APPAREILS EMPLOYÉS POUR L'ÉLÉVATION DE L'EAU

d'élevei' au contraire une eau difTércnte, en remplaçant la dernière soupape par un diaphragme en caoutchouc : le jeu de l'appareil détermine un mouvement de va-et-vient de ce diaphragme, qui produit suc ccssivcment l'aspiration et le refoulement dans le réservoir d'air, sans (pic l'eau, passant dans ce récipient, soit jamais en contact avec celle qui s'écoule par le tuyau.

203. Appareils à action directe de vapeur. — La quatrième catéiiorio comprend des appareils d'invention récente où la vapeur est utilisée pour obtenir l'aspiration et le refoulement de l'eau, soit par un effet d'entraînement, soit par des alternances de pression et de vide.

Dans les uns, dérivés de Vinjecteur Giffard, un jet de vapeur en pression est lancé par un ajutage effilé suivant l'axe d'un tuyau en communication avec le réservoir d'eau inférieur et dans la direction de la conduite aboutissant au réservoir supérieur : l'écoulement rapide de la vapeur produit un entraînement de l'air , et par suite un appel, qui a pour conséquence l'aspiration de l'eau du réservoir inférieur ; et C3tte eau mélangée à la vapeur se préci^DÎte dans le tuyau ascensionnel pour gagner le réservoir supérieur. On appelle injecteurs ceux qui servent à refouler l'eau dans une capacité où elle est en pression, éjedeurs ceux qui sont destinés au contraire à produire une simple aspiration.

Les autres, dits imlsomètres, indsateurs, et parmi lesquels on doit ranger la pompe Greeven, sont fondés sur le principe suivant : un espace clos relié aux réservoirs inférieur et supérieur par des tuyaux munis de soupapes est mis par intei-mittences en communication avec un générateur de vapeur; l'eau qui y est contenue est refoulée vers le réservoir supérieur au moment où la vapeur en pression y pénètre ; puis, l'afflux de vapeur cessant, la condensation se produit, et l'eau du réservoir inférieur y est précipitée à son tour par l'effet de la pression atmosphérique. Des dispositions ingénieuses ont permis de réaliser la marche automatique de ces appareils.

Injecteurs et pulsomètres sont d'ailleurs caractérisés par la propriété, qu'ils possèdent les uns et les autres, de ne pouvoir débiter qu'un mélange d'eau avec une faible quantité de vapeur : l'eau qui y passe est donc toujours plus ou moins échauffée.

204. Utilisation des divers appareils servant à l'élévation de l'eau. — On conçoit que les appareils qui fournissent de l'eau échauffée par

FiG. 130.

son mélange avec la vapeur ou refoulent une fraction de l'eau employée pour les mettre en mouvement ne sauraient être applicaliles dans tous les cas, et qu'il faut les réserver pour les circonstances spéciales où ces conditions obligées de leur fonctionnement se trouvent être sans inconvénient. Ainsi les appareils à action directe de vapeur, dont le rendement est d'ailleurs très failjle, n'ont trouvé que des applications industrielles, et ne sont pas utilisés jusqu'à présent pour l'alimentation des villes. Et c'est seulement dans les propriétés particulières ou dans des localités de second ordre, où l'on dispose de petites chutes et où les besoins d(.l'alimentation sont restreints, que l'on emploie le bélier hydraulique : il faut observer cependant que ce dernier engin est .susceptible de rendre de très précieux services, grâce à son prix extrêmement modéré, à sa grande facilité d'installation, à la simplicité de .son fonctionnement,' à son entretien presque nul, grcàce aussi à .son excellent rendement qui, d'après les expériences d'Eytelwein, peut atteindre et dépasser 0,80.

Les appareils de la première catégorie, quoique extrêmement répandus, ne conviennent, en général, qu'à de faibles hauteurs ascensionnelles, et sont plus aptes au service des irrigations qu'à l'élévation d'eau à grande hauteur nécessaii-e pour les distributions urbaines. Parmi ces appareils il en est , comme le seau, qui ne peuvent être employés que pour de petites quantités d'eau ; d'autres ont un rendement mé-diocre, comme le chapelet, où les pertes d'eau entre les palettes et l'auge prend vite de l'importance; quelques-uns, néanmoins, tels que les norias, les vis d'Archimède, etc., peuvent, dans des cas particuliers, recevoir des applications très justifiées.

