ABC

Fig. 56. — Pompes ordinaires.

A, pompe aspirante ; B, pompe foulante; C, ponipe aspirante et foulaute.

hermétique sans frottement sérieux, et Ton a pu atteindre des rendements assez élevés. Il importe que ces appareils fonctionnent d'une manière régulière et ne demeurent pas en chômage, car les pertes augmentent avec rapidité.

Pompes. — Les pompes sont enfin les instruments les plus répandus. On distingue :

Les pompes à mouvement alternatif. Elles sont tout simplement aspirantes (fig. 56, A), ou foulantes (fig. 56, B), ou plus souvent aspirantes et foulantes (fig. 56, C) ; on remarquera que l'aspiration ne peut dépasser théoriquement 10m,33 et même pratiquement 9m.So influence de l'espace nuisible). Depuis les anciennes pompes à bras.

elles oui reçu de grands perfectionnements et s'adaptent aux divers moteurs utilisés.

Les pompe* rotatives, où le mouvement des éléments jouant le rôle de pistons (par ce jeu, une cavité s'agrandit et produit une aspiration, une autre diminue et produit un refoulement) est circulaire, continu, sont peu employées.

Il n'en est pas de môme des pompes centrifuges (Pig. 57), qui, en raison des grandes vitesses qu'elles admettent, s'associent si Lien aux moteurs électriques et aux turbines à vapeur ou à eau ; elles diffèrent en somme des pompes rotatives en ce que les cavités où l'eau s'emprisonne ne sont pas étanches. Nous nous contenterons de rappeler sommairement le principe théorique de la pompe centrifuge : une roue à aubes courbes tourne à grande vitesse sur son arbre; à la partie centrale O de cette roue, arrive le tuyau d'aspiration T; l'eau aspirée par la roue qui fonctionne à l'ori-

gine comme ventilateur s'engage

Pompe centrifuge.

entre les aubes et y prend une

vitesse de rotation croissante : quand elle s'échappe de la couronne, elle a une vitesse u suivant la tangente du dernier élément de l'aube et une vitesse de rotation v tangente à la couronne, de sorte que sa vitesse absolue Y résulte de la décomposition de ces deux vitesses. La force vive de la masse qui s'échappe produit l'élévation continue de l'eau dans le tuyau T'.

Les puisomètres peuvent rendre des services quand on a de la vapeur à sa disposition: cette vapeur agit directement par la pression sur le liquide à élever, et la machinerie est réduite à sa plus simple expression. Le rendement est mauvais.

Médiocre aussi le rendement des émulseiirs ou appareils à injection d'air comprimé [air lift pump), dont la pompe Mammouth est le type. Cependant ils s'appliquent Tort bien aux soudages profonds, et ils ont l'avantage d'être très simples. Durozoi les a appliqués à l'élévation d'eau par machine à vent, le moulin actionnant le compresseur d'air.

Enfin les pompes à air chaud, 1 elles que la pompe Rider, peuvent être utilisées facilement à la campagne : il suffit de chauffer avec

ED. IMBEAUX ET E. ROLANTS. — HYGIENE RURALE.

un combustible quelconque un espace où la dilatation de l'air chaud fait mouvoir un cylindre, et il n'y a pas besoin d'un mécanicien expert.

Moteurs. — Le choix d'un moteur pour actionner la pompe est des plus importants, mais ce choix est d'ordinaire très limité à la campagne.

Moteur humain. — On n'a souvent pour toute ressource que le moteur humain. Attelé à la manivelle d'un treuil (fig. 58), l'homme

Fig. 58. — Prise dans un puits peu profond. Pompe avec manivelle à bras.

peut exercer un effort continu de 9 kilogrammes à une vitesse de 0m,60 et produire un travail quotidien de 155 500 kilogrammètres en huit heures : il faut déduire le poids du seau pour avoir l'effet utile. Sur le balancier d'une pompe, le travail journalier d'un homme ne dépasse " guère 80 000 kilogrammètres. et ici il faut tenir compte du rendement de la pompe (qui est satisfaisant, s'il atteint 0,50).

L'effet utile du travail d'une femme ne dépasse pas les deux tiers de celui de l'homme, et celui d'un jeune homme de quinze ans la moitié.

Une locomobile de 0 chevaux effectifs, coûtant 5 000 francs et

travaillant 250 jours par an, dépense, par journée de dix heures :

Intérêt et amortissement : 1 000 francs par jour 4 fr. »

Un mécanicien — 5 »

240 kilogrammes de charbon à 0 fr. 01 (maximum). — 9 60

Huile, graisse, chiffons — 1 »

Total — 19 fr. 60

Avec un rendement de 0,3, elle produit 6480 000 kilogrammètres, c'est-à-dire le travail de 50 ouvriers tournant à la manivelle, qui coûterait 150 francs de salaire. Ce simple calcul montre l'avantage qu'il y a de substituer un petit moteur à vapeur ou à gaz à la main-d'œuvre de l'homme, toutes les fois qu'il s'agit de produire un travail continu.

