DIMENSIONS DE LA POMPE A AIR

Ce ^ui précède permet de raisonner sur les dimensions de la pompe à air, et de trouver celles qu'il convient de lui donner, comparativement avec ce que la pratique enseigne et que Ton doit regarder, après tout, comme le guide le plus certain.

la pompe à air a pour mission, comme on sait, d'extraire incessamment du condenseur non-seulement l'eau de condensation, formée de celle d'injection et de la vapeur condensée, mais encore l'air qui s'en dégage.

Ce dernier élément est le |)lusdifticilc à déterminer; mais comme la puissance donnée pratiquement à la pompe excède de beaucoup le résultat trouvé par approximation, on peut s'en tenir à un aperçu pour la comparaison à établir.

On estime (|uc l'eau, à la température et à la pression atmosphérique ordinaires, dissout environ t/t i de son volume (i*air ou de gaz dans le condenseur, où nous supposons qu'il règne une pression de t/iO d'îilmosphère et 3o à 38 degrés de température; l'air dégagé se dilate sous la double influence de la diminution de pression qu'il supporte et de son augmentation de température, laquelle serait alors de 23 degrés en passant de 12 à 35.

En opénnt d'après celte hypothèse, et au moyen de la formule adoptée pour 1» dilatation des gaz, on trouverait que le volume de l'air à extraire par la pompe est égal à environ les 8/10 de celui de l'eau. iMais en tenant compte encore du volume de vapeur mélangée h l'air et d'égjd voltnne, on en vient 5 regarder le volume de gaz tolal'îi extraire comnie approximativement égal aux 16/10 de celui de l'eau injectée pour la condensation.

Désignant alors. par P' le poids d'eau injectée du tableau précédent, et par P celui de Ja >apeur h condenser correspondant, la quantité totale d'eau à faire extraire à la pompe, par chaque coup simple du piston à vapeur, est F -f P,«oil par conséquent :

Comme afet l'eau, dont la dênsiié osl prise pour unité, on peut prendre les poidr pour iafr valuttei, c'esl-ànlire remplacer ici F par V,. nous dirons» en tenant oompte décelai de Tair ci-dessus, que le volume total à extraire par la pompe,. Um^ jours par oonp simple du piston moteur, égale :

\fl ^ 10/

Ainsi, enadroettaiit d'abord ce chiffre théorique, lorsqu'il faut injecter dans nu temps «donné 300 kilog. ou litres d*eau dans le condenseur, la pompe à air devrait engendrer, au minimum, dans le même temps, un volume de .792 litres.

Maintenant, si L'on veuiéiablii le rapport entre ce volume, et celui engendré par le piston moteur, on reconnaîtra d*abord qu'il est essentiellement variable, puisque nous avons pris pour base le Yoiume réel de vapeur dépensé, lequel change rdal^ ifemeni h celui du cylindre suivant le degré de détente employé.

Pour reconnaître les limites principales de ce rapport, nous choisirons 'cellesqui*, ciens'le tableau prâcédenL, indiquent les poids ou volumes d*eau de condensation pouc i atmosphère avec pleine pression, ou détente nulle, et pour 7 atmosphères, aiecâdraissiDn^e 1/40»

Pour la première des deux conditions donnant 895 litres d'eaû de condensation» la règle précédente fournit, pour le volume de la pompe à air :

2,64 X 895 = 2363 lifres environ.

Mais h première table (p. 467) indique que, dans ces conditions, lé piston moteur doit engettd^er 58066 Utres ; ces deux volumes ont pour rapport :

Cest-à-dire que le volume théorique de la pompe à air ne seraH*qire le t]f28'de ^Kloi fkicylîndra.

iassMit aii^ second cas, admission 4/10, pression 7 atmosph., qui correspond à â23 litres pour l'eau dMnjrction, et à 23626 pour le volume du cylindre, celui de

la: paama serait:

2,64 x 223 =^ 589 litres ;

«l SDii*impport h celui du cylindre :

Dans ce derniei: cas, le >oliime engendré par la pompe à air ne serait que le 4/40 ^celiiftdii cylindre, et si nous avions choisi un exemple avec une faible pression €ri)iiDe.gniBde détente, le résultat eût été*ençore moins élevé.

