PN 4- 75,36 PN H
Soupape de sûreté
PI. XX a) But. — Afin d'éviter lors d'une rupture quelconque d'une conduite d'eau
un débit inutile et quelquefois dangereux^ il a été établi une soupape de sûreté.
b) Emplacement. — La soupape est placée dans la tourelle du réservoir (flg. 17) au pied de la colonne montant dans le réservoir en tôle.
Entre la soupape et le réservoir se trouve le clapet destiné à diriger l'arrivée de l'eau à la partie supérieure, et du côté opposé se trouve la vanne d'arrêt.
W- XX c) Disposition. — La soupape est de forme creuse (fig. 14) et renvoie l'eau
dans la direction opposée. Elle est construite en bronze. Son axe est en acier, et son enveloppe en fonte. Elle est maintenue en place au moyen d'un contrepoids (fig. 12 et 13). Si le débit de l'eau sortant du réservoir devient trop considérable, la soupape, par suite de la pression de l'eau contre sa partie supérieure, soulève le contrepoids et vient s'appliquer contre son siège. La sortie de l'eau du réservoir est alors entièrement arrêtée jusqu'à ce que la différence de pression entre les deux côtés de la soupape soit moins considérable. Il faut donc pour faire retourner la soupape à sa position primitive, introduire de l'eau en dessous, soit au moyen d'un bypass, soit en la refoulant depuis la Ville.
On comprendra que, par l'importance plus ou moins grande du contrepoids, il soit aisé de faire varier le débit à partir duquel la soupape doit se fermer automatiquement
Pour que la soupape ne puisse prendre lors de l'ouverture ou de la fermeture une vitesse trop grande, une sorte de piston annulaire, venu de fonte avec la soupape, se meut dans un espace annulaire.
Celui-ci étant plein d'eau, il faut, pour que la soupape puisse se fermer, que le piston chasse d'abord cette eau, ce qui prend un temps plus ou moins long selon que l'ajustage du bypass dans l'espace annulaire est plus ou moins hermétique.
CanâUions d'équUibre
La soupape est, comme on Ta vu, de forme concave et les fllets d*eau sont renvoyés dans la direction opposée à celle de leur arrivô§.
Pour établir les conditions d'équilibre, soit :
P, la pression hydraulique exercée par la veine d'eau frappant contre la soupape, en kilos.
S, la section de la vane en mètres carrés.
V, la vitesse des molécules du fluide, en mètres par seconde.
C, la vitesse avec laquelle la surface frappée se meut dans la direction de la veine.
0, la quantité d'eau en mètres cubes à la seconde, arrivant en contact avec la surface. On a : Q = {V — C) S,
7 = le poids du mètre cube d'eau = 1000 kilogrammes. « := l'angle de déviation de la veine liquide.
p ^ (i cos«) ^ Qy.
PC = travail transmis à la surface.
Dans le cas de la soupape concave, on a a = 180°
d'où P = 2 ^ Qy.
et pour C = o, P = 2 ^ Q, = 2 ^ Sy = 4SH7.
Diamètre du tuyau D = 0'»50.
SecUon S = 0^HQ63.
La vitesse admise dans le tuyau étant V = 3™, la hauteur corres-
pondante de H = 0™46, par la formule H = -^ -
P = 4SHy = 4 X 0,1963 X 0,46 X 1000 = 301 kg.
Le débit par heure avec 3™ de vitesse serait de 2120'»". La section
moyenne du réservoir étant de 1953™*, le débit maximum correspondrait à une
baisse du réservoir de : -jqkq- = 1°^ à l'heure
Lors de la fermeture de la soupape qui s'est produite le 23 novembre 1888, l'enregistreur accusait une baisse de 0*»66 à l'heure.
La limite de baisse autorisée est 0«»40 à l'heure. Quand cette limite est atteinte, les mesures doivent être prises immédiatement pour accélérer la marche des pompes ou diminuer la consommation du réseau à haute pression.
Vannes d^arrêt.
Les vannes d'arrêt sont réparties comme suit :
l^ Une vanne de 600 millimètres au raccordement avec la canalisation de ceinture.
2^ Une vanne de 400 millimètres au droit du régulateur compensateur. 3^ Une vanne de 400 millimètres au bas du village de Cologny.
4^ Une vanne de 400 millimètres au-dessus du village de Cologny. 5<> Une vanne de 500 millimètres dans la tourelle du réservoir. Les vannes principales ont été fournies par la maison Louis de Roll, à Clus, près Soleure.
Robinet de décharge.
