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SYSTEME DE FORCE MOTRICE HYDRAULIQUE.
La présente invention a pour objet un système de force motrice dont l'agent est simplement de l'eau prélevée à une réserve quelconque et tombant sur les pales d'une roue hydraulique à laquelle on raccorde n'importe quelle installation industrielle, domestique ou autre dont il s!agit d'obtenir la mise en marche et le fonctionnement mécaniques.
Cette invention comporte, en adjonction au système récepteur de l'agent moteur (roue hydraulique) un système de pompes dont le rôle consiste à re- prendre l'eau à mesure qu'elle a rempli son office en actionnant la roue, pour la remonter et lui permettre la continuation du trajet de circulation en un cycle fermé.
La dite invention est représentée par les dessins annexés, savoir : Bigure (1), vue d'ensemble du groupe hydro-moteur, en élévation de profil ;
Figure (2), vue verticale d'ensemble correspondante mais prise face aux manomètres des pompes ;
Figure (3), également une vue d'ensemble, faisant voir la disposition étalée d'un exemple d'exécution où le jeu de pompage se compose de sept pom- pes dont une de secours;
Figure (4), vue séparée en élévation de la roue à palettes qui est mise en mouvement par l'eau en charge et dont l'arbre transmet la force motrice à l'installation qu'il s'agit de faire fonctionner.
Figure (5), la même, mais tournée de 90 degrés, montrant donc de profil la roue motrice, dont les palettes sont représentées en coupe;
Figure (6), vue en élévation de face de la plaque de manoeuvre qu'il
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suffit d'ouvrir ou de fermer pour obtenir le fonctionnement ou l'arrêt du dis- positif ;
Figure (7), vue en coupe correspondant à cette dernière, la section étant pratiquée à l'endroit des galets par lesquels la dite plaque est posée; c'est-à-dire suivant la ligne (a- b -) de la figure (6)
Figure (8), également une vue en coupe, mais pratiquée dans le corps de la plaque de manoeuvre;
Figure (9), vue en coupe à travers un des corps de pompe, représentant de face la démarcation entre le coté de l'admission et celui de l'évacuation;
Figure (10), vue en coupe qui correspond à cette dernière et montre de profil cette démarcation de l'aspiration et du refoulement.
Figure (11), vue schématique, prise de face, de l'un des manomètres, au moment où il n'est pas mis en jeu;
Figure (12), détail de la boîte à ressort compressible avec la plaque de pression.
Le système fait donc appel à l'eau comme agent moteur pour le parcours d'un cycle fermé, en ce sens que, tout en actionnant la roue hydraulique (R) (voir au bas de la figure 2) il commande du même coup le jeu des pompes à aspirer continuellement l'eau qui a. servi à mouvoir les pales de roue, pour la refouler continuellement dans le réservoir CI) (voir figures 1 et 5) qui est le réservoir d'action; le niveau de l'eau ne baisse que de queloquescenti- mètres dans ce dernier quand les pompes la reprennent du réservoir (il) voir mêmes figures).
Dans l'exemple ici représenté, la roue motrice comporte dix palettes ; évidemment, ce nombre pourrait être modifié selon les circonstances; calée sur son arbre moteur (à) (figures 4 et 5), cette roue a ses pales dimensionnées en sorte que nulle part leurs arâtes ne touchent les parois.
C'est en manoeuvrant la plaque-registre (figures 2, 5 et 6) que l'on contrôle l'arrivée de l'eau qui doit tomber sur les pales. Au pourtour de la plaque, on a prévu des tôles qui grâce aux ressorts dont elles sont équipées - font réaliser une fermeture hermétique lorsqu'on suspend l'arrivée d'eau.
La tôle appliquée sur le devant de la plaque est percée de trous allant du
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haut de la tôle jusqu'au-dessus de la plaque proprement dite, en sorte de permettre, pendant la mise en marche, l'évacuation de l'eau emmagasinée dans cette boite, sortie qui peut ainsi se faire aisément et sans à-coups.
