APPAREILS ACCESSOIRES DES CANALISATIONS D'EAU

302. Rôle multiple des appareils accessoires. — Toute canalisation d'eau doit être pourvue d'un certain nombre d'appareils accessoires, du bon fonctionnement descfuels dépend en grande partie la régularité du service.

Il est indispensable notamment d'avoir le moyen d'isoler un tronçon de conduite c|uelconfj[ue et de le vicier, pour le cas où il faut y exécuter un travail de réparation ou autre ; et cela suppose des appareils d'arrêt aux extrémités du tronçon considéré, et un appareil de décharge au point bas. Il faut aussi, au moment du remplissage ou de la vidange de chaque bief, assurer la sortie ou la rentrée de l'air, ce cj[ui implique encore des appareils spéciaux, placés cette fois aux points hauts, tuyaux d'évent ou ventouses.

Dans un réseau bien disposé, toute conduite reçoit un appareil d'arrêt à son origine, et, de plus, si elle a une certaine longueur, d'autres à intervalles réguliers, tous les 500 mètres par exemple, sur son parcours ; puis un appareil de décharge à chac[ue point bas et un appareil d'évacuation d'air à chac|ue point haut.

Vodà le nécessaire ; mais il arrive souvent qu'on est conduit à employer encore d'autres appareils, soit du même genre soit d'autres types, pour répondre à des besoins spéciaux ; tel est par exemple le cas des trous d'homme (fig.Sî'A), c^u'on adapte souvent aux conduites de gros diamètre pour en permettre la visite intérieure, ou pour y faciliter Tintroduction de certains appareils de nettoyage.

Les appareils accessoires sont en général assez coûteux, et il faut en consé(|uence éviter soigneusement d'en augmenter le nombre sans uti-

lité réelle ; mais d'autre part on doit se garder de le trop réduire, car ce serait toujours aux dépens de la sécurité et de la permanence du service.

303. Appareils employés pour l'arrêt ou la décharge. — Pour arrêter l'écoulement de l'eau dans les conduites ou en opéi-er la vidange, on emploie des appareils de formes et de dispositions diverses, que l'on confond d'ordinaire sous la désignation de robinets. Ils s'ouvrent ou se fei-ment à volonté par un mouvement de rotation, qui tantôt est limité à un quart de tour, et tantôt au contraire suppose plusieurs tours complets. Le premier cas, applicable seulement aux tuyaux de petit diamètre, est celui des robinets ordinaires ou robinets à boisseau, formés d'un tronc de cône percé d'un trou ou lumière, qui tourne à frottement dans une boîte reliée à la conduite, et qui se manoeuvre directement au moyen d'une clé. Le second implique l'emploi d'un organe intermédiaire, vis ou engre-

FiG. 3 j5.

FiG. 356.

nao-e, par lequel la clé transmet le mouvement à l'obturateur mobile.

Cet obturateur est le plus généralement un disque, en forme de coin, qui vient s'appliquer de part et d'autre sur des sièges fixes dispo.sés à l'intérieur d'une boîte métallique reliée à la conduite, et qui constitue ainsi i-me double fermeture étanche {fig. 356). L'appareil prend alors le nom de robinet-vanne.

■ Mais on emploie aussi des appareils d'arrêt ou de décbarge à fermeture lente où l'obturateur ne présente pas cette forme. Tantôt c'est un cône tournant autour de son axe, comme dans le robinet à, boisseau, ou se déplaçant parallèlement à cet axe; le frottement cesse dans le second cas dès que le contact cesse lui-même par le fait du démarrage comme pour le robinet-vanne, tandis que dans le premier cas il s'exerce pendant tout le temps de la rotation. Tantôt il est composé de deux disques, articulés à l'extrémité d'une tige à vis, et qui viennent s'appliquer de part et d'autre sur des sièges fixes (/îg. 357). Il a reçu encore la forme d une sphère

§ 5. — APPAREILS ACCESSOIRES ■ro'j

ei-euse, emboîtée clans un chambre également sphériquc et tournant autour d'un de ses diamètres, ce qui permet de disposer trois voies d'eau

FiG. 357. i- FiG. 3a8.

et de fermer une quelconque d'entre elles (fig 358) ; ou celle d'un disque vertical portant deux secteurs pleins et deux vides, qui tourne autour de son centre ( fig. 359).