En pratique, on est loin de ces volumes restreints. Nous avons montré, en décri- MMit chaque machine, les dimensions de la pompe à air qiri lui est appliquée; et Tbn se souvient que le volume engendi^ par le piston de cette pompe, fonclionnaDt

520 MOTEURS A VAPEIJK.

même à double effet, n*est presque jamais aiMiessoiis de 1/8. Cepentlaiit il est de i/ii pour la machine horizontale (pi. 25) et pour l'appareil à simple efTct de ChaiUot (pi. 3i); il est de 1/10 pour là machine de M. Bourdon (pL 20), car le volume d'un coup de pistoa en est le 1/5 et cette pompe est h simple effet.

La proportion de 1/8 était du reste assez sensiblement celle de Watt, qui, comme pour le condenseur, doimait au volume d*un coup simple de la pompe environ le 1/4 de celui engendré par le piston à vapeur pour des machines à basse pression sans détente, ce qui correspond à un peu plus du double de ce que Ton trouverait à Taide de la méthode précédente^ en opérant pour ce genre de machines qui fonctionnaient avec de la vapeur à 1 alm. 1/4*

De toutes ces remarques on pourrait déduire que la pompe h air, comme le condenseur, doit être proportionnée, non pas relativement au volume absolu enf^endré dans la course entière du piston à vapeur^ mais, en prenant pour base le volume de la vapeur dépensée. à pleine pression. Il reste maintenant à examiner la correctioil à faire subir au rapport théorique précédent.

Déjà nous n'avions admis que le vide poussé à moins d'un dixième d'atmosphère; maïs si Ton atteint réellement 1/20, ^omnie on tend à- Tobienir, les gaz à extraire acquerront un volume double, soit 32/10 V, lequel, ajouté à celui de l*eau, donne pour ce volume total :

1 ^- + T,^ 1 V = 4 V en\iron.

EnHu si, comme Watt, on double ce produit, pour parer aux imperfections du

fonctionnement de la pompe et à Taugmentation éventuelle de la puissance demandée à la machine, par une admission à pleine vapeur plus prolongée ou par une élévation de la pression initiale, on aura la règle simple suivante:

Le volume utile et électif engendré par la pompe à air doit être égal à 8 fois celui de l'eau froide injectée.

Il n*cst donc plus question du volurne du cylindre, dtins lequel Tadmission à pleine vapeur est plus on moins grande et à laquelle se rapporte exclusivement le volume d'eau injectée pris pour hase.

Cette règle est un guide sur, mais elle ne peut pas être regardée comme résolvant le problème d'une façon absolue, car une machine n*est jamais établie pour développer toujours une égale puissance, avec la môme détente et la môme tension ini-^ tiale, el le volume de la pompe, qui est invariable, doit être déterminé en vue de la puissjmce moyenne que la machine est susceptible de fournir.

Pour comparer les résultais de cette règle aux données habituelles, nous allons proposer deux exemples.

Premier exkmmle. — Trouver le volume de la pompe à air pour une machine fonctionnant sans détente avec de la vapeur à 2 atmosphères, le rendement du mécanisme supposé 50/00.

La table princi|)ale (p. 467) indique que le volume engendré par le piston à vapeur» dans ces conditions, par heure et par cheval, égale 27*" ''541.

La table précédente des quantités d*eau de condensation indique que, dans des €»ndittons identiques, le poids d*eau à injecter est de 812 kilogrammes.

Le volume effectif, par heure et par cheval, de la pompe à air sera ddnc, suivant l£i règle proposée :

812 X 8 B 6496 litres ou décimètres cubes.

Rapportant ce volume à celui du cylindre, on trouve :

27551 " SX

Celte pompe aurait donc de très-grandes dimensions comparativement au cylindre,

, si elle est à simple effet, son volume par coup simple en sera les 2/3 environ, et excès s'explique d'ailleurs, puisque la règle est établie pour un vide beaucoup lus avancé qu'on ne Tobtenait avec les anciennes machines à condensation sans étente.

