CHAPITRE XVII
Description dos installations mcfaniqncs
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Les turbiDOB
(Voir Atlas, pJanehea B et d)
L'QSine est disposée pour recevoir vingt turbines d'une force effective de 210 chevaux. Les hnit turbines déjà établies sont de 3CM3 chevaux bruts chacune, du type Fontaine, modifié par Jonval; elles ont été étudiées et construites par la maison Escher Wyss et C** de Zurich; elles sont disposées pour actionner chacune deux pompes horizontales du système Girard, à piston plongeur et à double effet des mêmes constructeurs,
La connexion est directe entre Tarbre de la turbine et les pompes.
Cette disposition a l'avantage de supprimer les pertes de force et les chances d'accident et de sioiplifier notablement Tensemble de 1 installation.
Deux groupes de pompes envoient leur produit dans la canalisation qui dessert le réseau à basse pression.
Les autres groupes envoient leur eau dans la canaUsation qui dessert le réseau à haute pression.
Les pompes de ce service sont de deux types qui ne diffèrent que par leurs dimensions.
L'un des groupes à haute pression est relié à la canalisation à basse pression, de sorte qu'en cas d'accident de l'un des groupes à basse pression, le service de ce réseau est assuré.
Enfin deux autres groupes, portant les n°* 9 et 10, destinés à desservir le réseau à haute pression sont maintenant en construction et fonctionr^eront dans Tété 1S90»
Nature des turbines.
Les turbines sont, comme il a été dit plus haut^ du type Fontaine, modifié par Jonval et désigné sous le nom de turbines sous pression.
Elles se composent essentiellement d'une couronne fixe ou distributeur et d'une couronne mobile ou récepteurj fixée sur un arbre creux qui est suspendu à sa partie supérieure et tourne autour d'un axe fixe.
Un vannage permet de régler la dépense d'eau suivant la chute et le travail à produire.
Distributeur,
La couronne servant de distributeur est en fonte; elle a 4"*20 de diamètre extérieur et 1®75 de diamètre intérieur; sa largeur est de l°225 et sa hauteur de 0°!25*X
Les variations de la chute et du débit sous lesquelles doivent fonctionner ces turbines, ont conduit les constructeurs à diviser ces turbines, et, partant aussi, les distributeurs en trois couronnes concentriques. En principe, les deux couronnes întérienres constituent une turbine à grand débit dont on aurait renforcé les aubes par une nervure centrale*
La couronne extérieure a une largeur de Û^^âSO mesurée dans le sens du rayon, et comporte 52 orifices.
La couronne médiane comporte 48 orifices et a une largeur de 0™450.
Enfin la couronne intérieure possède 40 orifices de U"^i5() de largeur. ^
Linclinaison des aubes dans le plan de la face inférieure est de 25*^18',
Le distributeur est en deux parties assemblées extérieurement et intérieurement par des oreilles venues de fonte avec les parois et boulonnées entre elles,
La paroi extérieure s'évase vers le haut et vient reposer sur un anneau en fonte, encastré dans la maçonnerie, au pourtour du puits de la turbine.
La paroi intérieure porte vers le haut une nervure saillante sur laquelle vient reposer un manteau conique en fonte, en deux pièces, qui recouvre le vide existant entre le distributeur et l'arbre creux de la turbine.
Vannages.
La couronne extérieure du distributeur n'a pas de vannages, et lorsque les deux autres couronnes sont fermées, le réglage de la turbine se fait au moyen des vannes de garde placées à l'entrée du canal d'amenée.
La paroi circulaire intérieure de la couronne médiane se prolonge sur la moitié de ta circonférence^ suivant une surface concave dont la section droite est un quart de cercle d'un rayon égal à la largeur de la couronne, la paroi de T autre moitié de la couronne se prolonge verticalement d'une hauteur aussi égale à la largeur de la couronne.
Quant à la couronne intérieure, elle est fermée sur une moitié par une paroi verticale, la séparant de la couronne médiane, tandis que, sur l'autre moitié, la paroi extérieure de la couronne intérieure se prolonge suivant une surface concave, dont la section droite est aussi un quart de cercle d'un rayon"' égal à la largeur de la couronne.
Les surfaces ainsi formées sont divisées par des cloisons verticales rayonnantes. Sur chacune des couronnes peut se mouvoir un manteau composé de deux parties. L'une des parties est un demi-anneau et l'autre un demi-cyUndre ; elles sont solideraent boulonnées l'une à l'autre. Le manteau extérieur correspondant à la couronne médiane est pourvu à sa circonférence extérieure d'une denture dans laquelle engrène, par deux pignons, le mécanisme de manœuvre. Le manteau intérieur est muni d'une denture semblable à sa circonférence intérieure, et est commandé également par deux pignons.
Au haut de ce manteau annulai re^ glisse intérieurement et extérieurement une roue à dents verticales.