Les tôles sont vissées à la plaque qui constitue la vanne proprement dite.
Les galets (g) par lesquels la dite plaque est posée (figures 6 et 7) sont placés en dehors du réservoir, d'où résulte la possibilité d'un graissage suffisant.
Quant au système de pompage sus-mentionné, en référence aux figures 9 et 10, on voit que pour chaque élément le corps de pompe (0) proprement dit est placé concentriquement au milieu du corps enveloppant (E) et que la couronne encerclant le corps de pompe est divisée en quatre parties par des cloisons. Deux de ces cloisons sont disposées de façon à ne laisser aucun joint où l'eau puisse passer d'une moitié dans une autre du corps de pompe ; quant aux deux cloisons restantes, elles sont dirigées suivant l'axe vertical des conduits qui servent respectivement à l'amenée et au re- foulement de l'eau. Dans ces conditions, une moitié de la couronne est af- fectée à l'aspiration et l'autre au refoulement de l'eau.
Dans cette figure (9) donnant la vue en coupe de l'agencement adopté pour une de ces pompes, le conduit d'admission est désigné par (T) et celui du refoulement est désigné par (T') tandis que les soupapes d'ad- mission sont celles du bas (s) et (s') celles du refoulement étant celles du haut (S) et (S'). Au mouvement ascendant du piston, grâce à l'ouverture de la soupape d'admission (s') l'eau vient s'engouffrer dans le corps de pompe en-dessous du piston. L'eau se trouvant au-dessus du piston étant poussée par ce dernier, force la soupape évacuatrice du haut à s'ouvrir pour lui livrer passage.
Puis, à la course descendante du piston, l'eau qui se trouve sous lui est chassée par la soupape de refoulement du haut et la chambre au-dessus du piston est remplie par l'eau qui entre par la soupa- pe d'admission du dessus, et ainsi de suite, à mesure des courses successi- ves des pistons de ces pompes. Quand l'admission a lieu par le bas, afin d'empêcher l'eau qui est montée au-dessus de redescendre à chaque tour, on place une soupape double au niveau supérieur de la soupape d'admission du
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bas, en sorte qu'elle se ferme à la moindre aspiration qui se produirait par le dessous. Pour la moitié affectée au refoulement, cette soupape est inuti- le.
Ces pompes sont, dans le présent exemple, représentées à quatre oompar- timents,disposition qui permet une fermeture plus hermétique des soupapes et ici mécanisme moins compliqué pour les manoeuvres. Deux des compartiments communiquent entre eux par le dessous en ce sens que la cloison intermédiaire ne descend que jusqu'au niveau supérieur de la soupape inférieure d'admission,
Cette cloison se trouve placée précisément au-dessus du milieu du tuyau d'ad- mission d'eau.
Ces deux compartiments sont complètement séparés des deux autres comparti- ments affectés au refoulement; ceux-ci communiquent par le haut, c'est-à-dire que la cloison intermédiaire s'arrête précisément au niveau inférieur de la soupape supérieure de refoulement. Cette cloison sera placée précisément en- dessous du milieu des refoulements des pompes.
Ces pompes, par lesquelles l'évacuation d'eau est rapide, permettent d'atteindre de grandes vitesses; elles rejettent l'eau tombant dans le dessous du réservoir dans le haut de celui-ci; en ce sens que, avant de mettre en marche pour la première fois, le réservoir (10 sera absolument rempli, tandis que le réservoir (il) sera rempli jusqu'un peu plus haut que le tuyau d'aspiration des pompes. Les conduits d'aspiration et de refoulement seront pleins également ainsi que les pompes. Le système exclus toute possibilité, pour l'air, d'exister, là où par le fait d'être sous pression il nuirait à la. marche normale du système. L'eau revient toujours à son point de départ et sa circulation ne peut jamais s'arrêter.