Mais l'appareil par excellence pour l'élévation de l'eau, c'est la pompe, dont le principe se prête aux combinaisons les plus variées, et qui se plie à toutes les exigences de la pratique : l'eau n'y subit aucune altération, et, dans de bonnes conditions d'emploi, le rendement en est excellent. Aussi l'usage des pompes est-il tout à fait général, et ce n'est guère qu'au moyen d'engins de cette espèce que se fait l'élévation mécanique de l'eau pour l'alimentation des villes.

205. Pompes à mouvement alternatif. — Les pompes à piston ou à mouve7nent alternatif sont de beaucoup les plus répandues. Elles se subdivisent en plusieurs classes suivant leur mode de fonctionnement, leur disposition générale, la position relative des tuyaux d'arrivée et de départ de l'eau.

Telles qu'elles sont décrites au paragraphe précédent, c'est-à-dire sous la forme la plus simple, les pompes ne produisent l'élévation ou le refoulement de l'eau que dans l'un des deux sens du mouvement rectiligne du piston, d'où la désignation de pompes à simple effet. L'effort à faire pour les mettre en mouvement est dès lors nécessairement varié, et l'écoulement de l'eau dans la conduite ascensionnelle se produit par saccades, ce qui n'est pas sans avoir des inconvénients.

Pour les éviter, on a été conduit à modifier les dispositions primitives des pompes à pistons, de manière à obtenir dans les deux parties de la course des effets équivalents, en équilibrant les efforts dans les deux sens. La pompe à double effet, qui répond à cette condition, comporte un piston plein, animé d'un mouvement alternatif, dans un corps de pompe pourvu de deux orifices d'aspiration et de deux orifices de re-

pompe à double effet débite deux fois autant d'eau que la pompe à simple effet ; et, si les intermittences du mouvement de la colonne liquide, dans la conduite ascensionnelle, ne sont pas supprimées, elles y sont du moins considérablement réduites.

On obtient d'ailleurs le même résultat en accouplant deux pompes à simple effet, de manière que le mouvement de leurs pistons soit alterné, et plus de régularité encore au moyen d'un jeu de trois pompes ou plus, à simple effet, convenablement combinées.

Tantôt l'axe des pompes est vertical, tantôt horizontal, quelquefois aussi, mais plus rarement, incliné : le choix à faire entre les divers modes d'installation dépend soit du moteur et des organes employés pour la transmission du mouvement, soit de la hauteur de l'aspiration. La position verticale convient bien aux pompes à simple effet, et en particulier aux pompes élévatoires, dont l'effort, se produisant à la montée du piston, fait travailler la tige à la traction, c'est-à-dire dans les conditions les plus favorables : on ne peut obtenir le même avantage avec les pompes foulantes placées verticalement qu'en amenant l'eau au-dessus du piston, contrairement à la disposition habituelle. Les pompes à double effet s'accommodent mieux de la position horizontale.

Les applications innombrables des pompes à mouvement alternatif, et la diversité des cas auxquels on s'est ingénié à les adapter, ont eu nécessairement pour conséquence une très grande variété dans les formes et les détails de construction. Nous nous bornerons à passer en revue les principaux types en usage.

206. Pompes à simple effet. — Les pompes à simple effet peuvent être réparties en plusieurs catégories distinctes suivant que le piston y est plein, percé et muni de clapets, ou plongeur.

Celles à piston plein sont verticales ou horizontales {fi,g. 132, 133), él éva toires ou foulantes ; le corps de pompe est tantôt ouvert d'un côté, ce qui a l'avantage de laisser le piston apparent et de faciliter la surveillance et

CIlAPlTHli X.

l'entretien de la garniture, tantôt fermé et pourvu d'un presse-étoupe pour le passage de la tige. '

Lorsque le piston livre passage à l'eau et porte des clapets, la pompe est presque toujours verticale, aspirante et élévatoire (/îr;.127). Les filot> liquides suivent alors une direction constante dans leur mouvement

FiG. 132.