Moteurs animés divers. — Voici les efforts qu'on peut attendre des autres moteurs animés (bêtes de somme) :

Un cheval attelé au manège, allant au pas à la vitesse de 0m,90, exerce une traction de 45 kilogrammes, travaille huit heures par jour et produit 1 166000 kilogrammètres. Un bœuf vigoureux produit à peu près le même travail, mais la vitesse tombe à 0m,60 et la traction s'élève à 65 kilogrammes. Le travail du mulet au manège est seulement de 770000 kilogrammètres et celui de l'âne de 320 000 pour une journée de huit heures.

On peut avoir un manège à un cheval pour 300 à 450 francs et un manège à deux chevaux pour 500 francs.

Le travail produit parles animaux ne se transforme pas entièrement en eau montée : avec des appareils ordinaires, il ne faut pas compter sur un rendement supérieur à 0,40. A rendement égal du mécanisme, un cheval attelé à un manège équivaut à septou huit hommes employés à la manivelle : il est donc fort avantageux ; il équivaut également à un peu plus d'un demi-cheval-vapeur, mais la journée d'un cheval ordinaire varie de 4 à 6 francs, tandis que le cheval-vapeur d'une locomobile ordinaire ne coûte pas plus de 3 francs.

Le manège à chevaux, bien supérieur à la manivelle à hommes, au point de vue économique, est donc lui-même très inférieur à la machine à vapeur, mais à condition, bien entendu, qu'il s'agisse d'un travail continu. Sinon le manège reprend l'avantage.

Machines a vapeur. — Les machines à vapeur, qui sont si fréquemment employées pour actionner les usines élévaloires des villes, sont, malgré l'avantage cité ci- dessus, assez rares à la campagne ; elles ont l'inconvénient de demander les soins d'un mécanicien et d'avoir besoin de charbon. Cependant elles sont toujours très recommandables, même pour de petites installations, car on trouve d'excellentes petites machines de quelques chevaux seulement de force, s'adaptant très bien aux pompes. La figure 59 montre un exemple d'installation avec locomobile : on refoule dans un réservoir en tôle de 50 mètres cubes. Une demi-fixe ou une petite

94 ED. IMBEAUX ET E. ROLANTS. — HYGIÈNE RURALE.

machine verticale vaudrait mieux qu'une locomobile pour une installai ion permanente.

A titre de renseignement, disons encore : 1° qu'une machine à vapeur de 1 cheval effectif coûte 2 000 francs, consommes kilogrammes de charbon à l'heure (plus 10 kilogrammes par jour pour allumage) et30 litres d'eau, exige de l'huile, des matières accessoires et menues réparations pour 0 fr. 30 par jour, et occupe un mécanr cien le tiers du temps; 2° qu'une machine de 5 à 10 chevaux effectifs

Fig. 59. — Installation d'une machine à vapeur avec pompes et réservoir de 5<) mètres cubes sur un puits (type du chemin de fer du Nord).

coûte de 4 à 6 000 francs, consomme de 3 à i kilogrammes de charbon par cheval-heure (plus 30 kilogrammes pour l'allumage) et 20 litres d'eau, exige de l'huile, etc., pour 1 fr. 50 par jour et occupe un homme la moitié de la journée.

Moteurs a gaz et a pétrole. — Les moteurs à gaz pauvre on a rarement à la campagne une distribution de gaz d'éclairage qui permette de songer aux machines à gaz riche) et les moteurs à pétrole ou à alcool présentent de très sérieux avantages pour les installations rurales. Toutefois les gazogènes des premiers exigent de l'anthracite spécial (consommation d'environ 500 grammes par chevalheure effectif), tandis que le pétrole est plus facile à se procurer.

Les petits moteurs à pétrole consomment environ 0'.5 de pétrole (de densité 0,82) par cheval-heure ; ils n'exigent pas un méca-

nicien spécial et peuvent fonctionner d'une manière intermittente. Un moteur de 3 chevaux de force effective, qui peut convenir dans bien des cas, coûte 2 000 francs.