Une vanne de 300 millimètres' est installée au bas de la rampe de Cologny et permet d'évacuer Teau de la conduite.
Robinets d'air.
Des robinets d'air ont été placés aux endroits suivants :
1^ A 4"",50 du regard vers le Jardin Anglais.
2^ Au quai des Eaux-Vives, entre la rue des pierres du Niton et la rue du Lac.
5<^ Au bns de la rampe de Cologny.
4^ Près du réservoir de Bessinges.
En outre des bouches à eau ont été établies :
1*^ Près de la campagne Favre, à Plongeon.
2° Au bas de la rampe de Cologny.
3° Au bas du village de Cologny.
4° Au haut du village de Cologny.
Exécution des travaux.
La Ville a acheté les tuyaux et en a confié la pose à un entrepreneur. Plusieurs tuyaux ont sauté lors des essais; mais depuis la mise en service du réservoir, une seule rupture s'est produite. Cet accident est attribué à une prise de bouche d'arrosage dont le collier de serrage a amené des tensions inégales dans la fonte.
CoxXl des travaux.
Les dépenses se répartissent comme suit:
3,132 m. de tuyaux L. de Roll à fr. 38 de 600°»°^ Fr. 119,016 —
1,000 )> » Pont-à-Mousson à fr. 3* de GOO"*™ » 31,000 —
Pièces spéciales et transports » 3,654 —
Fr. 153,670 —
Prix de pose payé à l'entrepreneur » 57,070 —
Dépenses pour travaux exécutés directement par la
Ville (y compris le régulateur-compensateur) » 62,694 60
Soupape de sûreté » i^400 —
Total. Fr. 274,824 60
Fonctionnement.
Le débit de la conduite est à certains moments de la journée de On',40 X 1,953 = 770™»,2 à l'heure soit à la seconde ^^ = 0^\)ii6 représentant pour un diamètre de 600 millimètres une vitesse par seconde de ^^Q - 0™,76. La vitesse lors de la fermeture de la soupape arrive à 3,00 pour
la partie où ]a conduite n'a que 500 millimètres de diamètre, soit 2™, 08 pour un diamètre de 600 millimètres.
Bégulateur-oompeDBatear de pression
Conditions générales.
La conduite reliant le réservoir urbain au réservoir de Bessinges a 3981"50 de longueur; il s'y produit par conséquent une perte de charge fort sensible amenant des différences de pression assez importantes selon que l'eau va au réservoir ou qu'elle en revient.
La différence de pression n'aurait peut-être pas eu d'inconvénient sérieux avec une livraison d'eau faite complètement au compteur, mais la majeure partie des moteurs ayant leur consommation d'eau réglée à la jauge, il en serait résulté des variations de force dépassant 20 Vo sur l'arbre des turbines secondaires, variations qui auraient empêché le développement de ce dernier système de mesurage.
Pour atténuer et même faire disparaître pour ainsi dire complètement ces différences de pression, M. Turretlini imagina d'appliquer une pompe centrifuge au relèvement de la pression quand l'eau vient du réservoir.
Cette pompe est actionnée par une turbine, réglée elle-même de telle façon que l'influence de l'installation sur la pression soit en rapport avec la perte de charge.
Situation.
Afln que le réseau urbain fût soumis à l'influence de cette pompe centrifuge, l'appareil a été placé entre le réservoir et la première bifurcation de la l'i. i conduite.
Une maisonnette a été construite à cette intention sur le quai des Eaux- Vives.
Disposition du tuyautage.
La figure 47 représente à droite la conduite maîtresse dont les extrémités Pi- ^^ii
sont reliées d'une part avec la conduite de ceinture et d'autre part avec le réservoir.
Une vanne de 400 millimètres sert à interrompre la communication directe par la conduite principale et force Peau montante ou descendante de passer par la pompe centrifuge.
Un peu en amont de la vanne spécifiée ci-dessus se trouve la prise pour l'cM motrice de la turbine; oelle-ci est donc actionnée par de Teau ayant la pression directe du réservoir de Bessinges.
Un canal d'évacuation a été construit pour conduire dans le collecteur de kt rhre gauche l'eau sortant de la turbine.
Pompe centrifuge.
PI. XVII et xviii La pompe centrifuge a été construite pour recevoir 18«"* d'eau à la minute,
sous une pression de 430 mètres, et refouler ce môme volume sous 130 mètres de charge.
Les coquilles de la pompe sont en fonte et ont été construites pour 200 mètres de pression.
Les presse-étoupes ne supportent ni le poids de l'arbre, ni l'effort latéral, mais sont destinés uniquement à Tétanchéité.
