Système tour. — Dans les contrées très-chaudes, où

l'arrosement des plantes est une condition nécessaire de leur existence pendant la saison des chaleurs, on emploie beaucoup, quand la hauteur à laquelle Teau doit être élevée est peu considérable, des pots adaptés à une roue conduite par le moteur (an manège le plus souvent) produisant un mouvement circulaire autour d*un axe horizontal.

Lorsque les chutes deviennent plus considérables, on emploie la noria, qui consiste dans une série de seaux disposés le long d'une chaîne sans fln articulée et s'enroulant sur les rayons de deux cercles, dont Tun est monté sur Taxe mis en mouvement par le moteur (flg. 674).

La noria est employée non-seulement pour Teau, mais encore pour certaines matières pulvérulentes, la farine, etc. Les dragues qui servent à retirer le sable et la vase du fond des cours d'eau sont des espèces de norias inclinées.

Fig. 674. Fig. G76.

A la corde sans fin on peut attacher des rondelles traversant an cylindre creux. Cette machine est dite chapelet (fig. 675). Le corps de pompe dans lequel se meut Teau peut être vertical ou incliné, et dans ce cas la partie supérieure peut être découverte; le poids de Feau cesse, par suite de cette inclinaison, de presser sur les axes de rotation et d'y faire naître un frottement considérable.

La flg. 676 représente une disposition plus convenable pour les grands épuisements, dans laquelle les seaux sont remplacés par des augets convenablement tracés, mais toujours imparfaite au point de vue de l'économie du travail moteur, puis-

761 LIVUE QUATRIEME.

que l'eau ooasenre inutilement la vitesse qu'elle possédait i

roue.

Figr 676.

Fig. «rr.

En disposant un conduit extérieur à la roue, il suffit d'armcf la roue de palettes de même forme que la section du coursier circulaire dans lequel ellesse meuvent(f)g. 677). En faisant mouv<MrIa roue dans une direction inverse de celle que prendrait une row motrice , Teau sera élevée dans le coursier, et passera da Uef inférieur au bief supérieur. Cette hauteur doit évidemment être moindre que celle du rayon de la roue , et les palettes avoir une direction inclinée sur celle que prend Teau au moment où elle la quitte pour ne pas la soulever et Tentrainer inutilement dans le sens du mouTement de la roue.

Si Ton place des conduits continus qui contiennent Teau dans Tintérieur de la roue, en la faisant alors sortir par le centre^

Fig. 678.

Fig. 679.

on a le tympan (fig. 678). Il consistait, chez les andem, en m cylindre creux di%isé en compartiments formés par des plans diamétraux. L'eau peut pénétrer dans chacun de ces compartiments

par une ouverture pratiquée soivaBt une arête du cylindre. L*axe ée « cylindre est lui-même un cylindre ou noyau creux , auquel s'arrêtent les cloisons, et chaque compartiment a une ouTertuie eenimnniquant avec ce noyau. L'eau dans iaqielle plonge le tjmptti entre dans ses cloisons, et par le mouvement de rotaticm coule le long d'un pian diamétral et vient sortir à la hauteur àa l'axe.

Inotile de dire que cet appareil doit marcher à très-petite vitene, poisqne toute celle que conserve Tean sortant de l'appareil ripond à m travail entièrement perdu*.

786. Sffrtèmeplan. — Dons le système précédent, la distance dn centre de gravité de l'eau soulevée à l'axe varie, et par suite la réaistance, suivant la position des ckHsona. Cet inconvénient est évité par le tympan de Lafaye (iig. 679), dont le mode d'ae^ tkm repose, plus complètement encore que dans ie cas précédent, sur le mode d'action du plan incliné. Il est formé de canaux courbes dont les profils sont les développantes du cercle formant le noyau. La tangente verticale de ce cercle étant la normale commune à toutes ces développantes, la perpendiculaire à toutes les tangentes horizontales, les centres de gravité des volumes d'eau contenus dans les canaux et égaux pour chacun, resteront sensiblement tous sur cette ligne. L'élévation du centre de gravité des volumes n'est cependant pas constante pour un même angle de rotation. Pour qu'il en fût ainsi, il faudrait que le profil des conduits fût une spirale d'Archimède p=aM (forme défectueuse en pratique à cause de son tr<^ grand développement), courbe qui produit un mouvement rectiligne uniforme à l'aide d'un mouvement circulaire uniforme dans un même plan ; mais alors la résistance ne resterait pas c<mslamment sur la même verticale.

Cette régularité de progression est obtenue dans des plans différents à l'aide de l'héliee tracée sur la surfÎGkce d'un cylindre, ou, si l'on aime mieux, par l'enroulement d'une droite sur un cylindre. C'est sur cette disposition que repose la machine la plus usitée et la plusparfoite pour les épuisements d'une pntfondeur

limitée, mais plus grande toutefois que dans le cas où Ton emploie le^ dernières machines décrites; nous voulons parler de la vis (tArchitnède.

786. Vis d'Archimède. — Considérons une vis formée par ni tube contourné sur un cylindre. Plaçons-le d'abord horizoBli* iement: si par l'orifice de la partie inférieure on introduit mt petite boule , en roulant comme sur un plan incliné elle s'anaih cera vers l'autre extrémité du tube, et elle s'arrêtera sur le point le plus bas de la première spire ; mais si on fait tourner la machine, le plan incliné s'élèvera derrière la boule, et aussi le point soritquel elle reposait; elle l'abandonnera, et, en descendant, passera sur les points subséquents. Elle parcourra ainsi toute rarête horizontale du cylindre en s'avançant vers l'autre orifice du tnbe, qu'elle finira par atteindre et firanchir.

Supposons maintenant que l'on incline Taxe sur l'horlioii

Fi g. 6a0.

d'une petite quantité (fig. 680), que cette inclinaison soit telle qu'il existe sur chaque spire deux points M , m (fig. 681 ), où les tangentes à l'hélice soient parallèles au plan horizontal ; l'un des points M sera le plus élevé de la spire , et l'autre m le plus bas au-dessus du plan horizontal.

Une boule introduite par l'orifice inférieur se placera sur ce deuxième^ point , et y restera en repos si le cylindre n'éprouve pas de mouvement. pig. csi.

Par ce point m menons une droite indéfinie N N' parallèle aox

génératrices du cylindre, et supposons-la fixe dans l'espace. Faisons tourner le cylindre autour de son axe, un point voisin m' de l'hélice viendra se placer en un point n sur la droite indéfinie NN' (n est obtenu en menant par le point m* le plan perpendiculaire aux arêtes contenant le cercle que décrit chaque point de la surface) ; la tangente en ce point n à Thélice dans sa nouvelle position sera parallèle à la tangente en iti, car elle fera le même angle avec la même droite NN\ puisque celle-ci se confond avec une génératrice du cylindre ; la tangente au point n sera donc parallèle au plan horizontal; conséquemment, ce point n sera le plus bas de la spire , et la petite boule qui était primitivement en m sera passée en n.

Si Ton continue de faire tourner le cylindre, la petite boule passera successivement sur les différents points du tuyau qui viendront se placer sur la droite NN': elle s'élèvera donc en parcourant cette droite. On aura ainsi produit un mouvement ascensionnel de ce corps suivant une droite inclinée à l'horizon , par le moyen d'un mouvement de rotation autour d'un axe fixe parallèle à cette droite , l'inclinaison de l'hélice formant un plan incliné sur lequel la boule sera montée, pour ainsi dire, en descendant successivement le long des éléments consécutif.

