum du rendement sur lequel on devra compter, que comme l'expression définitive de ce rendement quand on opère sur des masses d'eau plus considérables et avec une machine comportant des tuyaux de plus grand diamètre.
« Nous espérons pouvoir justifier pleinement cette assertion par les expériences dont nous allons bientôt nous occuper sur des tuyaux de C^jlS de diamètre.
a Celles que nous avons exécutées ont été faites à l'établissement des eaux de Laval. La boite prismatique A avait pour section un carré de O^fib de côté à Tintérieur. L'appareil de distribution
s^emboitait à sa partie inférieure, comme Tindique, planche Vil, le dessin de la figure i, et le joint était soigneusement garni pour empêcher toute fuite. La section intérieure avait 0"^,20 de côté ; elle était également carrée. La soupape G avait un diamètre de 0"^,14. La section d'écoulement des orifices G et E avait 0^^,08 de diamètre; celle des ajutages 0»,10. La soupape F était formée d'une plaque de cuir fort, rendu solidaire avec une plaque de tôle qui lui donnait de la rigidité et lui permettait de mieux s'appliquer sur le pourtour de l'orifice à fermer.
« La diff'érence de niveau entre l'eau à épuiser et le point de dé* versenvent de l'eau motrice mélangée à l'eau épuisée entraînée a varié entre 0™,40 et 1*^,20. La hauteur de chute de l'eau motrice, c'est-à-dire la différence entre le niveau B, et le point de déversement de 0 a varié de 0"»50 à 1",50. Nous avons fait plus spécialement un grand nombre d'expériences avec une hauteur d'épuisement de O^B^GO et une hauteur de chute de 0™,70 à 0^,85. Nous avons obtenu dans ces conditions une série de résultats très concordants entre eux et qui nous montrent le rendement variant entre 0,70 et 0,80, soit en moyenne 0,75.
ce Avec une chute motrice de 0^,70 et une hauteur d'épuisement de 0™,60 nous avions en moyenne trente battements par minute, c'est-A-dire trente ouvertures et autant de fermetures de la soupape G ; de telle sorte que, dans ce cas, le nombre de battements indiquait d'une manière sensiblement exacte la quotité du temps employé pour épuiser un volume d'eau déterminé.
« Avec une longueur de tuyau évacuateur de 8"*, 50 qui correspondait à peu près au maximum d'effet utile, nous épuisions en moyenne 42 litres par minute, soit 2°*^,520 à l'heure. Nous avons plus spécialement étudié la machine avec les dimensions et dans les conditions que nous venons d'indiquer, parce qu'elles se rapprochent sensiblement de celles qui se rencontrent dans un cas pratique de travaux auquel nous voulons l'appliquer sous peu.
« Discussion et conclusioiis. — Pour les cas ci-dessus indiqués, la machine proprement dite, c'est-à-dire la caisse AB et l'appareil de distribution V, coûtait de 22 à 30 francs. Les tuyaux 0 étaient en zinc, les coudes en tôle, et d'une valeur de 3 francs le mètre courant. On voit par là combien cette installation est peu coûteuse et avec quelle facilité le tout peut être exécuté par les ouvriers môme les moins expérimentés. Le seul point un peu délicat et où sa construction demande un peu de soin, consiste dans le rodage de la soupape G sur la rondelle H. Et encore cette
opération se fait-elle avec une très-grande facilité^ avec nne machine à percer ordinaire, comme en ont maintenant les moindres forgerons de campagne. C*est da reste de cette manière que noos avons obtenu une fermeture hermétique de ToriBce C.