FiG. -133.

FiG. 134.

ascendant, et la tige travaillant à la traction peut recevoir une longueur quelconque sans inconvénient.

Le piston plongeur (fig. 134) n'est qu'une heureuse modification du pi.ston plein, qui supprime la nécessité de l'alésage intérieur du corps de pompe réduit la garniture à un simple presse-étoupe, toujours visible et facile à entretenir, et diminue les frottements. La position horizontale lui convient particulièrement, tandis que, lorsqu'il se meut dans le sens vertical, la tige travaille presque toujours à la descente, et se trouve par suite exposée à fléchir, jwur peu qu'elle soit longue. Il faut faire exception pour la machine de Cornouailles, où le poids du piston suffit à équilibrer la colonne ascensionnelle.

207. Pompes doubles à simple effet. — Nous avons dit précédemment qu'on dispose souvent les pompes à simple effet par paires, en alternant le mouvement des deux pistons pour obtenir l'égalité de travai

l'iG. 137.

FiG. 135. - Pompe à inccmlie. Fig. 13G. - Pompe LelesUi.

dans les deux sens, en même temps qu'une régularité plus grande de débit, comme avec la pompe à double effet. Le type classique des pompes ainsi conjuguées est la pompe a incemUe,

composée de deux pompes l'oulantes placées côte à côte dans une même ])àche et refoulant dans un même récipient d'air.

La pompe Letestu, très répandue en France pour les épuisements à faible profondeur, sur les chantiers de travaux, est aussi une pompe double, formée de la réunion de deux pompes aspirantes à mouvement conjugué.

La pompe horizontale Girard, un des meilleurs types de- pompes élévatoires, dont les applications sont fort nombreuses aujourd'hui en France et à l'étranger, et que l'on trouve notamment dans les usines élévatoires de la ville de Paris (Saint-Maur, l'Ourcq, Ménilmontant, Montmartre, Laforge, etc.); du canal de l'Est (Vacon, Pierre-la-Treiclie) etc., etc., se compose essentiellement de deux pompes à simple effet, placées en regard l'une de l'autre suivant le même axe et pourvues d'un piston plongeur unique.

Très souvent aussi on rencontre des pompes aspirantes et élévatoires, simplement juxtaposées, sans liaison entre elles, mais qui refoulent alternativement dans la même conduite.

Dans d'autres cas les deux pompes accouplées ont été superposées, et reliées par un tuyau de communication, de manière que le piston de l'une aspire à' travers le piston de l'autre, qui lui-même refoule au travers du premier [fig. 138). Cette disposition qui se rencontre dans plusieui"S des usines élévatoires de la ville de Paris (Austerlitz, Ivry), a reçu des applications assez fréquentes : elle a l'avantage d'assurer aux filets lic[uides une vitesse toujours dirigée dans le riiême sens, variable sans doute, mais jamais nulle. On l'a étendue pai-fois à un jeu de trois pompes, disposé^ en gradins et reliées deux à deux par des tuyaux de jonction.

La pompe à deux pistons [fig. 139) n'est qu'une variété des pompes superposées, où le tuyau de communication a disparu et où les deux corps de pompe n'en forment plus qu'un seul : quoic[ue fort ingénieuse, cette pompe n'est pas souvent employée, à èause de la difficulté que présente la commande des deux tiges se mouvant en sens inverse suivant le même axe.

208 . Pompes à double effet. — La pompe à double effet proprement dite donne un travail parfaitement symétrique, mais présente l'inconvénient d'inverser à chaque extrémité de la course le mouvement des filets liquides : on lui reproche en outre la difficulté de la visite et de l'entretien de la garniture du piston qui ne peut se faire sans démontage. Cet engin (fig. 140j n'en a pas moins reçu de nombreuses et excellentes ajjplications : il est en service dans plusieurs usines de la ville de Paris

FiG. 1.38.