Ce que nous disons d'une petite boule s'applique à une petite masse d'eau qu'on aurait introduite dans la première spire ; elle s'élèvera dans le tuyau eu suivant la direction de la droite NN' quand on fera tourner le cylindre. Et si, après que cette petite masse d'eau a passé dans la deuxième spire, on en introduit une nouvelle dans la première spire, on élèvera les deux à la fois. On pourra ainsi en élever autant qu'il y a de spires dans le tuyau.

Quant à la quantité qu'on pourra introduire dans chaque spire , elle dépendra de la distance verticale entre les deux points M, m, de chaque spire, pour lesquels les tangentes à l'hélice sont parallèles au plan horizontal , c'est-à-dire de la hauteur du point M au-dessus du point m. Car M. étant le point où le plan horizontal mené par le point M rencontre l'autre branche de la spire , il

est clair qa*(m pourra remplir d*eaa toute la partie Mmlf » 4ê tayaa, qa*on appelle poor ee motif Tare hfdrûpkore.

La vis d*Archimède peat servir à élever Teau à ane hanteir aiMTalre qui dépend de la longueur d« cylindre et de son la- Hinaison. Le travail, tout étant égal d'atllenrs, est en pnq^ tion de la longueur de Tare hydrophore.

787. Fnelinaison de Vux€ de la 9is. — U Amt, dam la posilioa convenable pour le travail , que diaque spire ait deux tangeal» horizontales. Or, toutes les tangentes tf une liélioe feisant des angles égaux avec Taxe du cylindre, elles sont parallèles aos arêtes d'un cône de révolution autour de cet axe, dont l'angle au sommet est celui que fait chaque arête avec Taxe. ComefOM ce cène (fig. 662) et menons par son sommet un plan H H' paral-

lèle au plan horizontal. Il faudra, pour qu'il y M de«x tangentes horizontales, que ce plan coupe te cène solvant étm arêtes.

Soit 6 Tangle que chaque arête fslt avec Taxe SX du etoe, 0K t Tangle que cet axe fait avec le plan horizontal , 11 ftodra que Ton ait 6>t.

SI l'on suppose t=0, le plan HH' sera tangent au eône, les deux points M et m se confondent. Alors la boule ou la pelile masse d'eau que nous avons supposée introduite dans le tayaa hélicoïdal devra se réduire à un point maOïématique.

Si l'on suppose t]>8, le plan fi H' ne coupera ancone arêle di eène; conséquemment aucune tangente à Théllce ne sera horl-

Eontale , et eu aucun point du tuyau la petite boule ne pourra rester en équilibre ; elle glissera néeessairement dans le tuyau oomiiie s'il était vertical.

Ainsi il faudra pour que la vis fonctionne que l'angle d'incliwûson de son axe sur Thorizon soit plus petit que Tangle 6 que les tangentes à Thélice font avec Taxe du cylindre.

78S« Construction géométrique des points M et m, le plus hend et le plus bas d'un arc hydrophore. — Par un point S de Taxe (flg. 683) du cylindre, menons des droites parallèles aux tan-

gentes à rhélice ; ces droites formeront un c6ne de révolulim qui coupera le cylindre suivant un cercle dont AB représente la projeetkm, et aph le rabattement sur le plan de la ligure. Le plan korizontal mené par le point S coupe le cône suivant devx arêtes dont Oq, Oq' sont les projections sur le plan du cercle. Ces deux arêtes sont parallèles aux tangentes borizontales de rhéUee, lesquelles tangentes se rapportent aux points M, m. Les proJeelSons de ees tangentes sur le plan du cercle sont donc parallèles aux projections des deux arêtes, c'est-à-dire aux deux droites Oq^ O^. Or, les projections des tangentes à l'hélice sont tomtes tangentes au cercle. Menant donc deux tangentes au cercle parallèles aux deux rayons Oq^O^^ leurs points de contact p et ir seront les projections des points M et m. Ceux-ci se trouves! donc construits géométriquement et déterminés par la ren- ^ contre de l'hélice et des parallèles aux gàoératrices du cylindre meaées par ces points.

• te pourrait mener deux autres tangentes au cercle, mais elles

seraient étrangères à la question. Gela provient de ce que kl droites Ogr, 0/ sont chacune la projection de deux arêtes da cône (S), dont Tane seulement se trouve dans le plan horizontal mené par le point S.

De la figure on déduit aisément une relation remarquaUede Tangle aop = u qui sépare le point M de Torigine de la spire. En effet, on a sin. aop= cos. aoq' (à cause de Tégalité des triangles rectangles aO/», OQ^, ap, 0/ étant parallèles), sin „ ^QQ ^Q Q^ ^tang.Q S(y ^tang. i Oq O'A tang. ASO' tang. 0

ou sin. u= — ^, dont la plus grande valeur est sin. ti = l tang. 0

ou t = 0.

Plus 0 sera grand par rapport à t, plus sin. u sera petit, et plus récart vertical entre les points M et m, et par suite Tangle hydrophore , sera grand pour un même cylindre.

On voit que la théorie de cette intéressante machine repose entièrement sur les propriétés géométriques des lignes hâiçoidales.

On doit remarquer qu'il est nécessaire, pour que la vis poiflK fonctionner, que son extrémité inférieure puisse à chaque révolution du cylindre communiquer avec Tatmosphère. Antrement, il est clair que l'eau ne pourrait s* élever dans la vis audessus du niveau du bassin où on la puise, puisque la pression au bas de cette colonne liquide serait plus grande que dans le bassin , la pesanteur ferait nécessairement écouler le liquide.

789. Construction pratique de la vis d'Archimède, — Les andeas employaient la vis d'Archimède telle que nous venons de la décrire, c'est-à-dire quelle consistait en un tuyau enroulé sorim cylindre suivant une hélice.

A ce tuyau on a substitué une surface héliçoide, telle que celle de lavis à filets carrés (fig. 684). Cette surface est engendrce par une droite perpendiculaire à l'axe du cylindre, et qui s'appuie sur cet axe et sur une hélice tracée sur le cylindre. On la termine intérieurement à un cylindre d'un diamètre plus petit que le

premier, de sorte que cette surface est comprise entre deux cylindres. On sait qu*on peut tracer sur cette surface une infinité d'hélices ; chacune d'elles joue le rôle d'un petit canal, de sorte

Fig. 684.

que sur chacune d'elles il y a un arc hydrophore. La longueur de cet arc diminue sur les hélices qui se rapprochent du cylindre intérieur, et devient nulle sur la dernière hélice, très-voisine de Taxe. Tous ces arcs hydrophores forment ainsi une petite nappe d'eau qui s'élève d'une manière continue quand on fait tourner la machine, et puisqu'il y a un vide entre cette nappe et le cylindre intérieur, ce vide permet à l'air de circuler librement à l'intérieur. Cette disposition tient lien des orifices que, dans le cas d'un tuyau, il faudrait pratiquer de distance en distance pour éviter les changements de densité de l'air renfermé entre les arcs hydrophores qui tendent à empêcher le premier de ces arcs de se former complètement.