« La machine peut donc s*exécuter partout et pour ainsi dire sans frais. Les ingénieurs qui ont à faire des travaux nécessitant des épuisements ont généralement dans leur matériel des tuyaux de pompe Letestu de différents diamètres. Ces tuyaux, dont quelques-uns sont flexibles, se prêtent admirablement à constituer les évacuateurs, en sorte qu'il n'y a réellement à faire exécuter, et par suite à payer, que les caisses A et V et leurs accessoires. En outre, comme il ne se produit pour ainsi dire pas de chocs dans le fonctionnement, la machine n'est soumise à aucune autre cause de détérioration que l'usure, et toutes les pièces qui la composent sont tellement rudimentaires qu'elles peuvent être fabriquées et remplacées partout. M. de Caligny nous a fait quelques observations relativement à la grandeur de la caisse Y, dont les dimensions pourraient être réduites de manière à éviter une légère perte de force vive. Nous lui avons représenté que ces dimensions tenaient tant aux circonstances particulières de construction qu'aux matériaux mêmes que nous avons employés, et qu'en outre les dispositions prises avaient pour but de rendre le transport de l'appareil plus facile en permettant de le démonter aisément.
« Nous dirons maintenant, en quelques mots, quelles sont les différences essentielles qui distinguent cette machine de toutes celles qu'on a essayées jusqu'ici, en suivant le même ordre d'idées. Quoique Montgolfier ait indiqué lui-même le principe d'un bélier aspirateur devant servir aux épuisements, il ne parait pas qu'il ait jamais réalisé sa conception. Hachette avait aussi décrit, dans son Cours de machineSj deux dispositifs spéciaux qui ne paraissent pas avoir été employés dans la pratique.
« C'est à M. Leblanc que revient l'honneur d'avoir, pour la première fois, construit un appareil à marche automatique et fonctionnant d'une manière régulière. On trouvera dans les Annales des ponts et chaussées (1858, 1" semestre, p. 75) la description complète de l'appareil qu'il a employé, ainsi que le résumé des résultats qu'il a obtenus. Les galeries de l'École des ponts et chaussées renferment également un modèle à petite échelle du bélier, tel qu'il a fonctionné dans la pratique.
ce Nous ne reviendrons pas ici sur le détail de cette machine ; nous ferons seulement remarquer :
M 1<^ Qu'elle nécessite remploi d'une cloche à air qui n'existe pas dans notre appareil ;
« 2<* Que la colonne liquide motrice se trouve séparée de la colonne aspirée, et qoe, de Taveu même de l'inventeur, ces deux colonnes, en se rencontrant^ donnent naissance à une série de chocs avant que i'eau à épaiser soit mélangée à l'eau motrice et entraînée par elle ;
a Z^ Que c'est le vide produit à l'arriére de la colonne liquide motrice, quand la soupape d'admission est fermée, qui donne naissance au mouvement ascensionnel de l'eau à épuiser : d'où résulte immédiatement cette conséquence, que ce bélier ne pourrait épuiser l'eau à une profondeur supérieure à la hauteur d'une colonne d'eau faisant équilibre à la pression atmosphérique ;
u 4^ Que l'installation du bélier de M. Leblanc exige une place assez grande, que la dépense est assez considérable, eu égard à la nécessité d'avoir une cloche à air, des joints hermétiques, et qu'en raison de la multiplicité de ses organes le transport de cet appareil devient compliqué et dispendieux, à cause du volume et do poids des pièces, du démontage et du remontage, qui exigent de grands soins.
« Dans le Mémoire précité, on ne donne pas de résultats de mesures de rendements. On constate seulement qu'avec un modèle an dixième le rendement était de 33 p. 100.
(c Les quelques remarques que nous venons de faire montrent bien, à priori^ que le rendement ne saurait être bien considérable.
• Tout choc est une perte de force vive et, par suite, de travail disponible. Or, il y a choc à la soupape d'arrivée de l'eau, choc à la soupape d'arrêt^ choc de la colonne motrice avec la colonne aspirée.
u Une autre cause de perte de rendement se trouve dans la disposition même de l'appareil. Le tuyau qui amène l'eau à épuiser contient, à chaque période de marche, un certain volume de cette eau : il faut donc à chaque fois dépenser une certaine quantité de travail pour mettre en mouvement la colonne liquide que contient ce tuyau. Enfin le rendement doit encore se trouver diminué en raison de la trop faible longueur des tuyaux qui contiennent l'eau motrice en mouvement.