Quelquefois la fermeture est disposée de manière à résister à la pression, non plus des deux côtés comme dans les appareils que nous venons de citer, mais d'un côté seulement : la vanne en forme de coin s'applique alors sur un seul siège et reste lil^re d'autre part ; ou l'on n'emploie qu'un disque articulé au lieu de deux. A ce type se rattachent les robinets oîi

Fig. 350. Fig. 3U;l. Fig. 3C1.

la fermeture est obtenue au moyen d'une soupape plate, venant s'appli- <juer sur un siège horizontal, qui conviennent mieux comme décharges que comme robinets d'arrêt, parce (qu'ils brisent les filets d'eau lorsque le clapet reste suspendu dans la masse en mouvement.

Nous ne donnerons pas ici la description détaillée des très nombreuses dispositions proposées ou mises en usage, et nous nous iDornerons à quelques indications relatives aux deux types les plus répandus: les robinets à boisseau et les robinets-vannes.

304. Robinets à boisseau. — Le robinet à boisseau se compose de deux parties essentielles : l'obturateur mobile ou été .et la boîte métallic^ue, dans laquelle il tourne, qui est le corps du robinet ou le boisseau proprement dit. La clé traverse le boisseau de part en part, et y est retenue par une clavette, passée dans un trou disposé ù la partie inlérieure; elle se termine vers le liaut par un carré sur lequel s'appliciue un chajjeau destiné à recevoir l'about de la clé de manœuvre. La lumière percée dans la clé est de section rectanj^ulaire, et le vide intérieur du boisseau est profilé de manière à la raccorder de part et d'autre avec la section circulaire de la conduite par des surfaces courbes, afin de diminuer autant que possible la contraction. Le boisseau porte deux abouts, de forme variable suivant le mode de jonction adopté pour le relier aux deux parties de la conduite, mais le plus souvent à brides.

Ce robinet, ordinairement en bronze, convient aux petites conduites à cause de sa simplicité de construction et de manoeuvre; mais il ne saurait être appliqué à celles de grand diamètre sans modification, car l'effort à faire pour le manœuvrer deviendrait trop considérable, et la difficulté d'ajustage augmenterait dans de très fortes proportions, ainsi que le prix.

Manœuvré souvent, le robinet à boisseau s'use vite ; il perd bientôt son étanchéité et des filets d'eau s'en échappent. Cet effet se produit surtout avec des eaux chargées de sable. On le remet en état en le rodant ; et, en prévision de cette nécessité, on a toujours soin de lui donner lors de la fabrication une garde suffisante, c'est-à-dire d'augmenter la longueur de la clé afin de lui permettre de rendre encore un bon service après plusieurs réparations successives qui en diminuent chaque fois la grosseur, de telle sorte qu'elle s'enfonce déplus en plus dans le boisseau; à moins de réparations très fréquentes on ne parvient pas à le maintenir parfaitement étanche. C'est pourquoi on le remplace quelquefois par le robinet à soupape ; mais ce dernier, s'il est exempt du défaut reproché au robinet à boisseau, n'a pas toutes ses qualités : la fermeture, bomie dans un sens, l'est moins dans l'autre, et l'écoulement de l'eau y éprouve une gêne plus grande. Aussi a-t-on cherché h obtenir l'étanchéité du robinet à soupape sans renoncer aux qualités du robinet à boisseau, en conservant la clé tronconique mais en fermant le boisseau; cette disposition implique au moins une garniture ou presse-étoupe, qui exige une surveillance et des soins particuliers, et ne permet plus de rattraper

aussi aisément l'usure. , , , ai r-

Récemment cependant le problème semble avoir etc résolu par :M. uibault grâce à une disposition ingénieuse qui donne de bons résultats. La clé renversée, présente son petit bout en haut, de sorte que la pression môme de l'eau la soulève et l'appuie sur le boisseau, qui est fermé

on-dessous ; la tige qui porte le carré passe à travers une gai'niture en cuir embouti ; et le poids de la clef de manœuvre en venant peser sur cette tige, facilite le fonctionnement du robinet. Môme avec ce système, on ne peut guère dépasser le diamètre de O^jlOO, si l'on ne veut pas avoir à faire un trop crand effort pour la manoeuvre ; et, pour en étendre l'em-

FiG. 303. FiG- 3Gi.

ploi aux diamètres spéciaux, il faut nécessairement recourir à un engrenage qui le complique beaucoup.

