RÈGLES POUR LA DISPOSITION ET CONSTRUCTION D’UNE ROUE HYDRAULIQUE

Choix de la machine.

S’il s’agit do l’exploitation d’une usine au moyen de la force de l’eau, il faut se décider avant tout pour lu machine motrice qui réponde le mieux dans les circonstances données au but proposé. Si l’on est dans le cas de ne prendre en considération que le capital d’établissement qui peut être employé pour une entreprise, ainsi que la grandeur du cours d'eau, on peut dans la plupart des cas choisir une machine convenable si l'on se laisse guider par la règle suivante :

Soit :

K le capital d’établissement qui peut être dépensé;

H et Q la chute et la quantité ou dépense d’eau par seconde ;

N, > N„ un symbole qui indique que la force disponible se trouve en abondance;

N, — N» un symbole qui indique que la force disponible n’est suffisante qu'avec une utilisation très avantageuse.

Chute et qualité ou dépense d’eau H | Q

Roue hydraulique en bois.

Choix à faire

Roue bydrau- j rn l*

lique en fer. j r<*rb'ne-

au-dessous de 2 mètres

petite ou grande

K étant petite

1° K étant grande, H et Q étant constantes N. > N»

2° K étant grande, H et Q étant variables

K étant grande, H et Q constantes N. = Nn

entre 2 mètres et 6 mètres

au-dessous de 0’2 mètres cubes

K étant petite

K étant grande

dans aucun cas

entre 2 mètres et 6 mètres

entre 6 mètres et 12 mètres

plus grande que U'3 métrés cubes

petite ou grande

K étant petite et

1C étant grande et

N. = Nu

K étant grande et

N*> Nn

au-dessus de 12 mètres

petite ou grande

dans aucun cas

dans tous les cas 1

ROUES HYDRAULIQUES

Choix dune roue.

Dès qu’on s’est décidé pour l’établissement d’une roue hydraulique, il s'agit d'examiner qu'elle espèce de roue il faut appliquer dans le cas donné. Cette question peut être résolue, sans difficultés, au moyen de la figure 1, planche XXXIII, dans laquelle les chutes sont représentées dans la ligne supérieure et horizontale, les quantités d’eau (en mètres cubes par seconde) dans la ligne verticale à gauche. Les diverses lignes droites et courbes, qui Bont tracées dans la figure, indiquent les limites d’application des diverses espèces de roues ; la ligne A B indique la plus grande force de l’eau qui peut être utilisée par une roue hydraulique.

Afin de déterminer, au moyen de cette figure, le choix d’une rone, on cherche par les nombres horizontaux la ligne verticale qui correspond à la chute donnée ; ensuite, avec la série verticale, on cherche la ligne horizontale qui coïncide avec la dépense donnée. Le point d’intersection do ces deux lignes se trouve dans le domaine hydraulique de la roue à choisir. Si la chute donnée est par exemple de 3 mètres et la dépense d’eau de l'5 mètres cubes, ces données conduisent dans le domaine de la roue à palettes avec vanne à coulisse.

Effet utile des roues hydrauliques.

Dans la plupart des cas il est suffisant de déterminer l'effot utile d’une roue hydraulique d’une manière approximative, et surtout pour le calcul des dimensions d'une roue hydraulique.

Si les proportions des constructions, le coefficient de remplissage et les vitesses ne s’écartent pas beaucoup do ceux que l’on trouve dans les roues existantes bien construites, on peut admettre les valeurs suivantes pour le rendement, c’est-à-dire le rapport de l’effet utile et de l'effet absolu :

Rendement.

Roue en dessous 0 30 à 0-35

Roue avec coursier à contrecourbe . 0 40 à 0'50 Roue de Poncelet 0’60 à 0‘65

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Roue à palette avec vanne à déversoir 060 à 0 65

Roue à palettes avec vanne à coulisses 065 à 0 70

Roue à augets avec vanne à coulisses 0 60 à 0 70 Roue en dessus pour do petites chutes

de 3 à 5 mètres 0"50 à 0 60

Roue en dessus pour de grandes chutes au-dessus de 5 mètres 0 60 à 0 75

Dépense d'eau.