Afin de diminuer le poids de la machine et la force motrice nécessaire pour la manœuvrer, les Hollandais suppriment le cylindre extérieur et se contentent de renfermer la vis dans une espèce de coursier (fîgî 685) ; ils suppriment ainsi la pression du poids de Teau sur les collets de l'arbredela vis. La perte par l'écoulement , due au Jeu , est diminuée par la vitesse

Fig. 685.

assez grande de rotation qu'on donne à Taxe d*oà nait one fone centrifuge qui applique i*eau sur les parois du cylindre. Cest par l'intervention de la force centrifuge que les phéncHnènei sont alors modifiés, c'est par cette même force que s^expliqoe Taction de la pompe centrifuge proprement dite, dont nous parlerons plus loin.

790. Vitesses. — Dans la vis d'Archimède, le rapport des vitesses du mouvement circulaire et du mouvement rectiligne de l'eau y est le même théoriquement que sur la vis ordinaire , c'està-dire que par chaque tour Sirrde la manivelle motrice, uoe spire du pas A aura été parcourue par le poids d*eaa Q contenae dans un arc hydrophore , et s'il y a n arcs , h sera le chemin pa^ couru par nQ ou n^ = H , hauteur totale parcourue par Q.

Propartions. — Dans la pratique, le diamètre extérieur de U vis est habituellement -pâ de la longueur; le diamètre du noysB est 7 du diamètre extérieur. Il doit y avoir trois spires entièra dont la trace sur l'enveloppe fait un angle de 67 à 70"".

L'inclinaison la plus favorable de l'axe de la vis à ThoriioD est de 80° à 45\

791. Pompe centrifuge. — La vis d'Archimède ne peut élever Teau lorsque l'axe de l'hélice (que nous supposons dans ce qui suit formé d'un tube enroulé) s'approche de la verticale, quand il est mû avec la vitesse ordinaire toujoui*s assez petite ; mais il n*en est plus ainsi quand on la fait tourner rapidement. La force centrifuge qui se développe alors tend à faire monter l'eau le long des parties inclinées derhélice, et il y a émission par Toriâce supérieur lorsqu'elle est plus grande que l'action de la gravité.

La forme hélicoïdale n'est évidemment pas utile pour réaliser cet efifet ; des tubes inclinés et assemblés à un axe central forment un opérateur de cette nature. Les orifices de sortie doivent toujours étfe disposés de telle sorte que l'eau sorte en sens inverse de la rotation, afin qu'elle ne conserve pas une vitesse absolue notable. Ces appareils sont toutefois assez imparfaits, à cause des résistances intérieures et des frottements qui résultat

de la rapidité do mouvement dans de longs tuyaox de petite section. Aussi des appareils de nature analogue ne sont-ils guère employés ; et Ton a trouvé grand avantage à limiter retendue dans laquelle se développe la force centrifuge. Telle est la pompe d'Appold dans laquelle une petite turbine noyée, recevant Teaa par son centre, la chasse à sa circonférence dans un tuyau. Elle a donné de bons résultats et fourni une meilleure utilisation de la force centrifuge produite par une vitesse considérable de sept ou huit tours par seconde.

792. Machine à essorer, — La force centrifuge est heureuse* ment appliquée à la séparation des solides et des liquides pour le séchage des étoffes mouillées, le clairçage du sucre, etc. U suffît pour cela de renfermer les matières imlûbées d*eau dana un tambour dont le pourtour est garni d^one toile métallique qui retient les substances solide:- et laisse passer les liquides, taml>our que Ton fait tourner très-r: ^>idement et qui atteint une vitesse de 14 à 15 tours par seconde. La figure 686 rq[>résente la coupe de

Fig. 636.

cet appareil, qui, appliqué au raffinage du sucre, constitue on progrès important de cette industrie.

Tous les procédés employés avant la machine à force (xaainfiige, pour le séchage du linge, la pression, la torsiwi, etc., offraient les inconvénients, évités avec cette machine :

1 * De fatiguer les tissus par la grande pression ou la forte tor-

sion qu'on est dans Tobligation de leur donner afin d'en extraire la pins gi-ande partie de Feaa qu'ils contiennent;

2* D*exiger beaucoup de main-d*œuvre et surtout beaucoop de temps pour les étendre et les exposer à l'air, ce qui retarde considérablement la fabrication ;

3® De consommer une grande quantité de combustible pour te chauffage des calorifères.

793. Pompes, — Lorsque la hauteur à laquelle il s'agit d*éle\'er Teau dépasse quelques mètres, c*est toujours à des pompes qu'on a recours.

Une pompe consiste en un cylindre ou corps de pompe dans lequel se meut, d* un mouvement de va-^t-vient, un piston^ et auquel s^adaptent un ou deux tuyaux ; Tun , en dessous , est le tuyau d'aspiration; Tautre, en dessus ou par c6té, est le tugmt d'ascension. L'ouverture supérieure du premier est recouverte d'une soupape qui se lève ou se baisse alternativement, suivant les circonstances du mouvement : une seconde soupape est placée ou sur le piston, ou à l'ouverture inférieure du tuyau d'ascension.

Entrons dans quelques détails au sujet de ces organes.

Le corps de pompe doit être de forme cylindrique et parfoitement alésé pour que le mouvement du piston s'y fasse avec tonte facilité.

Le piston est un cylindre qui doit se mouvoir à frottement dans le corps de pompe, de manière à ne laisser passage ni à Tair ni à Teau vers son pourtour. On le garnit à cet effet de chan^Te ou de cuir pressé autour d*un noyau en bois, ou mieux de disques de cuir pressés entre deux disques métalliques. On emploie aussi avec avantage de longs cylindres en cuivre jaune tournés et bien polis, lesquels montent et descendent dans une boite à étoupe (stuffing box] placée à la partie supérieure du corps de|pompe.

Les soupapes le plus généralement employées sont de trois formes différentes. Elles sont coniques, sphériques ou planes et i charnière (fig. 687).

La soupape conique porte à sa pàirtie inférieure une tige, sui-

RÉSISTANCES AU xMOUVEMBNT. T73

vant son axe, qui peut glisser dans un coussinet directeur qui lui sert de guide, et fait que la sou* pape, après qu^elle a été soulevée, reprend exactement la position qui lui convient. — La soupape sphérique porte une pareille tige. La soupape plane et à charnière s'appelle clapet.

Elle peut se composer d'une seule pièce qui tourne autour d'une charnière. Si son poids ne doit pas suffire pour i»N^jaHBM qu'elle se ferme d'elle-même, on adapte

à sa partie supérieure un ressort qui la ^'^' ^'- presse.

La charnière peut être placée au milieu de l'ouverture , et la soupape se compose alors de deux petites parties planes qui s'élèvent et retombent sur les bords de l'ouverture qu'elles doivent fermer.

Enfin depuis quelque temps, des soupapes en caoutchouc, formées de deux lèvres, imitant les valves naturelles des corps vivants, ont été adoptées avec grand succès dans beaucoup de cas. Les pompes se divisent en deux classes, suivant que l'élévation de l'eau y est produite par l'application directe de la force motrice ou par la pression de l'atmosphère. Nous examinerons d'abord ce second cas.