Dans les deux compartiments qui, dans les pompes, sont affectés à l'as- piration, il faut que, précisément au bas de la cloison intermédiaire, il parte, de chaque coté, une soupape qui devra se fermer ; quandl'aspiration se fera par le bas pour les deux compartiments affectés au refoulement, ces soupapes seront inutiles. Les figures (9) et (10) font voir qu'il n'y a que l'entre-deux des corps de pompes qui est divisé en ces quatre comparti- mente, c'est-à-dire la chambre annulaire allongée qui entoure le corps de pompe proprement dit ou intérieur qui est contourné par le grand cylindre.
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Les deux cloisons sont placées non au-dessus ou en-dessous des tuyaux ; mais règnent de bas en haut, en sorte de ne laisser passer aucun jour.
Comme la plaque de manoeuvre est, suivant indication de la figure (2) placée quelque peu au-dessus de la roue à palettes, elle empêche de redescen- dre sur cotte roue lorsqu'on arrête la marche du moteur hydraulique.
Ainsi qu'on l'a fait voir aux figures (l),(3),(ll) et (12), un manomètre (M) est adjoint, à chacune des pompes; Ces manomètres indiquent à quel degré les pompes refoulent l'eau. Comme mode de régularisation de ce flux, on dispose, au niveau de base de la roue à palettes, c'est-à-dire à deux ou trois centimètres en-dessous du point le plus bas de la rotation, trois robi- nets qui doivent rester continuellement ouverts; ceux-ci rempliront leur office au cas, où, par suite d'avarie par exemple, l'eau monterait dans le réservoir (il) pour préserver la roue à palettes d'être noyée, incident qui pourrait provoquer des chocs violenta dans la machine.
En outre, pour contrôler l'arrivée de l'eau, des boites de régularisation d'eau seront adjoin- tes ainsi qu'un régulateur de vitesse qui agira sur la base du réservoir d'action (1) Puis, par surcroît de précaution, en outre des pompes qui fonctionnent régulièrement, on aura une pompe de renfort, à mettre en marche soit en cas d'avarie survenue aux autres, soit lorsqu'il convient de laisser reposer certaines de ces dernières.
Le fonctionnement de cette installation de force motrice est basé sur le principe de physique en vertu duquel toute pression s'exerçant sur le fond d'un vase est égale au poids d'une colonne liquide ayant pour base le fond et pour hauteur la distance entre ce dernier et le niveau libre du liquide.
Pour amorcer ce fonctionnement, on ouvre peu à peu la plaque de manoeuvre, ce qui provoque la mise en mouvement du moteur ; actionne aussitôt le le- vier de mise en marche de toutes les pompes sauf celle supplémentaire, qui, normalement, reste au repos. Dès que la machine acquiert la vitesse demandée (voir les indications numériques données plus loin) on vérifie l'état des manomètres des pompes et des niveaux dans les deux réservoirs.
Tout le temps que dure le fonctionnement, le préposé reste attentif aux manomètres des pompes, au graissage et au niveau dans les réservoirs. Quand il veut arrêter le système, il détermine en même temps la fermeture de la
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plaque de manoeuvre et l'arrêt de la commande des pompes, lesquelles doivent cesser d'agir au même instant que l'amenée d'eau.
Ces manomètres sont donc traversés par l'eau qui a été soumise au régu- lateur de vitesse placé au-dessus de la pompe. Ils comportent une plaque courbe (figure 12) obéissant à un ressort dont le degré de pression est cal- culé d'avance. L'eau étant sous pression, vient appuyer sur cette plaque courbe, qui cède en antagonisme à l'action du ressort, offrant une certaine résistance; c'est ce qui livre passage à. l'eau et provoque la déviation de l'aiguille indicatrice sur le devant du moteur, par l'intermédiaire d'une tringle appropriée. La: dite aiguille accomplit ses déviations le long d'une courbe graduée suivant l'échelle obtenue sur la base d'un travail normal.