Les pignons sont actionnés par un mécanisme à engrenage et vis sans fin placé dans la chambre où se trouve le pivot de la turbine.
Chaque roue dentée est en deux parties, dont Tune forme le bord supérieur d'une demivanne circulaire, d'une hauteur égale à celle des orifices verticaux, et l'autre, l'un des bords d'une demi-vanne annulaire, d'une largeur égale à celle des orifices horizontaux.
De sorte qu'en faisant faire un demi-tour à chaque roue dentée, on ouvre ou l'on ferme l'admission de l'eau sur le distributeur.
Récepteur.
Le récepteur est en fonte. 11 est tourné, et est formé de deux parties assemblées extérieurement par des oreilles venues de fonte avec la jante extérieure, tandis que la jante intérieure porte une bride saillante qui vient se boulonner avec le croisillon en fonte, dont le moyeu est claveté sur l'arbre creux.
Comme le distributeur, le récepteur est divisé en trois couronnes, ayant respectivement 0"280, 0^450 et 0"^450 de largeur dans le sens du rayon. Sa hauteur est de 0°»250.
La couronne extérieure comporte 52 orifices, dont chacun a une section effective d'écoulement de 0^280 X (H)75 = 0°O210, et offre ainsi un débouché total de 1™*092.
La couronne médiane comporte 48 orifices de 0^450 x0"°066 = 0'»0297 de section ; le débouché est donc de 1™4256.
Enfin, la couronne intérieure comporte 40 orifices de 0"»450 x 0"™06 = 0"H>270 de section et offre un débouché de 1™*08.
Le débouché total de la turbine est ainsi de 3"-5d76.
Les dimensions des trois couronnes du récepteur ont été établies d'après les considérations suivantes :
En basses eaux, avec une chute de 3°*70, chaque turbine doit pouvoir débiter 6 mètres
cubes. Sous cette pression, la vitesse, à la sortie du récepteur, étant de 0.65 /^2gx3.70 = 5°*.54
par seconde, il faut une section d'évacuation de -^-r- = 1™084, section qui est fournie par la
couronne extérieure.
En hautes eaux la chute se réduit à l"^, mais il faut pouvoir débiter 13™'^ par seconde.
13 35 Dans ces conditions la section d'écoulement doit être -z-~— = 3^575 (3.735 étant la vitesse due
à la hauteur 1.68 X 0.65).
Les trois couronnes réunies donnent bien la section demandée. L'angle formé à la base par les aubes avec le plan horizontal est : pour la couronne extérieure 22^20' > médiane 24^20'
ï> intérieure 27°40'
La vitesse de la turbine étant prise égale à la vitesse d'arrivée ou de sortie de l'eau ; le nombre de tours par minute sera, lorsque la couronne extérieure seule sera ouverte :
lorsque les trois couronnes seront ouvertes le nombre de tours devient :
60x3.735 „. , . X 2.928 ^ 24 tours
Le nombre de tours moyens est donc de 26.
Axe.
L*axe se compose : 1*> d'un arbre central en fer qui est fixé par le bas, au moyen de quatre vis» dans un support en fonte qui a la forme d'une crapaudine ordinaire et qui repose sur le radier du canal de fuite.
Cet arbre fixe se termine à sa partie supérieure par un gobelet en fonte rapporté, qui forme go let graisseur et par un grain d'acier sur lequel repose le pivoL Ce grain d'acier est maintenu fixe par des oreilles venues de forge qui sont logées dans des rainures verticales pratiquées dans la paroi intérieure du godet.
L'extrémité de Tarbre fixe est ajustée dans un fourreau en bronze, monté sur l'ouverture de Tarbre creux de façon à maintenir cet arbre exactement concentrique à son support.
2" D'un arbre extérieur creux et mobile, en acier de première qualité, qui est solidaire avec le récepteur et est suspendu sur un pivot tournant dans la crapaudine de Taxe central
Cet arbre se termine à la hauteur de l'extrémité de Taxe fixe par une large bride qui vient se boulonner sur une bride analogue formée par le renflement de l'extrémité inférieure de l'arbre portant la manivelle qui communique le mouvement aux pompes. La partie renflée de cet arbre présente la forme d'une cloche qui enveloppe le godet surmontant l'arbre fixe.
Le pivot consiste en une tige d'acier de 450 millimètres de diamètre, logée librement dans le bas de Tarbre manivelle, alésé cylindriquement pour le recevoir.
A la hauteur de Textrémité supérieure de cette tige, l'arbre est traversé par une ramure dans laquelle sont logées deux clavettes placées à contre-sens.
Le dos d'une de ces clavettes repose sur la tige du pivot, tandis que le dos rie l'autre appuie contre Tarbre.