Des paliers latéraux, munis de larges coussinets, supportent le poids et la poussée latérale.
Le rendement garanti par les constructeurs pour 10 mètres de relèvement et 18*»* d'eau par minute est de 40 %•
Turbine.
La turbine peut fournir à 115 m. de pression une force de 120 chevaux. Le rendement garanti dans les conditions ci-dessus est de 70 7o-
La turbine est à axe horizontal et à admission tangentielle.
Un manchon de déviation est placé entre la turbine et la pompe et sert à transmettre le mouvement de Tune à l'autre, tout en permettant l'indépendance des deux arbres au point de vue de l'alignement.
Régularisation de la pression.
Pour maintenir la pression en ville aussi régulière que possible, il faut qu'au moment où la pression du fait de la perte de charge baisse, la turbine fournisse un travail plus considérable, permettant de refouler une quantité d'eau plus grande. Il faut donc agir sur le distributeur de la turbine.
Ce réglage s'obtient comme suit :
PI. xviii Un piston en bronze se mouvant à frottement juste (fig. 12) dans un cylindre
Fig. 10, il et 12 j^ même métal reçoit sur sa face inférieure la pression de l'eau refoulée.
Il est chargé d'un poids et surmonté d'un ressort, de telle façon que de faibles variations de pression amènent le déplacement du piston.
Ces déplacements sont transmis à un servo-moteur commandant la distri-
bation d'eau agissant pur le piston qui actionne le vannage de la turbine. Afin d'obtenir le réglage le plus faciie possible, Teau du servo-moteur est filtrée, et la portion se reodant au piston régulateur passe à travers une série d'agates afin 4e diminuer la rapidité des oscillations.
FùnctionnemenL
Le résultat obtenu par le système relaté ci-dessus est représenté par la p| xvni
figure 17.
L'amplitude de la variation du niveau de l'eau dans le résenroir change d'un jour à Tatrtre selon les besoins du service. Plus la prise d'eau an réservoir sera considérable, plus la perte de charge se fera sentir et plus l'influence de la pompe centrifuge aura d'importance.
Pendant le remplissage du réservoir, la pression en ville étant suffisante par suite de l'augmentation résultant de la perte de charge et du fait que Teau doit atteindre le trop-plein supérieur pour pouvoir s'écouler dans le réservoir, l'appareil ne fonctionne pas.
Aux heures où le réservoir doit commencer à baisser, l'appareil est mis en marche. Il n'exige, en fait de surveillance habituelle, que celle de l'ouvrier chargé de sa mise en marche vers 6 à 7 heures du matin et 1 à 1 heure et demi du soir, et de son arrêt à midi et vers 6 à 8 heures du soir suivant les saisons.
En temps habituel l'eau montant au réservoir passe à travers la pompe et celle-ci, faisant moteur, entraîne avec elle la turbine. Ces deux appareils tournent alors en sens contraire du mouvement de la journée.
Travail perdu.
Voici les données qui ont servi à l'étude de ces appareils :
Il avait été supposé que l'eau arriverait à la pompe avec une pression de 148 mètres et en sortirait à 128 mètres. Le tuyau débitant 23,450 litres à la minute, sous une pression de 118 mètres, sur lesquels 5450 servent à actionner la turbine, il reste 18,000 litres qui sortent de la pompe avec une pression de 128 mètres.
Le travail contenu dans l'eau arrivant à l'usine est de 23,450 k X 118 = 2,767,100 kilogrammèlres. Le travail contenu dans l'eau sortant de la pompe est de 18,000 k X 128 ^ 2,304,000 kilogramraètres.
La perte de travail est donc de 463,100 kilogrammètres ; la perte relative
2 767 i OO" ^^^ moindre de 17 7o- Mais elle est, elle-même, compensée par
l'augmentation de travail des turbines primaires, au bâtiment des turbines, car celles-ci doivent élever l'eau à une pression de 10 à 15"™ plus haut que ce ne serait le cas sans le régulateur-compensateur.
Exécution des travaux.
La maison Weibel, Briquet et C® (M. Piccard, ingénieur), a été chargée de Télude et de l'exécution de cette installation qui a donné un résultat absolument satisfaisant.
Coût (tes travaux.
Bâtiment Fr. 3,820
Conduite sous pression » 1,520
Pompe, turbine et mécanisme de réglage . . » 1(),500
3 vannes (1 de 300°^°^, 2 de 350"") .... » 2,000
Canal d'évacuation de Teau de la turbine . . » 1,100
Chauffage » 135
Divers i» 505
Total . . . . Fr. 25,6iO