Les robinets à boisseau employés comme robinets d'arrêt sont munis assez souvent d'mi petit orifice, par lequel l'un des deux biefs se vide automatiquement, lorsque le robinet est fermé 364). C'est un mode de décharge simple et commode, qui rend d'utiles services et ne coûte pour ainsi dire rien.

305. Robinets-vannes. — Le corps du robinet- vanne est toujours en fonte, et généralement il présente deux brides qui servent à le relier à la conduite de part et d'autre. Quelquefois, à l'étranger, on remplace les brides par deux cordons ou deux emboîtements ; les brides sont préférables, parce qu'elles permettent le démontage et l'enlèvement du robinet sans modification ni déplacement des pièces voisines.

La vanne se compose d'un disque épais en fonte, garni de deux cercles

Fig 335,

en bronze, qui viennent s'appliquer sur deux autres cercles de même

métal fixés au corps du robinet; la vis fixe qui sert à la manœuvrer ci l'écrou mobile qu'elle porte sont également en bronze. Lorsqu'elle ouverte, la vanne laisse complètement libre la section d'écoulement de la conduite et vient se loger tout entière dans la partie supérieure du corps du robinet, dont la hauteur doit être en conséquence plus grande que le double du diamètre de la conduite.

La forme extérieure du robinet-vanne n'est pas toujours la même et

FiG. 36C. FiG. 3G7.

plusieurs types sont entrés simultanément dans la pratique. Tantôt la cage où se meut le disque est aplatie (/îg. 366), tantôt elle est de section

FiG. 368. FiG. 360.

circulaire (/î(/. 367) ou elliptique (/?(). 368.) Au point de vue de la résistance, .. c'est évidemment la forme cylindrique à base circulaire qui est la meilleure : elle est adoptée à Paris d'une manière générale. Mais les robinets

méplats coûtent moins cher et se sont par suite beaucoup répandus en Ano'leterre et en France; ils ne présentent d'ailleurs aucun inconvénient pour les petits diamètres, car l'épaisseur donnée à la fonte lui permet aisément de supporter les pressions habituellement admises. La forme ovale est usitée en Allemagne.

Le prix de ces appareils varie surtout avec le mode d'ajustage des rondelles en bronze qui assurent le contact de la vanne et du robinet. Dans le type Herdevin { fig.SQd), type primitif des robinets-vannes à corps cyUndrique et calotte sphérique, seul employé à Paris depuis de longues années, ces rondelles sont appliquées sur des faces préalablement tournées, tournées elles-mêmes de part et d'autre, et fixées par des vis. Dans la plupart des autres systèmes elles emboîtent une saillie en fonte brute, ou sont enfoncées dans une rainure à surfaces également brutes, tournées d'un seul côté, et fixées au moyen d'un mastic au minium, ce qui présente moins de garantie de durée, mais simpbfie beaucoup la fabrication et diminue par suite la dépense. Les divers types diffèrent aussi par le pas de la vis, la nature du bronze, la forme et le mode d'attache du stuffing-box ou presse-étoupe, etc.

Tout robinet-vanne doit être essayé avant la réception : on peut à cet effet procéder comme pour les tuyaux, et utiliser une presse du même fi:enre, dont les plateaux sont seulement moins écartés. Il est bon de les soumettre à la pression d'épreuve, soit ouverts, soit fermés, et en mettant l'eau de part ou d'autre de la vanne. Un bouchon à vis, placé sur la calotte, sert à l'évacuation de l'air pendant le remplissage ; un autre, à la partie inférieure, quelquefois remplacé par une petite plaque pleme, permet la vidange complète et le nettoyage de la cage.