La charge entière reposant sur ces clavettes et de là sur le pivot, si l'on vient à agir sur ces clavettes, Tarbre qui s'y appuie montera ou descendra, suivant que Ton serrera ou desserrera les clavettes. A la partie inférieure, la tige du pivot porte une large plaque en acier qui constitue la surface proprement dite de frottement.
L'arbre mobile formé par Tarbre manivelle et l'arbre creux tourne à sa partie supérieure dans un boîtard formant corps avec le bâti des pompes.
Il est guidé à la hauteur de la voûte formant le ciel du canal d'amenée par un second boîtard. Ce boîtard se compose d'une partie qui est fixée dans la voûte et dont la face supérieure est plane et forme patin.
Deux coussinets en bronze entourant l'arbre sont ajustés dans un manchon en fonte a coquille. Ce manchon porte une bride saillante dont le contour est octogonal et vient reposer par l'intermédiaire de cette bride sur le patin fixé dans la voûte. Ce patin porte des ergots au droit de deux pans diamétralement opposé de la bride; des coins chassés entre ces ergots et les bords de la bride suffisent pour centrer l'arbre. Une fois cette opération faite, le manchon est rendu solidaire avec le patin au moyen de vis.
A sa partie infériearej l'arbre tourne dans an boîtard dont les coussinets consistent en lames de gaïac maintenues par un manchon à coquille fixé sur le manteau conique qui ferme le vide existant entre le distributeur et Tarbre,
Les pompes Description générale.
Comme il a été dît précédemment, chaque turbine commande deux pompes horizontales conjuguées à OO'.
Chacune de ces t)ompes est à double effet du type Girard ; elle comporte donc deux corps placés bout à bout, dans lesquels se meut un piston plongeur animé d*un mouvement alternatif- Ces deux corps sont d'ailleurs placés très près Tun de Tautre.
Chaque corps porte à Tune de ses extrémités une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement.
Les deux soupapes d'aspiration communiquent avec un réservoir d*air mis lui-même en relation avec le puisard par un tuyau unique*
Les deux soupapes de refoulement communiquent entre elles par un tuyau reliant les deux chapelles et Tune de ces chapelles est reliée par un tuyau coudé au rései*voir d*air de refoulement placé entre les bâtis des pompes-
Ces pompes sont portées par des bâtis en fonte reposant sur de la maçonnerie en béton et fixées par de forts boulons pris dans le massif de béton.
Corps de pompe
Les corps de pompes sont en fonte et ont une forme ovoïde déterminée de telle sorte que la vitesse de Teau y soit sensiblement constante, pendant toute la partie moyenne de la course du piston.
A l'une de leurs extrémités, ils portent un stufïing-box dans lequel se meut le piston. Ce joint peut se serrer ou se desserrer avec la plus grande facilité de manière à empêcher les fuites.
A l'autre extrémité, Tun des corps de pompe est fermé par un couvercle sohdement boulonné qu'on enlève pour introduire ou sortir le piston.
L'autre corps de pompe est muni d'un presse-étoupe dans lequel passe la tige du piston.
Le diamètre du milieu des corps de pompes à basse pression est de 0™750^ la vitesse maximum qu'y prend Veau pour un nombre de tours égal à 26 par minute est :
Celui des pompes à haute pression est de 0^600 et 0°^450 ; la vitesse qu'y prend l'eau est dès lors :
et 1,496 ^^^'"' — = 0.749
Pistons.
Le diamètre des pistons des pompes à basse pression est de 0^430 ; celui des pompes â haute pression est respectivement 0^330 et 0^^261); leur tige, qui n'existe que d'un seul côté, a nn diamètre de O™10O et leur course est de I^'IO.
Le volume d'une cylindrée est de :
4 \ 0.43 S 0.10 ) X IJO = 0^H55 pour les pompes à basse pression
ï \ 0.3;f ~ 2 aïo' ) X 1.10 = 0"^«0897|
pour les pompes à haute pression.
4 I 0,2g' ~ 2 O.IO' I X 1.10 = 0"«054.
En admettant un coefficient de rendement = 0.95, le produit effectif est respectivement :
Litr 147,2.30 soit 589 litr par tour * 85,215 i> 340,8 » d
Ces pistons sont d'ailleurs en fonte creuse^ ce qui les fait en quelque sorte flotter dans Veau et soulage d*autant les garnitures.
Ils sont en outre effilés à leurs extrémités, ce qui diminue la résistance à leur mouvement
Les garnitures sont en tresses de coton suiffé de 40""^ d'épaisseur; il est inutile d'augmenter cette épaisseur attendu que les renouvellements sont nécessités beaucoup moins par l'usure que par le durcissement du coton.
La course des pistons étant de l'^lO et le nombre de tours par minute étant de 20,1a vitesse moyenne dans ces conditions est :
2 X 1.1 Xj6 . ^21 __