Si la dépense d’eau, qui doit agir sur la roue dans une seconde, n’est pas donnée immédiatement, il faut la calculer d’après l'effet utile quo la roue doit produire et d’après la chute. Avec les rendements du numéro précédent, on trouve la dépense Q (en mètres cubes par seconde) pour produire un effet utile de N. chevauxvapeur (75 kilogrammes) d’après les relations que voici :

Roue en dessous

Roue avec coursier à contrccourbe

Roue de Poncelet

Roue à palettes avec vanne à déversoir

Roue à palettes avec vanne à

coulisses

Roue d’arrière à augets avec vanno

à coulisses

Roue en dessus pour de faibles chutes au-dessous de 5 mètres

Roue en dessus pour des chutes au-dessus de 5 mètres

Q = 0175 ij " à 0187 ^

11 il

ROUES HYDRAULIQUES

Vitesse h la circonférence v des roues.

Les roues hydrauliques donnent un effet utile satisfaisant et no sont pas trop grandes si les vitesses à la circonférence ont les valeurs suivantes:

Vitcsao en mètres & la circoufdrcncc de la roue.

Roue en dessous v = 0 4 V/2gH

Roue avec coursier à contrecourbe v = 2 mètres

Roue de Poncelet v = 0'55 V/2gH

Roue à palettes avec vanne à déversoir. ... v — 14

Roue à palettes avec vanne à coulisses. ... v 16

Roue à augets avec vanne à coulisses .... v = l'5 Roue en dessus pour de faibles chutes .... v = 1*8 à l’5

Roue en dessus pour de fortes chutes v — 1 5

Rayon des roues R.

Les roues hydrauliques donnent un bon effet et ne sont pas trop chères si les rayons sont déterminés dans les limites suivantes :

Pour la roue en dessous suivant les localités R — 2, 3 à 3'5 mètres.

Pour la roue avec coursier à contrecourbo R — l'5 H à 2'5 H Pour la roue à palettes avec vanne à

déversoir R — 1-25 H à 1*5 H

Pour la roue à palettes avec vanne à coulisses R = à peu près H

Pour la roue à augets avec vanno à coulisses R = -g- H

Pour la roue en dessus

Généralement il faut prendre V = 2 v,

et dans ce cas ou a

Pour la roue de Poncelet

Remplissage des roues.

La mesure du remplissage d'une roue est le rapport m entre le

ROUES HYDRAULIQUES

volume de l’eau qui entre dans la roue dans une seconde et le volume des augets qui doivent recevoir cette eau.

Ce coefficient est exprimé par :

Le remplissage pour les roues à palettes ne doit pas être plus grand que et pour les roues à augets pas plus grand que -i- ; on a alors :

Pour les roues à. palettes :

m = à Peu Prè8 = T

Pour les roues à auge ts :

~ abv

Volume d'eau qui entre dans la capacité entre deux aubes consécutives ou dans la capacité d’un auget.

Si le coefficient de remplissage est connu, on trouve le volume d’eau en mètres cubes qui entre dans la capacité d’un auget si l’on multiplie cette capacité par le coefficient de remplissage. Ce volume d’eau est aussi exprimé par:

Rapport entre la largeur b et la profondeur a dune roue.

Par la comparaison d’un très grand nombre de roues exécutées, on trouve qu’on obtient des proportions qui coïncident avec les réalités quand on adopte les rapports suivants :

Pour roues à palettes:

Pour roues à augets:

La roue de Poncelet fait exception do cette règle.

ROUES HYDRAULIQUES

Détermination de la largeur b et de la profondeur a des roues.

Si l’on a déterminé d’après les règles précédentes m, v, , on

trouve par les formules suivantes la largeur et la profondeur d’une roue:

b = V'STï

mv a

Nombre des bras des roues.

Le nombre des bras d’un système de bras d’une roue hydraulique est égal au nombre entier et pair qui se rapproche le plus possible de la valeur de 2 (1 -f- R).

Nombre des palettes ou aubes et des augets.

Ce nombre est déterminé par celui qui se rapproche le plus possible de la valeur de

et qui est divisible par le nombre des bras qui forment un système; mais ce nombre des augets peut être regardé comme minimum qu’il est permis de dépasser.

Division des palettes et des augets.

Elle est obtenue si l’on divise la circonférence 2 R .t de la roue par le nombre des palettes ou des augets.

Jeu de la roue dans le coursier.

Co jeu dépend du matériel de construction et’ de l'exactitude du travail. Pour des roues neuves en bois ce jeu est de 002 à 0025 mètres, pour des roues en fer il n’est que de 0015 à 0 02 mètres.

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