Le robinet-vanne a l'inconvénient de ne pas indiquer au dehors la position de l'obturateur, et, tandis que la position seule du carré montre si le robinet à boisseau est ouvert ou fermé, on est obligé avec le robinet-vanne de faire une manœuvre complète jusqu'à refus ou de compter le nombre de tours pour s'en assurer. Aussi a-t-on été conduit à rechercher le moyen d'obtenir cette utile indication et imaginé à cet effet diverses dis- 'positions: la plupart, compliquées et dispendieuses, ou assez peu commodes, ne se sont guère répandues. Tantôt le mouvement de la vis est transmis à une tige, qui s'élève le long d'une règle graduée, ou à une aiguille, qui se déplace sur un cadran; tantôt à un cylindre en émail, qui tourne sur son axe et présente à la vue des parties de couleurs différen- ^^^^ ^.^ tes suivant les cas : dans l'indicateur figuré ci-contre, un disque représentant la vanne se déplace comme elle en avant d'un autre disque immobile, semblable à une section de la conduite.

306. Manœuvre des robinets de grand diamètre. — En règle générale les robinets sont manœuvrés à la main. Mais pour ceux qui s'adap-

tent aux conduites de grand diamètre, malgré la réduction du pas de 1,-, VIS et 1 augmentation consécutive du nombre de tours à effectuer pou, la manœuvre, l'effort n'en devient pas moins très considérable : la clé ne peut plus être mise en mouvement par un seul homme; il en faut deux, quatre ou môme plus, de sorte que le service devient pénible difUcde et coûteux.

Pour remédier à cet inconvénient on a eu recours à plusieurs moyens

FiG. 371.

FiG. :;7-2.

différents. En Angleterre, on a quelquefois divisé la vanne en plusieurs parties de moindre surface, qu'on lève successivement au moyen de vis différentes {fig. 371 et 372). Ailleurs, et en France notamment, on a tourné la difficulté, en plaçant, latéralement au gros robinet, une deuxième

conduite, de petit diamètre, reliée DTv de part à d'autre à la première et

portant également un robinet ; cet ensemble, désigné sous le niom de nourrice {fig. 373), sert ouà rem- ^ plir un bief par l'intermédiaire de l'autre sans manœuvrer le gros robinet, ou à établir l'équilibre sur les deux faces de ce dernier appareil, qui s'ouvre alors sans difficulté puisqu'il n'y a plus à vaincre que le poids de la pièce mobile et non le frottement dû à la pression de l'eau. A Paris on emploie toujours la nourrice à partir du diamètre de 0ni,50.

Un système plus ingénieux et plus efficace en môme temps consiste dans la substitution d'une manœuvre hydraulique à la manœuvre à la main. On utilise à cet effet la pression même de l'eau dans la conduite ; mais il convient d'observer que cette pression ne peut agir quand la

Fig. 373.

îï 5. — APPAREILS ACCESSOIRES 3(51

conduite est entièrement vide, et que le système suppose ou les deux biefs ou l'un des deux plein et en pression ; il faudrait donc toujours se réserver la possibilité de faire l'ouverture à la main dans certains cas. Le type le plus simple de robinet-vanne à manœuvre hydraulique est celui où la vanne est directement reliée par une tige verticale à un piston (fig. 37i) qui se déplace dans un cylindre, en communication avec la conduite par de petits tuyaux munis de robinets : ce type comporte une grande hauteur et exclut toute manoeuvre à la main. Un autre, plus commode et moins encombrant, mais un peu plus compliqué, est obtenu

FiG. 374. FiG. 375.

par l'adaptation d'un petit moteur, turbine ou autre, actionnant la vis d'un robinet-vanne ordinaire. La manœuvre hydraulique a été seulement mise à l'essai à Pains, où elle a rendu des services dans certaines circonstances exceptionnelles : peu répandue jusqu'à présent, elle mériterait de recevoir des applications plus nombreuses. 307. Pose des robinets. — Les robinets des conduites posées en

FiG. 376. FiG. 377.

terre sont d'ordinaire placés de même en terre, dans une position verticale. Pour que la clé de manoeuvre puisse venir s'adapter au cai"ré de

l'appareil, on eu isole la partie supérieure au moyen d'un iabernarlr^ ({u'on surmonte d'une bouche à clé venant s'ouvrir au niveau du sol. L, tabernacle est le plus souvent une petite chambre en briques recou-

FiG. 379.