794. Pompes aspirantes et élévatoires. — Dans les pompes aspirantes, le travail du moteur est appliqué À faire le vide, à retirer l'air du corps de pompe fermé de toutes parts , sauf vers le tuyau d'aspiration qui plonge dans l'eau à élever, qui supporte le poids de l'atmosphère pressant tous les corps qui existent à la surface de la terre ; si donc on parvient à supprimer en un point la pression atmosphérique, à faire le vide, les corps en communication avec ce vide devront se mettre en mouvement sous l'effet de cette force, s'ils ne sont retenus par une résistance trop considérable.

C'est au moyen du mouvement rectiligne alternatif de la tige

774 LIVRB QUATRIÈME.

du piston qu'on parvient à faire an vide plus ou moins paifUt dans l'espace qui communique avec le cylindre dans lequel est mû le piston (fig. 088).

Le jeu de la pompe est facile à comprendre. I^ piston étant à la partie supérieure du corps de pompe et Tean dans le tuyau d'aspiration au même nivean que dans le réservoir, on abaisse le piston, l'air se trouve comprimé, la soupape du tuyau se ferme , celle du piston s'élève, et l'air s'échappe par cette ouverture. Quand le piston est descendu jusque sur la base du corps de pompe, on élève le piston dont la soupape se ferme, etFalr contenu dans le tm^au d'aspiration est pressé par Peau qui tiuismet la pression atmosphérique qu'elle supporte extérieurement. Cet air fhlt ouvrir la soupape du tuyau et se répand dans Fespace que le piston laisse libre en s'élevant. Sa force élastique dhnimR donc et ne peut plus fnire équilibre k la pression atmosphériqw. Il en résulte que l'eau s'élève dans le tuyau jusqu'à ce que la pression due h la colonne élevée, plus la pression due à l'air renfermé entre cette eau et le piston , fesse équilibre à la pression atmosphérique.

Le même effet se produit pour chaque coup de xUston et fcao s'élève pour chaque coup d*une nouvelle quantité dans le tmtiu d'aspiration.

Après quelques coups de piston , l'eau pénètre dans le corps de pompe, et quand on abaisse ensuite le piston. Veau traverse l'ouverture fermée par la soupape qui y est pratiquée. Puis quand on fait remonter le piston , la soupape se ferme et le piston élève avec lui l'eau qu'il supporte ; cette eau sort du corps de pompe par une ouverture latérale percée au-dessus du point extrême de la coui'se du piston. En même temps une nouvelle quantité d'eau s'introduit par l'ouverture du tuyau dont la soupape s'est levée.

Tel est le jea d*une pompe aspirante , qui prend le nom d*élévatoire lorsque l'ouverture de déversement est à une hauteur.notible au-dessus de la limite de la eoursedu piston, et que celal-cî élève une colonne d*cau qu'on empêche de redescendre avec lui par le jeu d'une soupape placée au bas de ce tuyau d'ascension.

Il est clair que Feau n'atteindrait pas le point correspondant à la limite supérieure de la course du piston , si sa hauteur au-dessnsdu niveau du réservoii* surpassait la hauteur de la colonne d'eau à laquelle fait équilibre la pression atmosphérique , et qui est égaie à 10»,40.

Dans la pratique , cette hauteur devra être moindre , parce qu'il y a toujours quelque déperdition d'air ou d'eau entre le piston et le cylindre; d'ailleurs l'air que l'eau contient s'en dégage quand le piston s'élève et que Teau est moins comprimée, et cet air forme à la surface inférieure du piston une petite couche dont le ressort est opposé à la pression de l'air extérieur, ce qui diminue la hauteur de la colonne d'eau à laquelle cet air extérieur fait équilibre. On prend pour limite pratique une hauteur de 8 ou 9 mètres.

795. Pompe foulante, — Avec cette pompe, on presse l'eau pour la forcer i s'élever dans le tuyau d'ascension. Ses effets TqK)sent sur le jeu de deux soupapes , l'une permettant à l'eau de s'introduire par un-^ tuyau placé à la partie inférieure quand le piston s'élève , l'autre permettant à l'eau de s'élever quand eUe est refoulée par la course descendante du piston. Ce système est employé pour élever l'eau de grandes profondeurs , suitout avec remploi des pistons allongés que nous avons décrits. On les appelle fdors pompes à plongeur. Elles constituent le système le plus perfectionné d'élever l'eau dans nombre de cas, parce que, bien disposées, elles fournissent le moyen d'élever l'eau sans qu'elle conserve de vitesse à sa sortie , vitesse qui répond évidemment à un travail inutilement consommé.

Dans l'établissement des pompes, on observe les règles sujh crantes:

La vitesse des pistons doit être comprise entre 0<°, 16 et 0*°, 25 par seconde.

L*aire de Touvertare masquée par les soupapes doit ètn h moitié environ de celle du corps de pompe. ^

Le diamètre du tuyau d'aspiration et celui du tuyau de cMh duite doivent être les deux tiers de celui du corps de pompe.

La course des pistons des grandes pompes doit être de l*à 1",50.

796. Pompes de Bramak et de Dietz. — On ar cherché à c<im* biner des pompes qui pussent être mues directement par im mouvement auti*e que le mouvement rectiligne alternatif. Noos donnerons pour exemple les deux suivantes :

V Pompe de Bramah^ à mouvement circulaire alternatif (fig. 689).

ABC est le corps de pompe; le piston est ici P F, qui, agissant vers A, ferme la soupape m et ouvre la surface n en agissant comme pompe foulante, tandis que la soupape p est ouverte par te vide fait en arrière du piston , et la soupape o fermée par le poids de ^^* ^^'

l'eau.

Bans le mouvement inverse, au contraire, le piston allant ven G, les soupapes m et o seront ouvertes et les soupapes netp fermées, et Tascension de l'eau continue. Ce système, vu b multiplicité des soupapes et la diversité des érections que Feaa doit prendre, d'où résultent des tourbillonnements et des contractions, ne peut servir que pour les cas où l'économie delà force motrice importe peu.

797. 2'' Pompe (feDiW:;, mue par mouvement circulaire continu (flg. 690). Un cylindre muni de palettes normales à sa surface et se mouvant dans un autre cylindre fixe, entratoen Teau qui pourra être comprise entre les palettes. Si Ton imagine un plan diamétral fixe du deuxième cylindre se continuant jusqu'au premier, portant les conduits d'arrivée et de sortie de Tean, il se produira près de ce plan compression de l'eau dans im sens et aspiration dans l'autre, et par suite, tout ce qui est nécessaire pour entraîner l'eau, comme avec une pompe ordinaire, d'un

premier tuyan dans un second. Le problème se réduit à faire disparaître les palettes près du pian diamétral, pour que le mouvement paisse se continuer. C'est ce qui s'obtient dans la pompe de Dietz, en permettant à des palettes I , T , 1'', de glisser dans des raini^res

Fig. 690.

pratiquées suivant les génératrices du cylindre mobile. Des ressorts cd les font rentrer, et une courbe immobile convenablement tracée (circulaire pour la majeure partie) les fait sortir et appliquer le long du cylindre fixe dans la plus grande partie de la course. Les frottements et actions destructives produites pendant le mouvement 'des palettes ne permettent d'employer ces pompes que sur de faibles dimensions.