Pour donner maintenant une idée du rendement en P obtenable par ce système de force motrice, basons-nous sur l'expression
HP- VxPxNxR dans laquelle v désigne le volume d'eau en litres,
60 x 75
P le nombre de palettes de la roue hydraulique (dix dans l'exemple ici dé- veloppé), N le nombre de tours-minute de la dite roue (soit environ 150 tours-minute) et R le rendement du moteur, évaluable à 0. 6 généralement.
En transposant ces données concrètes dans les termes de la formule et en simplifiant celle-ci, on arrive a Y x 10 x 150 x 0.6 finalement
60 x 75 % et dans ces conditions, si, connaissant la puissance développée HP =V, on veut connaître le volume d'eau mis en jeu, on n'a qu'à poser
5 5 HP= V. Or ce volume V est égal à L" x L' x 1 (oÙ 1* désigne la lon- gueur de palette, qui est à peu près celle du réservoir, tandis que L', désigne la hauteur de colonne d'eau et 1 la largeur de palette).
Si nous voulons prendre, par exemple, une longueur L"= 10 1 et une hauteur L'= 201 la hauteur totale L sera approximativement égale à 24 1, et nous aurons ainsi v- 5HP= 101x201= 200 13 et si, par exemple, la force motrice développée est de 50, ou de 100,200, 300= et ainsi de suite, les volumes d'eau traités seront respectivement : pour une puissance de 50 HP: V= 5 HP= 250 litres pour une puissance de 100 HP: V= 5 HP= 500 litres pour une puissance de 200 Hp V= 5 HP= 1000 litres pour une puissance de 300 HP V= 5HP= 1500 litres
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pour une puissance de 400 If: V= 5 HP = 2000 litres pour une puissance de 500 HP: V= 5 HP = 2500 litres.
En tablant sur ces volumes, on est arrivé à donner aux éléments des côtes telles que .:, pour 50 HP, 110 m/m de largeur de palette, 1100 m/m de longueur de palette, 2200 m/m de colonne liquide, 2700 m/m de hauteur totale approximative; puis pour 100 HP, des palettes ayant 135 m/m de largeur et 1350 m.m de longueur, la colonne liquide étant de 2700 m/m et la hauteur totale approximative de 3300 m/m, et ainsi de suite.
Faur ce qui concerne les pompes, le fait qu'elles aspirent et évacuent par toute une demi circonférence procure l'avantage d'une grande rapidité dans l'aspiration et le refoulement. Pour oiter un exemple: le moteur de
100 HP comportant un débit d'eau de 500 litres par seconde, c'est-à-dire
30000 litres par minute, le volume liquide à évacuer par tour, (la pompe étant censée, accomplir le même nombre de tours-minute que la roue à palet- tes) sera donné par 30.000 = 200 litres. Or, les pompes sont à dou-
150 ble effet, et conséquemment, à chaque course de piston il y a 200= 100 li-
2 très d'eau à évacuer par toutes les pompes. Dans l'exemple ici exposé ces dernières existent au nombre de six en marche, d'où, pour chacune d'elles, un débit de 100=16,6 litres par tour.
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En tablant sur des données relatives à la course des divers pistons, on arrive aux chiffres des diamètres de ces derniers et l'on peut établir le calcul pour aboutir à ces deux côtes dans le cas des diverses forces motrices réalisées au moyen d'une installation ainsi conçue.
Comme diamètre pour les conduits amenant et évacuant l'eau des pompes, on trouve avantage à prendre la moitié du diamètre du piston des dites pompes. Le réservoir d'eau alimentant celles-ci aura, de préférence, une largeur double du réservoir (I) d'action qui fournit l'eau à la roue hydrau- lique, et une largeur égale à 2 litres. Le dessus de ce réservoir est à couvercle mobile permettant de laisser passer la roue à palettes lors du montage (voir figure 5).
Les plaques de manoeuvre effectuent leur glissement de l'avant vers l'arrière, et il va de soi qu'elles doivent être bougées prudemment.
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Enfin, des tubes de niveau d'eau sont placés à l'avant, pour indiquer le niveau de liquide dans le réservoir qui dessert les pompes.
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