FiG. 378.

verte d'un plateau en bois ou en fonte {fig. 37G) quelquefois une sorte de cloche en fonte d'une seule pièce {fig. 377); une ouverture est pratiquée à la partie supérieure pour le passage de la clé {fig. 379). C'est au-de.ssus

Fig. ï80.

de cette ouverture que se place la cheminée en bois ou en fonte de la bouche à clé {fig. 378), qui se termine au ras du sol par un petit tampon

en fonte. Le tabernacle n'a pas de fond et le robinet repose directement sur la terre afin que les petites fuites, s'il vient à s'en produire, trouvent un écoulement dans le sol.

Quelquefois, et surtout lorsque plusieurs robinets se trouvent réunis sur un même point, on construit pour les recevoir des chambres en maçonnerie, auxquelles on accède par un regard ou cheminée en maçonnerie, pourvue d'échelons, et fermée au niveau du sol par un lourd tampon de fonte ou par des plaques de tôle maintenues au moyen d'un verrou. Ces chambres permettent de manœuvrer les robinets sans recourir aux bouches à clé, souvent difficiles à maintenir au niveau convenable dans les voies à grande circulation et qui sont toujours une gêne pour l'entretien des chaussées ; elles facilitent aussi la visife et la surveillance des appareils que l'on peut alors réparer sans ouvrir de tranchées.

Les robinets sont posés à l'intérieur des chambres soit sur des consoles ou des tasseaux en maçonnerie, soit sur des supports en fonte de forme spéciale {fig. 381) ; des fers scellés dans les parois servent à empêcher les mouvements qui pourraient se produire par l'effet des pressions intérieures. On ne doit pas omettre dë ménager un écoulement à l'eau provenant des fuites, qui viendraient à se produire dans l'intérieur de chaque chambre, au moyen d'un conduit aboutissant à un caniveau ou à un égout voisin, et à défaut au moyen d'un petit puisard : l'écoulement des eaux doit être assuré d'une manière plus certaine encore quand il s'agit de robinets de décharge.

La pose en égout ne présente aucune particularité ; elle se fait de la même manière que dans les chambres spéciales en maçonnerie. Souvent, la hauteur manquant pour les robinets-vannes, on pratique des niches, ou l'on surélève la voûte pour les recevoir ; plus rarement on les place dans la position horizontale, ce qui s'est fait systématiquement dans certaines villes, à Vienne (Autriche) par exemple, mais il vaut mieux l'éviter, car la vanne pèse alors en porte-à-faux sur la vis et tend à la fausser ; ou bien on les remplace par des robinets à secteurs mobiles ou sphériques dont la hauteur est sensiblement moindre.

Les robinets d'arrêt reçoivent ordinairement le même diamètre que la conduite sur laquelle on les place : quelquefois, par mesure d'économie, et en Angleterre d'une manière presque générale, on leur donne au contraire un diamètre un peu plus faible, ce qui en pratique, malgré l'étranglement qui en résuhe, ne paraît pas avoir d'inconvénient sérieux. C'est ainsi qu'à Paris on ne place guère sur les conduites de 1"',10 et de 1 mètre de diamètre que des robinets de 0"',80.

Les robinets de décharge, au contraire, peuvent être d'un diamètre bien inférieur à celui de la conduite correspondante ; ils n'interviennent

CIIAPITHIi: Xll.

DISTRIBUTION GÉNÉRALE pas en effet dans le service normal, et ne servent qu'à écouler l'eau d „. bief dans des cas exceptionnels où le plus souvent la durée de la vidanyl est chose indifférente. On les place autant que possible latéralement^ la conduite, afin qu'ils puissent conserver la position verticale et se

un e

FiG- 382. FiG. :m.

manœuvrer au besoin par l'intermédiaire de bouches à clé : les manchons à tubulure tangente se prêtent aisément à cette disposition C/îr/. 382j, mais à défaut on la réalise sans peine au moyen des manchons à tubulure ordinaire auxquels il suffit d'ajouter une ou deux pièces courlies (^f). 383).