Fig. 139.

2îJ2 CHAPITRE X. — ÉLÉVATION MÉCANIQUE DE L'EAU

dont les machines remontent à une quarantaine d'années (Port à l'Anglais, Maisons-Alfort).

Tout récenunent, la pompe à double effet s'est répandue aux Etats- Unis d'une façon remarquable, sous la forme que lui a donnée la maison Worthington et qui comporte un piston allongé se mouvant dans un cy-

FiG. liO.

viG. m.

lindre très court ouvert à ses deux extrémités, et disposé au centre d'une cloison partageant en deux parties égales et symétriques une grande chambre d'eau comprise entre deux plateaux garnis de nombreuses soupapes {fig. 141).

La pompe différentielle se rapproche de la pompe à double effet, mais elle s'en distingue nettement par cette particularité que, refoulant dans les deux sens de la course du piston, elle aspire dans un seul. Le piston a deux sections différentes et fonctionne à la fois comme piston plein et comme piston plongeur : quand il produit l'aspiration d'une part, il refoule, d'autre part, l'eau comprise dans l'espace annulaire situé entre le corps de pompe et la tige renflée formant plongeur ; quand le mouve

Fig. 1i"2.

ment se pi^oduit en sens inverse, l'aspiration cesse entièrement, la partie pleine du piston refoule et l'e.space annulaire se rempht ; en sorte que, pour équilibrer les efforts, il faut que les deux sections du piston soient entre elles à peu près dans le rapport de 1 à 2. Pour cette pompe, comme pour la pompe à double effet proprement dite, la position horizontale est la meilleure, parce qu'elle permet un guidage plus sûr de la tige du piston et l'expose moins à la flexion.

209. Jeu des pompes à mouvefhent alternatif. — Dans toute pompe à mouvement alternatif il y a une capacité, formée par le corps de pompe fixe et le piston mobile, dont le volume change à chaque instant, où l'eau se précipite quand il augmente, d'où elle est chas.sée quand il diminue. Le mouvement du liquide y est constamment varié, dirigé tantôt dans un sens, tantôt alternativement dans deux sens différents, avec ou sans intervalle de repos. De ces changements de vitesse et de direction résultent des remous, qu'il faut atténuer autant que possible, afin de diminuer les pertes de force vive et d'augmenter l'effet utile de l'appareil C'est en vue d'obtenir ce résultat que l'on doit s'attacher a

§ a. — POMPES 233

donnai' ù l'eau de larges passages, à rendre aisé et doux le mouvement des soupapes et clapets, à supprimer les causes de chocs, h faciliter l'écoulement de toutes manières.

La vitesse du piston, quel que soit le moteur qui l'actionne, n'est jamais uniforme; nulle aux extrémités de la course, elle va en augmentant jusqu'à un maximum pour décroître ensuite, pendant chacune des deux parties de la course. Si, au moment de l'aspiration, l'eau éprouve de trop grandes résistances dans les tuyaux d'amenée, ou au passage des orifices d'admission, il peut arriver que sa vitesse d'écoulement ne soit pas suffisante, et que, ne pouvant suivre le piston, elle s'en sépai^e momentanément aux environs du maximum de vitesse de la machine ; lorsque la marche du piston se ralentit, l'eau ne tarde pas alors à le rattraper, en produisant un choc doublement fâcheux, parce qu'il comporte une perte de force vive, un travail inutilisé, et qu'en même temps il détermine des vibi^ations redoutables pour la conservation du système. Il y a là un écueil qu'il ne faut jamais perdre de vue dans la construction des pompes.