Deux Ém exemple. — Résoudre le même problème pour une machine marchant

la détente de 9/10 et 4 atmosphères.

Lé volume spécifique du cylindre égale, d'après la table, 42^<''789;

La quantité d'eau à injecter, 240 kilog. ou litres.

Le volume engendré par le piston de la pompe égale :

240 X 8 — 1920 décimètres cubes.

Rapport des deux volumes

Cette fois la pompe serait beaucoup plus faible qu'on ne le fait habituellement, ^ais une mtichine, dont la puissance nominale est réglée sur l'admission exceptionnelle de 4/10, doit fournir au besoin le double de cette puissance, en prolongeant l'admission jusqu'au 4/5 environ de la course du piston..

Par conséquent ce rapport serait déjà par cela même réduit de moitié, puisque la quantité de vapeur dépensée, et par suite celle d'eau injectée, devient double; mais pour l'admission 4/5 et 4 atmosphères* la quantité d'eau à injecter égale, 0*après la table, 294 litres, d'où le volume à adopter pratiquement pour la pompe

devient :

294 X 8 X 2 ar 4704 décimètres cubes.

Et, enfin, son rapport avec celui du cyliudre prend cette dernière valeur :

=- «r environ.

Nous n'ajouterons rien à ces exemples qui montrent bien l'usage que Ton peut faire de la règle que nous proposons, laquelle est à la fois conforme au fonctionnement de l'organe qu'il s'agit de proportionner et aux exigences de la pratique. Ji. 66

Sii V<OTEURS Â VAPCUA...

SS'GTIOlff DES CLÀPBTS DE LÀ POli^B ▲ ilS.

Les clapets des pompes à air de c jndensalion n*ont pas des fonctioBS différentes' que dans les autres pompes, el doivent présenter à Teau (Tes passages aussi grands que possible, afln d*éviter les accroissements de vitesse donnant lieu à un excès de résistance. * .

La moindre section d'ouverture que Ton doive leur réserver n'est pas, autant que possible, au-dessous du 1/3 ou de-la moitié de la surface du piston.

Le clapet d'aspiration, celui qui sépare le condenseur de la pompe, mérite surtout un examen spécial à cause de sa situation particulière. Si Ton pouvait admettre que le vide fût presque parfait dans le condenseur^ il existe des dispositions (comparables à celle pi. 14, fig. 3) dans lesquelles cex^lapet n'éprouverait pour ainsi dire aucun effort capable de le faire le^er^ lorsque le piston aspire et fait lui-même le vide derrière lui. En réalité, la contre-pression dans le condenseur est suffisante pour déterminer l'écoulement et repousser le clapet; mais de toute feçoii cette pression est faible et nécessite de donner au cl^dpet une grande ouverture pbur suffire au débit.

Dans d'autres circonstances, la pompe à air étant placée au-dessous idn condenseur (pi. 44, fig. 6, el pi. 22 él ^y,il reste tcnijouiis au^lessas du clapet une colonne d'eau dont le poids contribue à le faire lever, ce qui ne dispense pas néanmoins de lui donner une grande section d'ouverture.

DIMSVSIONS nX8 VOMV£B AXtlMSrJTAXRXS

Lorsqu'on connaît exactement le volume d'eau nécessaine à J'alimeutution d'une machine, la détermination dos di:nensions de in pompe n'est plus qu'une question de simple calcul qui n'offre qu'un intérêt restreint. Néanmoins, comme lai poissanre d'une pom;:e alimentaire n'est pas absolument limitée au volume d'eau ri|çoureusèment nécessaire, il convient d'en dire spécialement quelques mots«

Il y a lieu, du reste, d'examiner les proportions relatives du ^ corps, des clapets et des tuyaux de conduite.