Les moteurs de 1/2 cheval, 1 cheval, 2 chevaux pèsent (30, 110 et 220 kilogrammes et font de 550 à 700 tours à la minute. Ils exigent donc un engrenage intermédiaire pour actionner les pompes. La maison Japy a réuni sur le même bâti le moteur à pétrole et la pompe ; une partie de l'eau de la pompe sert à refroidir le moteur. On peut compter sur un rendement de 30 p. 100 en eau montée. Le type de 0 chevaux, qui peut monter à l'heure 20 mètres cubes d'eau à 10 mètres, brûle 3',3 de pétrole.

Moteurs aériens ou mollins a vent. — On est conduit à demander la force motrice aux phénomènes naturels, notamment au vent et aux chutes d'eau. Les moteurs aériens ou moulins à vent sont très employés dans certaines régions : mais, en France, le vent n'est pas partout assez fort ni assez constant pour donner complète satisfaction. Aussi faut-il recommander qu'on adjoigne au moulin à vent un moteur de secours ou un réservoir de grande capacité (ou mieux tous les deux), afin de pouvoir parer au manque de vent. La figure 60 montre l'installation de ce genre, que l'un de nous à fait établir pour une ferme des environs de Nancy : Yaermolor (de Chicago) élève 30 litres par minute à 30 mètres de hauteur dans un réservoir de 200 mètres cubes, capable de suffire aux besoins de la ferme pendant près de quinze jours, et de plus un manège de deux chevaux supplée le moteur aérien. Le moulin à vent et les pompes ont coûté 5 400 francs, le manège 935 lianes, les bâtiments 3 400 francs et le réservoir de 200 mètres cubes 7850 francs.

Les moulins à vent ne se mettent en mouvement que lorsque le vent dépasse une vitesse d'environ 3 mètres par seconde (ils s'arrêtent à une vitesse sensiblement inférieure) ; ils doivent s'effacer par les vents de tempête, généralement pour des vitesses au-dessus de 13 à 15 mètres. Ces moteurs réussissent donc surtout dans les régions où le vent reste habituellement compris entre ces limites, comme au bord de la mer, sur les plateaux ou dans les vastes plaines bien balayées par le vent.

Nous ne pouvons entrer ici dans le détail des divers systèmes ; on devra, quand cette solution sera reconnue convenable, s'adresser à un spécialiste.

Moteur hydraulique. — Enfin, lorsqu'on pourra disposer d'une chute d'eau, on aura bien entendu grand avantage à atteler un moteur hydraulique à la pompe. Les anciennes roues des moulins peuvent être utilisées (la roue en dessus et la roue Sagebien notamment) ; mais c'est la turbine qui est de beaucoup l'engin à préférer. Il y a de nombreux types de turbines, et il y en a aussi de toutes les tailles : leur rendement doit approcher de 80 p. 100.

ED. IMBEAUX ET E. ROLANTS. - HYGIÈNE RURALE.

/3of^«/l;ijS' Jf.

Fig. 60. — Alimentation dîme ferme par moulin à vent et manège à chevaux établis-

au-dessus d'un puits.

Mais nous nous bornerons à montrer (fig. 61) comment une turbine actionne le plus habituellement une pompe Girard ; mais on peut aussi aujourd'hui lui faire conduire directement une pompe centrifuge. Il arrive que le moteur ne se trouve pas toujours à l'endroit même du puits : il faut alors transporter la force sur ce dernier. Vélectricité offre aujourd'hui pour ce transport de très grandes facilités : elle

Fig. 61. — Tut bine commandant une pompe Girard (alimentation du fort Saint- Michel, à Toul).

permet d'élever à volonté l'eau de plusieurs puits et aussi de profiter de la même force pour divers autres usages (éclairage, machine à battre, labourage en grand, scierie, etc.). On aura donc bien souvent intérêt à transformer la puissance des chutes d'eau en énergie électrique, d'autant plus que les turbines s'adaptent admirablement à la commande des dynamos. Les moulins à vent, à cause de l'irrégularité même du vent, se prêtent beaucoup moins bien à la production

Thaite d'hygiène. XII I. i

98 ED. IMBEAUX ET E. ROLANTS. — HYGIENE RURALE.

de l'électricité : il faudrait d'énormes batteries d'accumulateurs pour mettre en. réserve l'énergie en excès dans certains moments et la faire servir à d'autres. Enfin, quand on devra recourir à la vapeur ou au gaz pauvre, on se demandera si Ton n'a pas intérêt à installer le moteur dans l'habitation même, sauf à transformer sa force en électricité et à la transporter au lieu du puisage. Dans chaque cas particulier, on fera une comparaison judicieuse de l'économie des diverses solutions.

Rappelons encore qua la campagne, où on n'a pas facilement d'ouvriers spéciaux sous la main, on devra donner la préférence aux engins faciles à conduire, à démonter et à réparer. On exigera notamment du constructeur qu'il fournisse des pièces de rechange, principalement pour les parties les plus fatiguées, et que ces pièces aient été essayées à l'avance, de manière qu'on puisse lès poser soi-même.