Dans certains cas il est nécessaire d'obtenir des débits variables au moyen d'im même système élévatoire, et l'on a recours à cet effet à divei'S artifices. Le meilleur, sans contredit, lorsque les circonstances permettent d'y recourir, c'est l'emploi de plusieurs pompes distinctes que l'on met en marche ensemble ou séparément. Mais souvent on se contente d'une pompe unique dont on fait varier le nombre de coups par minute, ou la longueur de course : de ces deux moyens, le premier est sans inconvénient, s'il est appliqué dans des limites restreintes, si la variation ne dépasse pas la proportion de 3 à 4 ou de 2 à 3 par exemple ; le second doit être au contraire évité, parce qu'il a pour effet de produire ime usure irrégulière des pièces frottantes, dont certaines jDarties travaillent constamment et certaines autres à intervalles plus ou moins éloignés.

210. Rôle de l'air. — Les gaz dissous dans l'eau jouent un rôle assez important dans le fonctionnement des pompes. Au moment de l'aspiration, il se produit dans le corps de pompe un abaissement de pression, un vide relatif, qui détermine le dégagement de ces gaz ; des bulles se forment dans toute la masse d'eau, et tendent en vertu de leur faible poids spécifique à gagner les points hauts ; puis, dans la période de refoulement, l'oir dégagé se comprime, se redissout en partie, ou est entraîné à l'état gazeux. Si la forme du corps de pompe est telle que l'air parvenu au point le plus haut ne puisse s'y maintenir et soit nécessairement entraîné au dehors, la présence des bulles de gaz n'a aucun inconvénient ; au contraire leur mélange avec l'eau communique au liquide une certaine compressibilité qui est plutôt un avantage. Mais s'il peut se former quelque part un cantonnement d'air, il en résulte nécessairement une diminution du rendement de la pompe, en môme temps

que des chocs dangereux : en eflet, la présence dans le corps de pompe d'une masse gazeuse, qui se dilate consitlérablenient au moment du vide, s'oppose à l'admission d'un volume d'eau suilisant, et la contraction, qu'elle éprouve au moment de la comjjression, détermine de bruscjues mouvements du liquide et jtrovoque des chocs analogues à celui que l'on obtient dans les laboratoires de i)hysiqueau moyen du marteau d'eau.

Aussi l'air est-il considéré comme un ennemi par les constructeurs de pompes; et l'on ne doit rien négliger pour en assurer le départ régulier, en empêcher l'accumulation durable ou momentanée en certains points, ainsi que l'évacuation brusque. Lorsque la forme générale de la pompe est telle qu'un cantonnement d'air s'y produit nécessairement, on a recours pour s'en débarrasser à des ventouses, ou petits clapets spéciaux automobiles, s'ouvrant de dedans en dehors au moment de la compression : mais le jeu de ces appareils est parfois en défaut, parce que l'air, entraîné parle mouvement de la masse liquide, ne se porte pas exactement pendant le fonctionnement de la pompe à l'endroit où il se placerait à l'état statique, et il en résulte alors des irrégularités et des chocs dont on a grand'peine parfois à démêler la cause et surtout à trouver le remède.

211. Vitesse. Rendement. — Les changements de sens répétés dans la marche du piston, les résistances qu'y oppose la force d'inertie de l'eau, les frottements au passage des orifices d'admission et d'évacuation de l'eau, sont autant de causes qui limitent la vitesse des pompes. Il faut entendre par là, non point la vitesse Unéaire du piston, qui peut sans inconvénient varier dans des limites assez étendues, mais le nombre des coups par minute, qui dépasse rarement 25 à 30.

Toute augmentation de vitesse, ayant pour conséquence un accroissement de débit pour une pompe donnée ou une diminution de prix pour le même produit, doit être considérée comme un progrès. Les perfectionnements apportés aux dispositions d'ensemble et de détail des divers types de pompe ont très souvent pour objet d'atténuer les résistances en vue de permettre une augmentation de la vitesse.