308. Appareils servant à l'évacuation de l'air. — Le plus simple des appareils employés pour faciliter l'échappement de l'air, qui s'accumule aux points hauts des conduites de distribution, est le tuyau d'évent. On y a recours au voisinage des réservoirs, où la pression est nécessairement faible, de sorte qu'il n'y a pas à lui donner une grande hauteur ; il faut néanmoins tenir compte des coups de bélier, qui s'y produisent quelquefois, et peuvent projeter l'eau à plusieurs mètres au-dessus de son niveau piézométrique.

Outre que les tuyaux d'évent sont exposés à la gelée, ils ne seraient pas d'un emploi pratique en d'autres emplacements, car leur hauteur augmente rapidement avec la pression. Au lieu de cheminées élevées, coûteuses et joeu commodes, il est bien préférable de disposer au voisinage des points hauts et d'y relier les orifices quelconques de puisage, de lavage ou d'arrosage qui, se trouvant fréquemment ouverts, assurent l'évacuation régulière de l'air, et qu'on peut d'ailleurs ouvrir exprès en temps utile, ou encore de recourir à de petits appareils sj^éciaux dits ventouses.

Un simple robinet, placé au point haut {fig. 385), remplit fort bien l'office de ventouse, à la condition qu'il soit manœuvré toutes les fois que l'évacuation de l'air est nécessaire. Mais on a imaginé et construit pour cet usage des engins automatiques, dont le type est la uejîtouse « flotteur de Bettancourt : une boule creuse, que l'eau soulève, maintient sur son siège une petite soupape, qui retombe au contraire et découvre l'orifice d'évacuation, dès que le flotteur s'abaisse par suite de la présence de l'air. Quelques perfectionnements qu'on ait apportés depuis à la ventouse automatique, dont nous donnons ici une disposition plus mo-

Fie. 384.

derne usitée en Angleterre {fig. 387), on n'est pas parvenu à supprimer les défauts qui renipcchent de rendre tous les services qu'on pourrait en attendre. Très souvent elle ne fonctionne pas, parce que l'air, qui se tient absolument au point haut quand l'eau est en repos, ne s'y maintient plus dès qu'elle est en mouvement ; « les bulles, dit Darcy, le dé- « passent presque toujours et se tiennent en équilibre dans la iDranche

Fig. 385. Fig. 381). I'ig. 387.

« descendante ; la position qu'elles occupent dépend de leur volume et c( de la vitesse du fluide * » ; d'autres fois et pour une cause quelconque elle reste ouverte et donne lieu à une fuite plus ou moins importante. Aussi y a-t-on renoncé dans nombre de villes pour en revenir aux appareils non automatiques qui, moyennant une surveillance convenable, donnent une plus grande sécurité.

La quantité d'air à évacuer en service normal est peu considérable, d'autant qu'une partie est toujours entraînée par l'eau et va s'échapper par les orifices de puisage. On pourrait donc ne donner aux ventouses qu'une assez faible section s'il n'y avait pas à se préoccuper de la vidange et du remplissage des conduites, dont la durée dépend nécessairement de la vitesse avec laquelle l'air peut y pénétrer ou s'en échapper.

309. Appareils divers. — Outre les appareils que nous venons de passer en revue, il convient d'en mentionner quelques autres, parmi ceux dont l'emploi est moins général ou moins fréquent, mais qui sont appelés cependant à rendre des services dans certains cas particuliers.

Les sou]ya]pes de sûreté sont de ce nombre. Maintenues sur leurs sièges par un poids ou un ressort, elles ne doivent livrer passage à l'eau que sous un effort dépassant notablement la pression normale. On les applique à certaines conduites plus spécialement exposées aux coups de bélier, à celles au.ssi, qui, tout en servant à la distribution, reçoivent l'eau refoulée par les machines, et où l'on doit craindre et prévenir des ruptures que la fermeture intempestive d'un robinet d'arrêt pourrait provoquer. Ces soupapes peuvent recevoir des dispositions variées ; celle qui est représentée par la figui'e est assez satisfaisante.

Fig. 388.