*2° Puits instantanés (tubulaires ou abyssiniens;. — Dès 1845, un sergent du Génie français fit des puits tubulaires à Mers-el- Kébir, et on en fit aussi, en 1847, aux environs de Tlemcen. Le 11 février 18(34, Donnelpritun bre vet en France pour son puits à succion forcée : une cloche métallique placée au niveau habituel de l'eau était reliée d'une manière étanche aux parois, et on pompait dans la cloche. Lorsque, le 26 octobre 1867, l'Américain Norton prit en Angleterre un brevet pour les puits tubulaires, qui venaient d'être employés dans la guerre de Sécession, Donnet revendiqua la priorité de l'invention: le nom de Norton ne leur en est pas moins resté. On leur donne souvent aussi le nom de puits abyssiniens, parce qu'ils furent utilisés en grand dans l'expédition anglaise de 1867-1868 en Abyssinie, ou de puits instantanés. Nous les appellerons puits tubulaires, ce qui correspond à l'expression allemande Rohrbrunnen ; en anglais, driven wells ou drive-wetts, qui signifie puits foncés.

Un puits de ce genre est formé d'un tube généralement de petit diamètre (bien qu'aujourd'hui on tende à l'augmenter), qui est perforé à son extrémité inférieure et qu'on enfonce par la chute d'un mouton jusqu'à ce que la partie perforée soit arrivée dans la nappe aquifère : on pompe alors dans le tube soit en le prenant directement comme tube aspirateur, soit en y plongeant un tuyau d'aspiration spécial (ce qui est de beaucoup préférable, l'eau entre les deux tubes ayant pour elfet de servir de réservoir et d'éviter les coups de bélier). Naturellement il convient, pour avoir le plus grand débit possible, que la partie perforée traverse toute l'épaisseur delà couche aquifère et ait une longueur égale à cette épaisseur, c'est-àdire aussi grande que possible. Le diamètre des troussera déterminé d'après la taille des grains du sable ou gravier : il est bon que la somme des sections de ces orifices soit supérieure à la lumière du tube (elle est d'ordina;re une fois et demie de cette lumière).

En outre de ces conditions, le débit d'un puits tubulaire dépend de la taille des grains du sol et de la pression de l'eau dans la nappe. Il augmente avec la pression (mais il y a des écarts irréguliers d'avec la loi de proportionnalité), et il diminue très vite quand la taille du sable diminue (un peu plus vite que le carré de. la taille effective).

Dans la pratique, on s'éloigne souvent des conditions théoriques, notamment parce que, malgré toutes les précautions, il se fait d'ordinaire des entraînements de sable, qui finissent par produire un vide autour du tube perforé (fig. 62) : on pompe alors dans ce vide, qui a un avantage en ce qu'il sert de réservoir et diminue le travail de la pompe. King a étudié la différence du travail qu'il y avait à pomper dans un puits ordinaire plein d'eau ou dans un tube abyssinien entouré de sable aquifère : avec le tube n° 50 de Gould, de 6 pouces de diamètre (0m, 15), ayant une longueur de 18 pouces, portant des trous de 1 /4 de pouce, et entouré de sable de 0mm, 2941 de taille effective, il fallait 35 coups de pompe pour remplir un seau, tandis que, avec le même tube plongeant dans l'eau à pareille hauteur, la même pompe donnait ce débit en 20 coups. La différence de 15 coups en plus représente la résistance que rencontre l'eau pour venir au travers des pores du sable et répondre à l'appel de la pompe.

Les puits tubulaires présentent de grands avantages au point de vue hygiénique sur les puits ouverts. Le tube n'étant perforé qu'à sa partie inférieure ne prend que de l'eau profonde: il n'y a guère de possibilité de chute directe ou d'infiltration par les

eaux de surface, les poussières, les petits animaux, etc. ; les ouvriers ne contaminent pas non plus facilement le puits. Bref, on aura de l'eau pure si la nappe elle-même est pure ou bien protégée. Ces avantages ont conduit non seulement les particuliers et les villages, mais encore bien des villes, à foncer des puits tubulaires; mais, pour avoir un débit important, il faut associer un nombre plus ou moins grand de ces puits et y puiser en même temps. Il y a de nombreux exemples de ces séries de puits accouplés.

Construction des puits tubulaires. — Ordinairement, on munit le tube perforé d'une pointe métallique qui facilite renfoncement (il est même bon que l'extrémité supérieure de cette pointe soit un peu renflée, de manière qu'elle fasse un trou un peu plus large