Le rendement en volume d'une pompe, c'est-à-dire le rapport du volume d'eau élevée au volume engendré par le piston, dépend de l'étanchéité des garnitures, de la tenue des clapets, et des mesures prises pour que l'eau suive aisément le piston ou pour que l'air soit régulièrement et complètement évacué. Dans une bonne pompe le rendement en volume peut être pratiquement presque égal à l'unité, atteindre couramment 95 et 98 pour 100. Il arrive même parfois qu'il s'élève jusqu'à l'unité ou même la dépasse, ce qui s'explique ' par un effet analogue au coup de bélier, déterminant soit un entraînement dû à la vitesse acquise soit un gonflement du corps de pompe ; mais en pareil cas des chocs, des vibrations sont inévitables, et, loin de rechercher un tel rendement, il convient de ne point l'admettre, afin de ne pas courir le risque d'altérer les divers organes et de compromettre la solidité de l'ensemble.

L'effet utile ou rendement mécanique est le rapport entre le travail utile et l'effort nécessaire pour l'obtenir. Pour calculer le travail utile, mesuré d'ordinaire en eau montée, il suffit de faire le produit du volume d'eau élevé par la hauteur d'élévation. On obtient un rendement mécanique d'autant plus satisfaisant que les frottements sont plus réduits, les résistances opposées au mouvement de l'eau plus atténuées, les chocs entièrement annulés. Ce rendement augmente d'ailleurs avec la hauteur d'élévation; on le conçoit aisément, si l'on remarque que les résistances passives sont une force constante, dont l'importance relative doit aller en diminuant à mesure que le travail utile s'accroît. Avec une très bonne pompe placée dans des conditions favorables le rendement mécanique peut atteindre et môme dépasser 85 pour 100'; mais très souvent dans la pratique il est sensiblement inférieur à ce chiffre, et, si les dispositions prises sont défectueuses, il peut s'en éloigner beaucoup.

212. Corps de pompe. — Nous venons de voir que les pompes supportent des alternatives incessantes de pression et de vide, qu'elles sont exposées à des chocs ; elles doivent donc être construites de manière à présenter une grande résistance. Les corps de pompe, presque toujours en fonte, reçoivent à cet effet des formes arrondies et l'on y évite autant que possible les parties plates ; les attaches sont étudiées de manière à obtenir la fixité nécessaire .pour s'opposer aux vibrations.

Il est bon de chercher à y réduire autant que possible les pertes de pression résultant des changements de direction des filets liquides, des coudes, des rétrécissements ou des épanouissements brusques, qui ont une assez grande importance lorsque la hauteur d'élévation est faible. II ne faut pas cependant exagérer l'influence de ces pertes ; quand la hauteur d'élévation est grande, quand les conduites d'aspiration ou de refoulement sont longues, on peut les considérer souvent comme presque néghgeables.

Les espaces compris entre les positions extrêmes du piston et les clapets d'admission ou d'évacuation de l'eau reçoivent le nom d'espaces nuisibles, parce qu'ils ne sont pas sans inconvénient au moment de Vamorçage, quand la pompe fonctionne comme pompe à air; il peut arriver en effet que la masse gazeuse, qui s'y loge au moment de la compression, soit assez considérable pour prendre, lorsqu'elle se dilate au moment du vide, un volume tel qu'elle réduise ou annihile l'effet de l'aspiration. Mais, en remplissant la pompe d'eau pav avance, on supprime radicalement cet inconvénient, à la condition, il est vrai, que les gaz tUssous dans l'eau et qui se dégagent par l'effet du vide trouvent un échappement assuré par les clapets de refoulement.

Si cette condition n'était pas remplie, il se produirait un.de ces cantonnements d'air, dont nous avons signalé les inconvénients et qu'il faut éviter à tout prix. Aussi l'eau doit-elle monter constamment, dans son passage à travers le corps de pompe, et jamais redescendre : tout point

haut sur son parcours donne nécessairement lieu à une accumulation d'air qui nuit au fonctionnement de l'appareil.

Enfin toutes les mesures doivent être prises pour rendre facile ot rapide la visite des pistons et des clapets, la réfection des garnitures, 1<: remplacement des pièces avariées.

213 Pistons. — Le mode de construction des organes mobiles, piston et clapets, a, pour le fonctionnement de toute pompe, une importance considérable. Aussi croyons-nous devoir entrer dans quelques détails au sujet des dispositions qu'on donne le plus souvent à ces organes essentiels.