798. Pompes à air. — Nous avons vu que la pompe aspirante était en réalité une pompe à air, qui en faisant le vide permet à la pression atmosphérique de produire son effet. Au lieu d'eau , la pression atmosphérique pourra servir à mouvoir un corps quelconque fermant exactement un tuyau en communication avec le corps de pompe. Tel est le piston dans le chemin de fer atmosphérique , qui est entraîné par une force accélératrice égale à la surface du piston multipliée par la différence de pression sur les deux faces du piston ; la plus grande pression étant celle de Tatmosphère, la plus petite celle qui subsiste dans le tube, où l'air a été raréfié par les pompes à air en communication avec lui , et mues par une machine à vapeur fixe : système éminemment propre

778 LIVKE QUATRIÈME.

à gravir les pentes, puisque l'action de la force motrice peut toi- Jours être proportionnée à la résistance qu'oppose la gravité.

Nous ne nous étendrons pas ici sur oe système de ioeomotmi dont le détail se trouve dans le Dictionnaire des arts et mamm^U' turcs (art. Chemins de fer); nous dirons seulement que la nécessité d'attacher le convoi au piston mis en mouvement par la raréfaction de Tair nécessite tout le long du tube une soapape longitudinale dont le fonctionnement régulier est très -difficile à obtenir. Aussi ce système est-il aujourd'hui abandonné.

Ce cas est le seul où Ton ait à s'occuper du poids des gaz, nous n'avons donc pas à consacrer ici de section à cette question. Nous aurons à revenir plus loin sur le mouvement vertical des gaz, autre que celui qui consiste à soulever leur poids.

DEUXIÈME CLASSE

Réwlataiieeii dlncrtle et réatotanees pMMitve».

l*» TRANSPORT DES CORPS SUR UN PLAN HORIZONTAL ou PEU INCLINÉ.

Après avoir étudié le mouvement vertical des corps pesants, nous allons passer aux machines qui servent à les transporter horizontalement.

799. Système levier, — Le système levier n'est guère employé pour le transport des corps pesants; ce n'est que pour mémoire que nous dirons que Ton a essayé quelquefcHS d'imiter par des appareils mécaniques la disposition des systèmes qui permettent la marche de l'homme et des animaux. Nous nous arrêterons seulement sur cette dernière question , qui est d'un grand intérêt, non quant à l'emploi industriel, mais au point de vue dr l'étude des corps organisés.

C'est par des combinaisons de leviers emboîtés, articulés, qoe s'effectue la marche. Ainsi, si nous représentons (flg. e9l)la position de la jambe de l'homme au départ lors de la marche, m étant le tronc qui renferme le centre de gravité, m' sera k

iëmur , ni' le tibia , et ces os , ainsi que ceux du pied tn!^., sont des leviers articulés autour des points de rotation O, P, Q.

Le mouvement de ces leviers est produit par des muscles qui leur sont attachés , il va donc sans dire que la rapidité de la marche est en raison de l'activité musculaire. Mais un curieux résultat a été obtenu dans ces derniers temps , c'est la démonstration d'une loi qui seule peut rendre compte de la résistance à la fatigue , à certaines allures; c*est que les membres inférieurs tendent à osciller autour de O comme des pendules , et que par suite le pas de marche qui cause le moins de fatigue , bien moins qu'une y!tesse inférieure à celle qui correspond à ce seul mouvement pendulaire , est seulement en raison de la longueur et du poids de ces membres. *

Il en résulte que pour des hommes ne différant que par la grandeur des dimensions respectives , tout étant égal d'ailleurs , le pas du plus grand embrassera une étendue plus grande , mais le chemin parcouru ne sera pas pour cela plus considérable , car en même temps la durée de chaque oscillation sera plus grande , par suite le nombre des pas dan^ un temps donné sera moindre. Ce qui précède fait bien comprendre le peu de travail que con- ^mme la marche en terrain horizontal ; il se réduit presque aux ftottements des articulations si parfaites des membres Inférieurs., qui ne donnent lieu qu*à des roulements, le centre de gravité da corps ne se déplaçant pas sensiblement, n'éprouvant que des balancements insensibles , qui ne consomment , pour ainsi dire , pas de travail , à cause de l'élasticité des supports. Nous supposons, bien entendu, qu'il s'agit d'un terrain incompressible , car il y aurait à ajouter sur un terrain mou , sur la neige par exemple , tout celni employé à la compression du sol.

Ceci peut permettre d'apprécier tout ce qu'offrent d'intéreamt les recherches mécaniques , encore bien incomplètes , relatives au mécanisme de l'homme et des animaux ; nous n'avons pesa y insister davantage ici , et nous passerons à l'organe fondamental employé dans les constructions mécaniques, et qui appartient an système tour, à la roue.

800. Système tour. — Transport sur Us routes. — Les grandes résistances qui s'opposent au mouvement des solides sur le sol sont : la compressibilité du sol sur un chemin de niveau, Tactlott de la gravité à surmonter sur les plans inclinés qu'il fout gravir, enfin le frottement qui a lieu pendant le mouvement. La première de ces résistances est amoindrie par la construction des routes empierrées , pavées , mais surtout des chemins de iSer. C*est ce que montre le tableau ci-dessous , qui renferme les résultats d'expériences faites ave<! beaucoup de soin. La seconde ert diminuée autant qu'il est possible par les tranchées, souterrains, viaducs, et, en un mot, par tous les travaux de Fart de l'ingénieur pour obtenir la voie la plus horizontale qu'il soit possible d'établir. La dernière est considérablement diminuée par un or* gane bien connu, par les roues (il* gure 692) qui transforment, pour la très-majeure partie , le frottement de glissement en un frottement de roule- f*k- 6^-

ment beaucoup moins considérable.

La vitesse angulaire de la roue étant co, la vitesse / du trans^ port horizontal sera / = R co , R étant le rayon de la roue ; r étant le rayon de la fusée de l'essieu, /le coefficient du frottement entre les substances qui forment l'essieu et la boite de la roue , Q la charge de la voiture, Q/ r (o sera le travail dû pendant le même temps au frottement de l'essieu qui constitue la résistance principale qui s'oppose au mouvement. Appelant Ae» la résistance du frottement de roulement qui croît avec la vitesse, et P la force de traction , on aura pour la voiture amenée à une vitesse uniforme :

PRco=Q(r/co + Aa))ouP = Q (^ +*-) •

C'est-à-dire que pour que P soit le moindre possible, il faut rendre R un maximum, et les quantités f, r, h les moindres possible , conditions auxquelles on satisfait en graissant les surfaces de contact de Fessieu et de la boite , en faisant Tessieu en métal le plus résistant , en fer ; en rendant la surface de la route le plus dure possible, et munissant la roue de cercles de fer sans aspérités saillantes. Enfin, au point de vue du travail consommé, il faut ajouter Famoindrissement de la destruction de travail par les cbocs brusques , au moyen des ressorts interposés ou de l'élasticité que donne aux roues Vécuanteur, l'obliquité des rais de la roue sur le plan de face de celle-ci.

* Voici les résultats obtenus par remploi des divers moyens de diminuer les résistances qui s'opposent au transport des fardeaux , par Famélioration des voies de communication :

Bapport da tirage i la charge totale.

Terrain naturel, non battu, argileux, sec 0,250

Terrain ferme, battu et très-uni 0,040

Cbaiissée en empierrement à Pétat d^entretien ordinaire. . 0,080

Chaussée en empierrement parfaitement entretenue. ... 0,033

Chaussée pavée , voiture suspendue { P« •••... . , .