tt Dans la petite machine que nous venons de décrire, la plupart des inconvénients que nous signalons ont disparu. Tous les organes sont réduits au dernier degré de simplicité : nous n'avons plus de
cloche à air. L^appareil de distribution V plongeant directement dans le liquide à épuiser, cette dernière y entre sans choc. La colonne liquide ne se trouvant plus divisée, le réservoir d'air devient inutile, puisqu'on n*a plus de précautions à prendre contre les effets de l'inertie d'une colonne liquide, comme dans le bélier de M. Leblanc. L'eau à épuiser pénètre ici immédiatement dans le système, où elle n'a qu'à suivre l'eau en mouvement. C'est one simple veine liquide, et non une colonne proprement dite qui entre. En outre, point essentiel, l'épuisement peut se faire à toute profondeur et quelle que soit la hauteur de chute de Teau motrice. Ce n'est plus ici la pression atmosphérique seule qui fait pénétrer l'eau à épuiser dans l'appareil. Dans le Bulletin cité plus haut de la Société philomathique^ M. de Caligny s'exprimait ainsi : a Si une colonne liquide est en mouvement de bas en haut, quelle que soit la hauteur de cette colonne, quand on fermera un robinet à l'extrémité inférieure, il en résultera une succion, et, si une soupape s'ouvre à cette extrémité dans l'eau d'un puits, une cer> taine quantité de cette eau sera épuisée, quelle que puisse être sa profondeur, pourvu que cette extrémité plonge dans l'eau convenablement (1). »
« C'est le principe que nous appliquons ici.
Remarquons que notre machine tient peu de place, qu'elle se monte et se démonte avec la plus grande facilité et sans exiger de précautions bien grandes pour les joints, enfin que son rendement est très-considérable et comparable à celui des meilleures machines hydrauliques.
« Il faut observer que la machine fonctionne également bien quand l'extrémité du tube évacuateur 0 ne plonge plus dans l'eau, mais débouche purement et simplement dans l'air. Il suffit alors de lui donner l'une des deux formes indiquées en pointillé, planche VU, figure 1. Nous avons fait une série d'expériences dans
(1) « Nous ne voulons pas nous étendre trop longuement ici sur lea différences bien tranchées qui existent entre notre machine et celle de M. Leblanc : M. de Caligny a bien voulu entretenir TAcadémie des sciences de nos recherches au point de vue de Tapplication pratique des principes énoncés par lui, et des expériences auxquelles elles nous ont conduit. On trouvera dans les Comptes rendus de TAcadémie (séance du 7 janvier 1878), une assez longue note de ce savant, où il fait l'historique de la question au point de vue de ses recherches propres.
ces conditions, et nous avons trouvé que le rendement n'était pas sensiblement changé.
« Ainsi qu'a résulte de Texposition qui précède, la machine que nous venons de décrire pourra être employée avec utilité (et avantage au point de vue de la dépense) toutes les fois qu'on se trouvera dans les conditions indiquées au commencement de cette note, c'est-à-dire quand on aura de Teau en q uantité sufQsante avec une certaine hauteur de chute, et sa propriété caractéristique consiste en ce qu'elle peut tirer de l'eau d'une profondeur quelconque, quelle que soit la hauteur de chute. Nous avons dit plus haut qu'avec Ù^j^O seulement de chute nous avions eu une marche parfaitement régulière. En étudiant cet appareil, nous avions surtout en vue de l'appliquer aux épuisements que demandent les fondations de certains ouvrages d'art, les réparations à faire aux risbermes sous la chute des barrages, aux radiers des écluses, aux crapaudines des portes. Sous une forme éminemment portative, elle pourra se prêter à toute espèce d'épuisements dans les villes pourvues de distributions d'eau. Elle marche encore avec la plus grande régularité quand on lui fait aspirer de l'air au lieu d'eau. En la rendant portative, elle pourrait donc servir à retirer l'air vicié de certains endroits, notamment à enlever les gaz délétères des puits et fosses d'aisance.
« En résumé, cette machine est peu coûteuse, peu encombrante, se monte et se démonte sans difQcuité ; elle a l'avantage de pouvoir s'exécuter partout, de se transporter facilement, d'être automotrice et surtout de pouvoir tirer l'eau d'une profondeur quelconque, ce que ne faisaient pas les béliers aspirateurs connus jusqu'ici.
« Laval, le 12 mars 1878.