Le piston plein ou percé et garni de clapets, qui glisse à frottement dans un corps de pompe alésé, doit être pourvu d'une garniture parfaitement étanche, sans quoi la différence des pressions qui s'exercent à chaque instant sur ses deux faces déterminerait le passage de filets d'eau ou de bulles d'air d'un côté à l'autre, au détriment de l'effet utile. Or la perfection de la garniture ne laisse pas que de présenter de sérieuses difficultés : si on lui donne une grande longueur on augmente le frottement et les résistances passives, si elle est trop dure elle raie le cylindre, etc. L'étoupe est employée dans la majorité des cas pour la confection de cette garniture ; mais on y fait usage aussi très fréquemment de cuir, de caoutchouc, de segments métalliques; le cuir embouti et- les anneaux de caoutchouc ont cet avantage que c'est la pression même de l'eau qui les applique sur les parois, as.surant ainsi l'étanchéité du joint, tout en donnant un frottement assez doux grâce à leur élasticité. Pour refaire la garniture d'un piston de cette espèce il faut nécessairement l'amener hors du corps de pompe, et ce n'est guère que par le bruit occasionné par les fuites que l'on en reconnaît le besoin.

Au contraire on peut s'assurer à chaque instant de l'étanchéité de la garniture d'un piston plongeur, et sans la refaire on peut souvent l'améliorer par un simiDle serrage des Ijoulons du presse-étoupe.

Dans les pompes verticales, le poids du piston étant supporté par la tige, la garniture ne fatigue pas plus d'un côté que de l'autre et .s'use régulièrement ; dans les pompes horizontales, le poids du piston portant nécessairement sur le bas du corps de pompe, la garniture s'use plus vite en-dessous en même temps que le cylindre s'ovalise, et l'on recommande, pour parer à ces inconvénients, soit d'élégir le inston pour en rendre le poids très faible, soit de le tourner de temps en temps pour égaliser l'usure, soit de prolonger la tige de manière à le faire porter sur un plus grand nombre de points.

Le piston des pompes différentielles a l'inconvénient d'exiger deux iîarnitures dissemblables qu'il est difficile de rendre également bonnes en même temps.

Pour diminuer l'effet de la résistance de l'eau lors des changements de sens du piston et permettre ime marche plus rapide de cet organe, on

a été conduit depuis un certain nombre d'années, à en modifier la forme : les pistons plongeurs, qui s'y prêtent plus aisément, ont reçu des abouts

FiG. lis.

FiG. 143. FiG. lil.

arrondis ou effilés, et les ré,sultats ont été remarquablement satisfaisants, surtout lorsqu'on est venu à les compléter en donnant au corps de pompe la forme renflée ou en baril qui a joermis d'atteindre des vitesses jusqu'alors inconnues (1"",80 par seconde en moyenne, dans les grandes pompes type Girard de l'usine à vapeur de la Ville de Paris, à Saint-Maur).

On a proposé de remplacer le piston par un disque rendu solidaire d'une membrane ou diaphragme attaché à la paroi du corps de pompe, ce qui suj)j)rimerait tout frottement sur cette paroi, en rendrait l'alésage inutile, et annihilerait la garniture [fvc]. 145). Mais jusqu'à présent les pompes à membranes ont reçu peu d'applications.

214. Soupapes et clapets. — Qu'ils soient portés par les pistons ou adaptés aux corps de pompes, mobiles ou dormants, les clapets jouent un rôle si considérable dans le fonctionnement des pompes qu'ils méritent d'a^Dpeler tout particulièrement l'attention.

Dans quelques cas fort rares, mus par le moteur lui-même, ils sont ouverts, par des transmissions spéciales de mouvement, au moment précis où ils doivent livrer passage à l'eau, ou fermés à l'instant où le passage doit cesser. Mais dans la généralité des apjilications leur mouvement est automatique, ils s'ouvrent et se ferment par l'effet même des variations de pression dans le corps de ijomjoe.