(au grand trot. . . . 0,070

Chemins à ornières plates en dalles très-dures 0,010

Chemins de fer à ornières saillantes, en bon état 0,007

Chemins de fer, idem, les essieux contioucllement graissés. 0,005

801. Sur les plans inclinés la résistance à la traction n'est plus seulement celle que nous avons calculée ci-dessus, il faut y i^jouter la composante de la pesanteur parallèle au plan incliné , c'est-à-dire une résistance qui devient extrêmement considérable pour des pentes assez faibles, raison des grands sacrifices que Ton s'impose pour les faire disparaître par une grande quantité de travail accumulé.

802. Nous ne parlons ici que des roues qui constituent un moyen d'amoindrir le travail du frottement de glissement, et non des rouleaux (fig. 693), employés dans le transport des fardeaux

7dî LIVRE QUATRIÈME.

qui transforment en totalité le frottement de glissement en on

frottement de roulement; nous rappellerons seulement quedau

ce système le chemin décrit par le fordean est double da chcnli

parcouru par Taxe des rouleaux qui le

portent, et Ton a / = 2Rw (tétant

l'angle décrit, R le rayon du rouleau);

cela est bien évident, quand on re- (^J ^^__Q\

marque que les rouleaux avancent sur

le sol de la quantité R w, pendant que

le point de contact du fardeau et du rouleau yftnt en eontaet

avec un point distant aussi de R w du premier.

Ce système, plus avantageux que les roues, ne peut éfidettment pas être employé dans les transports sur une grande langueur, dans la généralité des combinaisons mécaniques, percé que les rouleaux sont nécessairement indépendants du systêaie en mouvement. *'

803. Le nombre des systèmes employés aux transports sur les routes, qui doivent à l'emploi des roues leur avantage, est ecmsidérable. lis offrent peu d'intérêt au point de vue auquel nous sommes placés ici. Ce sont les modifications des caisses renfermant l'objet à transporter, et assemblées avec les roues, qui . différencient surtout ces systèmes.

Nous citerons pour mémoire : la brouette, le tombereau ou charrette en général, le haquct dû à Pascal, dans lequel il a réaDi le treuil et le plan incliné pour faciliter le chargement, les voitures suspendues à deux , trois , quatre roues, enfin les voitures de chemins de fer pour voyageurs et marchandises.

804. C'est en général par traction que se produit le mouvement des systèmes supportés par des roues. Dans le cas du transport sur les routes , les moteurs animés attelés à ces voitures déterminent le roulement au moyen des efforts que leur permet d'exercer la i-ésistance qu'offre le sol.

C*est la résistance qui s'oppose au glissement de la roue en contact avec la voie qui détermine le mouvement de rotation par une action de traction partant de points extérieurs au sys-

tème en moavemeht (le mouvement d'un système ne pouvant Jamais naître de seules actions intérieures). Cette même résistance, cette fixité du point de contact, permet, comme cela a lieu dans les locomotives employées sur les chemins de fer, de produire le mouvement de translation par une pression exercée 8or les rais horizontaux de la roue pour la faire tourner, «anse oa apparence minime de la révolution causée par les chemins de fer, dont la machine à vapeur motrice est Tinstrument prin* dpal.

Cette nécessité d'un frottement suffisant explique les poids considérables des locomotives à marchandises, pour qu'elles puis* se&t entraîner des trains d'un poids considérable sur les faibles dédivités des chemins de fer, lorsque le frottement sur les raib est si faible.

On réunit souvent les roues par une bielle, d'après le système du n<* 241 , afin de profiter de toute l'adhérence due au poids de la machine.

805. Système plan. — Nous ne parlerons pas du traîneau, qui, faisant naître un frottement de glissement sur toute la limgueur du -chemin parcouru, est évidemment barbare; ce n'est que dans le cas particnlier où la glace fournit des surfaces parfiaitement unies et polies, qoe son emploi est possible avec quelque économie.

806. Transport des corps flottai«ts. — Les. avantages do réduire les résistances à la traction que nous avons vus résulter de rétablissement de routes très-parfaites, et surtout des chemins de fer, existent naturellement , à un haut degré , dans les voies de navigation naturelles ou artificielles, avec cette infériorité toutefois que la résistance augmente avec la vitesse, ce qui n'a pas lieu sur les voies ferrées, et ce qui assure la supériorité de celles-ci lorsqu'il s'agit de rapidité.

Passons en revue les systèmes qui permettent de mettre en mouvement les corps flottants à leur surface.

Pour se mouvoir à la surface de Teau, indépendamment de la traction directe de moteurs placés à terre , ou de forces étrangères agissant dans le sens daimouvement, comme les courants , les

vents , on ne pent employer comme point d'appui pour la force au moyen de laquelle on peut mettre le corps flottant en montement, que la réaction du liquide, la résistance qu'il oppose lo mouvement des corps.

807. Système levier. — Les rames consistent en des levieis auxquels la puissance est appliquée par la traction que les bras du rameur exercent sur leur extrémité, et qui, trouvant un poist d'appui imparfait dans le liquide, permettent d'obtenir le mon* vement de progression du bateau auquel elles sont attachées.

On a voulu, imitant les pattes palmées des cygnes, adapter d'immenses leviers à la partie inférieure des navires, mais ces opérateurs discontinus ont toujours , par la mauvaise applicatktt de la force motrice et les elTets d'inertie des liquides, donné des résultats fort peu satisfaisants.

808. Système tour. — L'organe le plus employé est la roue à palettes (fig. 694), qui , plongeant dans

le liquide par la partie inférieure seulement, trouve dans l'eau une résis* tance suffisante pour mettre en mouvement le corps flottant sur les flancs duquel il est attaché. U agit par un mouvement circulaire continu; c'est undesgrandsavantagesdecetorganede p|^ ^^

propulsion, dont l'emploi permet, par ce motif, de développer facilement le maximum de travail utile de la machine motrice.

Y étant la vitesse du bateau , v = rco celle du centre d'action des palettes, t' — Y sera celle avec laquelle l'^u sera choquée, et qui variera en raison du rapport de la surface des palettes ^ de celle du maître-couple.

Le grand Inconvénient que présentent les roues à aubes, c'est qu'elles frappent le liquide (avec une vitesse variable de 0",50 à 1 "* par seconde , mesurée au centre des aubes , le chemin parconro en eau tranquille par le bateau étant alors en moyenne les deux tiers du chemin parcouru par la circonférence des roues) en y

pénétrant et le soulèvent en le quittant ; effets qui causent une dépense de travail qui ne profite nullement à la propulsion.

On a cherché à éviter cet inconvénient en faisant pivoter les aubes de manière à les faire entrer et sortir presque normalement au fluide. On a essayé de les faire tourner soit autour d'une ligne parallèle à Taxe, soit autour d'un rayon ; mais ces dispositions, tout ingénieuses qu'elles sont, sont peu utilisées dans la pratique, parce que leur complication peut causer des dérange* ments fréquents, et que Texpérience ne leur a pas fait reconnaître d'avantages bien prononcés.

Enfin, à la mer, les roues présentent le grave inconvénient que souvent, par Feffct du roulis, une roue est noyée tandis que l'autre tourne dans Tair, et par suite le travail moteur alors dépensé presque complètement en pure perte.