Pour que leur fonctionnement soit entièrement satisfaisant, les clapets doivent :

1" Etre étanches — ce qui s'obtient soit par un rodage parfait des surfaces métalliques en contact, soit par l'emploi de substances élastiques, cuir, caoutchouc, etc., soit par l'addition de garnitures en bois, en cuir, en caoutchouc durci, etc. ;

.2° .S'ouvrir rapidement et sous un effort très faible — d'où la nécessité tic réduire au minimum le poids de la partie mobile et d'atténuer les frottements et les résistances passives ;

3" Livrer immédiatement un large passage à l'eau — tant pour diminuer les pertes de force vive dues à la contraction de la veine liquide que pour éviter l'arrêt des corps entraînés par l'eau et qui pourraient s'opposer à une fermeture hermétique ;

4° Se fermer aisément, sans hésitation et sans choc — ce qui sup-

pose une levée faible, un guidaye sûr, et une surface relativement petite.

Il est difficile de remplir à la fois toutes ces conditions dont quelquesunes mêmes sont contradictoires, et, ])our s'en rapprocher, ona imaginé un très grand nombre; de dispositions.

Les clapets les plus simples se composent d'un disque en métal

battant sur un siège également en métal, ou d'une rondelle plate en cuir ou en caoutchouc s'appuyant sur une pièce métallique en forme de grille: la levée e.st limitée par un dispositif qui sert en même temps à jlj^^ guider le mouvement. Ce type de soupape

FiG. 146.

FiG. 147.

est léger, il ne comporte presque pas de frottement, mais il expo.se une grande surface à la pression et convient par suite plus particulièrement pour les pompes travaillant sous une pression modérée. Les soupapes Letestu, bien que de forme tronconique, se rattachent à ce type : elles se composent en effet de lames de cuir, battant sur un siège métallique percé de trous ; fixées vers l'axe et entièrement libres à la circonférence, elles laissent aisément passer tous les corps solides entraînés par l'eau.

Les soiqjapes à boulet se comportent de la même manière, elles ne se coincent pas et retombent aisément .sur leur siège ; mais si elles sont en métal, elles ont l'inconvénient d'être lourdes, même lorsqu'on les l'ait creuses, et de se mater par suite sur le siège, ce qui altère bientôt la sphéricité; en caoutchouc on ne peut dépasser d'assez faibles dimensions. Les cîope^s à charnières, très usités, reçoivent diverses dispositions ; tantôt c'est un disque en métal, avec charnières également

FiG. lis.

FiG. m.

FiG. 151.

en métal, tantôt une lame de cuir flexible, fixée sur le siège et formant la charnière, et que renforcent deux lame.s de tôle de manière

s 2. — POMPES 239

à lui permettre de résister à la pression. Le poids de ces clapets peut varier à volonté, ils donnent de grandes ouvertures, la levée se limite aisément au moyen d'un taquet d'arrêt ; niais la surface exposée à la pression est grande, et la charnière donne lieu à des frottements qui ont pour conséquence une usure rapide.

Pour assurer et régulariser la fermeture des soupapes on a souvent recours à des ressorts. Les clapets Girard, dont le fonctionnement est excellent, se comiDOSent d'un disque métallique surmonté d'une tige et

FiG. 452.

FiG. 153.

d'un ressort à pincette ou ressort de voiture dont on peut régler la tension à volonté. Ils ont l'avantage de rendre bien apparent à l'extérieur le mouvement de la soupape, ce qui en facilite singulièrement la surveillance. Le ressort à pincette peut d'ailleurs être remplacé par un ressort en spirale ou à boudin. Lorsqu'on ne dispose pas d'une grande section et que l'on veut avoir néanmoins un large passage d'eau, on a recours à un artifice

FiG. 15 t. KiG. 155.

qui consiste à remplacer le disque unique par une ou plusieui-s couronnes concentriques découvrant, au moment de la levée, des orifices en forme de rainures circulaires. Quand la soupape se compose d'une couronne elle est dite à double battement : — telle est celle représentée par la figure 1.J.3 et qui a été appHquée à Paris à l'usine élévatoire de l'Ourcq.