809. Système plan, — Une des belles découvertes du siècle est celle d'un organe de propulsion pouvant se combiner avec la v<^le, conservant aux navires leurs qualités nautiques et militaires. Telle est la vis ou partie de vis qui partage avec la roue à palettes l'avantage d'agir par un mouvement circulaire continu, et qui , tournant dans l'eau, trouve une résistance de même nature que la vis qui entre dans le bois, ce qui la fait progresser, et par suite le bateau dont elle fait partie.

La figure 695 représente l'hélice Sauvage ou Smith , à noyau

Fig. 696. Fig. 696.

plein, qui, nécessairement de petite dimension par rapport aux roues à palettes, ne trouve dans l'inertie du liquide une résistance suffisante qu'autant qu'elle est mue avec une très-grande

vitesse de 80 à 1 00 tours par minute. On admet comme résultat d'expérience que le bateau avance de 2 ou 3 dixièmes de Teqiace parcouru par la circonférence extérieure de riiélice«

La difiiculté d'obtenir les grandes vitesses nécessaires à la bonne utilisation, an moyen des anciennes macliines à vapeur, sans emplo>^r des engrenages susceptibles de se rompre, avait fait espérer beaucoup dans ia vis Ericson (fig. 696), qui n'agit que par des palettes éloignées de Taxe ; mais la première a été définitivement préférée, en adoptant des maclUnes à vapenrà action directe et à grande vitesse de piston.

TBANSPORT DES FLUIDXS.

610. Tnmsport des liqtUdis. — La mobilité des molécules liquides rend inutile l'emploi d'un appareil mécanique quelconque pour les transporter horizontalement. Tout le système se réduit à an tuyau de conduite que Teau doit parcourir, lorsqu'on la fcn partir du fond d'un réservoir contenant l'eau à un niveau tel, que la pression sur Torifiee d'entrée du tuyau soit suffisante poar surmonter les frottements et résistances diverses qui s'oippomkX an mouvement. 11 n'y a donc pa? lieu d'employer pour le tramport des liquides des machines proprement dites , ou an moins des machines spéciales, différentes de celles qui servent à les éie>er verticalement dans le réservoir placé à un niveau plus élevé que le point où l'on veut les faire arriver.

811. Transport et mouvement des gaz, — La mobilité extrême des molécules gazeuses rendrait applicable aux gaz ee que nous venons de dire des liquides, si leur faible densité faisait naitrc dans le réservoir une pression notable par hur poids. 11 n>n est pas ainsi ; aussi faut-il employer des machines spéciales qui utilisent en général la grande compressîbttité qui sépare si profondénient les gaz des liquides, et dans lesquelles la pression due au poids du liquide est remplacée par la compression mécanique du gaz.

Avant de nous occuper de ces appareils, qui forment la ëam la plus nombreuse, nous parlerans d'une machine appartenant

Fig. C9f.

aa système tour, dans laquelle le mouvement est imprimé direc» tement aux molécules gazeuses par impulsion.

812. ImptUskm, — L'impulsion directe ne s'emploie guère dans Tindustrie pour donner aux gaz une grande vitesse que dans l'appareil dit ventilateur (fig. 697), qui n'est autre chose qu'une roue à palettes chassant Tair avec une grande vitesse, le plus souvent pour Talimentation d'une combustion très-active, dans un conduit

terminé par une buse analogue à celle des autres machines soufflantes dont nous parlons d-après.

La vitesse du ventilateur doit être très-grande ; elle s'élève à 12 ou 1500 tours par minute , et est habituellement de 600.

813. Compression des gaz, — La question du mouvement des gaz revient, comme il a été dit, à celle de leur compression > dans un réservoir dont ils s'échappent par un orifice.

Système plan. — Le principal moyen de compi-ession est l'emploi d'une pompe analogue aux pompes à eau (fig. 698) ; la soupape s'ouvrant de l'extérieur vers Tintérieur, à chaque course une nouvelle quantité de gaz est comprimée dans le réservoir.

Cette machine, exécutée sur de très* grandes dimensions, est le puissant instrument que l'on emploie généralement pour chasser Tair dans les hauts fourneaux qui servent à la production de la fonte de fer.

La disposition de ces pompes les rend tout à fait semblables eo apparence à la machine à vapeur. Le mouvement du balancier et de la bielle convient parfaitement pour les ciiangementt de sens du mouvement. Le piston est recouvert de cuirs emboutisd'une seule pièce, un de chaque côté du piston, que la pression de l'aii* fait appliquer le long du corps de pompe de manière à

Fij. 6D3.

éviter les fuites, la pression qui applique le cuir sar le toyan croissant avec la pression de Tair elle-même.

La vitesse du piston à air dans les machines sonfBantes est en général de 1*" environ par seconde. Aussi faut-il employer des machines à cylindre de grand diamètre pour produire les quantités d*air nécessaires pour les souffleries des hauts fourneaux.

Elles se marient bien avec le mouvement peu rapide des roues hydrauliques , mais quand on emploie les machines à vapeur à haute pression , il est bien plus économique d'employer des machines à grande vitesse de 1 00 à 150 coups de piston par minute. L'appareil devient petit et peu coûteux , et de plus , à cette vitesse on peut supprimer la garniture du piston et par suite le frottement qu'elle fait naître. Il suffit (flg. 699) de faire des ean-

Fig. 699.

nelures sur le pourtour du piston , pour que les remous qui s*y produisent permettent de chasser Tair sans que le piston touche le corps de pompe. Ce résultat , extrêmement remarquable, est certain aujourd'hui, mais tout au moins des garnitures trèspeu serrées, convenablement disposées, sont toujours parfaitement suffisantes.

814. Au lieu de corps de pompe et de piston, on emploie souvent deux surfaces» s*écartant et se rapprochant et réunies par des cuirs ; ce sont les soufflets triangulaires (flg. 700) on cylindriques (flg. 701), ou des caisses s'éloignant ou se rapprochant, pour les souffleries des forges. C'est par le Jeu des soupapes que Tair se trouve emprisonné, pour être ensuite comprimé et chassé

par les mouvements rectilignes ou circulaires alternatifs des plateaux ou des caisses.

815. On doit à M. Gagniard-Latour une souffleiic mue par un mouvement circulaire continu ; elle consiste en une vis d^Archimède plongée dans un liquide, tournant inversement du mouvement nécessaire pour élever i*eau. Une colonne d'air descend le long des spires, et s'écoule par la partie inférieure sous la pression due à la hauteur de la colonne d'eau au-dessus du point de sortie. On fait tourner la cagniardeile avec une vitesse de 5 à 6 tours par minute.

Le tympan de Lafaye, qui a tant d'analogie avec la vis d'Archimède, a été appliqué avec succès comme machine soufflante dans des mines en Hongrie. Sa vitesse maximum est de 5 tours et demi par minute. Bien entendu qu'il marche dans un sens inverse de celui convenable quand il est employé pour élever de l'eau. (Voyez Dictionnaire des arts et manufactures,)

816. Les pompes foulantesàair, même celles qui sont construites aveoile plus de perfection, peuvent difficilement comprimer Tair sous des pressions qui dépassent 25 ou 30 atmosphères, lorsqu'elles doivent fournir des volumes d'air un peu considérables. Les cuirs des pistons sont promptement brûlés par la chaleur dégagée dans la compression de Tair. Mais on peut facilement obtenir des pressions plus considérables en puisant l'air dans un espace où il a été préalablement comprimé sous 6 on 8 atmosphères, c'est-à-dire en employant des pompes en cascade.

Dans les pompes de cette espèce , un premier corps de pompe, de grand diamètre, puise Fair directement dans l'atmosphère, et renvoie déjà comprimé dans un second corps de pompe d'un dia-

790 LIVRB QUATRIÈME.

mètre beaiiconp plus petit, qui le chasse après une noQTeUe corn* pression dans le réservoir à air. L'air se trouve ainsi comprimé successivement I et la chaleur dégagée à chaque compression n*est pas suffisante pour altérer le cuir des pistons.

On peut encore, comme Ta proposé M. Regnault, opérer cette seconde compression en chassant, à Taide d'une pompe foulante, de Teau ou du mercure dans la partie inférieure d'une capacité communiquant avec l'air comprimé, système qui évidemment ne peut permettre les fuites qui doivent toujours avoir lieu avec un piston et des soupapes.

817. L'air comprimé est un ressort parfait qui permet de transporter à distance l'action d'une force; ainsi le diemin de fer atmosphérique pourrait être construit pour agir par une pression d'air en arrière du piston , au lieu d'être oombteé comme aujourd'hui pour produire une raréfaction dans l'air placé es avant du piston. Ce changement n'offrirait pas d'avantages, à cause des pertes de force , des remous et tourbillonnements qui se produisent dans Tair que l'on comprime, à tous les coudes et étranglements des tuyaux.

Ce n'est que pour Teau, quand on peut agir sans intermédiaire, que Ton a essayé d'employer la compression de l'airpoor élever l'eau d'un réservoir à l'aide de la chute d'un volume d'etn arrivant d'un réservoir disposé au-dessus du premier.

Tel est le système connu sous le nom de fontaine de Eénm (fig. 702). A est une capacité contenant de l'eau. Elle communique avec une capacité B renfermant de l'air à sa partie supérieure. L'eau du vase A s'écoulant dans la capacité B, le niveau s'élèvera dans celle-ci : l'air sera donc comprimé dans sa partie sopérieure, et par suite dans la capacité G, d'où l'eau Jaillira par le tube qui descend jusqu'au fond de ce vase.

A Schemnitz, en Hongrie, on a appliqué ce principe à la eon- ^truction d'une machine d'épuisement (fig. 703). Un eouitnt d'eau descendant d'une certaine hauteur est reçu par un orifice dans un réservoir A rempli d'air à la pression atmosphérique. Cet air est comprimé et s'échappe par un tn^nn qui plonge dans

un deuxième réservoir fermé B placé au fond d*un6 mine et rempli d*eau. L'air exerce une pression sur la surfocedel'oauet la force s^échappe par un tuyau d'ascension /'.

Pour recommencer cette opération , il faut rétablir les chofles dans l'état primitif, c'est-à-dire vider le réservoir A actuellement rempli d'eau , et remplir d'eau le réservoir B. C'est à quoi Ton parvient par le Jeu des robinets S S', S'' S'" et r, r'.

Il existe entre les capacités des réservoirs A et B un rapport dépendant de la pression exercée par la colonne d'eau qui tombe du niveau supérieur dans le réservoir A et qui en cbasse Talr dans le réservoir B. Soit h la hauteur de cette colonne, H la hau*teur d'une colonne d'eau faisant équilibre à la pression atmosphérique, A et B les capacités des deux réservoirs. Quand Tair introduit est dans le premier, son volume est A, et son élasticité a pour expression Hp$f, p étant la densité de l'eau ; quand il a passé dans le réservoir B, son volume est B (abstraction faite de la capacité du tuyau de communication, et du poids de l'air qui y est renfermé), et cet air finit équilibre à la colonne A, plus à la pression atmosphérique (si le mouvement se continue Jus-

qu'à ce que le réservoir se vide), on a donc : AU == B (U+^ii rélastidté étant (H -{-h) f)$r, équation qui donne le rapport des capacités des deux vases et montre qu'on doit avoir A >B.

Quant à la hauteur A' à laquelle pourra s'élever l'eau do réservoir B dans le tuyau d'ascension, sa valeur maximum est A, car l'élasticité de l'air sera mesurée par (H -{'h') posons la pression de la colonne d'eau h\ et ne saurait être plus grande qoe (H -{- h) pçy pour que le mouvement de l'eau soit produit.

818. Machines aspirantes. — Toutes les machines souflSantcs sont nécessairement aspirantes; elles enlèvent l'air de l'endroit où elles fonctionnent pour le projeter plus loin. Sous ce rapport elles peuvent toutes convenir à la solution du problème de la ventilation des lieux habités, mais non toutes également blés, puisque l'air doit sortir alors avec le minimum de vitesse, puisque tout travail employé à donner de la vitesse à l'air, à antre chose qu'à l'enlever, est inutilement dépensé dans ce cas.

Les machines les plus employées sont : 1* les machines à piston ; 2» les ventilateurs ; 3" les vis et les roues.

Nous n'avons rien à dire du premier système, qui ne diffère que par la dimension des orifices de sortie de l'air de ceux décrits ci-dessus.

Le ventilateur a été modifié par M. Combes suivant les données d'une théorie analogue à celle des turbines, c'est-à-dire es disposant des palettes courbes suivant un disque, de telle sorte que l'air soit abandonné avec peu de vitesse.

Enfin, les vis employées d'une manière analogue a la visd'Archimède employée comme pompe centrifuge , donnent des résultats semblables à ceux que fournit le ventilateur. Au point de vue de l'économie du travail moteur, on a reconnu la supériorité sur ces appareils de la roue Fabry que représente la figure 70-1, formée par deux systèmes de trois dents menées par deux roues dentées d'égal diamètre. L'air chassé simultanément par une dent de chaque système, agissant le long des faces da coursier, ne peut s'échapper entre elles, Tair ne pouvant que sortir et jamais rentrer à cause du contact permanent des dents

à l'intérieur par suite du tracé épicycioïdal des petites faces de ces dents, par une curieuse application du tracé des engrenages (voir livre II). De grands volumes d'air, à de faibles pressions, sont ainsi évacués avec un appareil très-léger, et qui par suite offre peu de résistances passives. On donne en général à cette roue une vitesse de 30 tours par minute.

Fig. 701.

Tous ces appareils, employés surtout pour Taérage des mines, sont en général moins avantageux que remploi direct de la chaleur, pour produire Taspiration par des foyers placés au fond des puits. Aussi ce système est-il préféré partout où il est possible; mais cette question est du ressort de la physique, et étrangère à cet ouvrage.

L'aspiration de Tair comme moyen de soulever un corps léger a été heureusement appliquée par M. Bémond dans sa machine à fabriquer les enveloppes de lettres. Une fourche creuse cylindrique percée de trous très-petits à sa surface , et appliquée sur une pile de papiers enlève la feuille supérieure quand on aspire l'air renfermé dans Tintérieur du cylindre. Cet organe preneur est d'une grande délicatesse. L'air comprimé agit encore dans cette machine pour plier la feuille par insufflation. (Voyez DUUonnaire des arts et manufactures.)

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