Machines élévatoires et appareils pneumatiques

HAL Id: jpa-00237792

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Submitted on 1 Jan 1881

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Machines élévatoires et appareils pneumatiques

Félix de Romilly

To cite this version:

Félix de Romilly. Machines élévatoires et appareils pneumatiques. J. Phys. Theor. Appl., 1881, 10

(1), pp.303-312. �10.1051/jphystap:0188100100030301�. �jpa-00237792�

00

et, ^à la surface

extérieures, l’équation

conduit à

l’équauion

ou bien

les

équations (3)

^et

(4)

déterminent

Q

^et

Q’

^en fonction de

P,

et de même pour les ^termes

comprenant

^{zx et} xv dans le

poten-

tiel V.

On traiterait d’une manière

analogue

^{le cas où le}

potentiel

^con-

tiendrait un terme de la forme Mxvz.

MACHINES ÉLÉVATOIRES ET APPAREILS PNEUMATIQUES;

PAR M. FÉLIX DE ROMILLY.

1. MACHINES ÉLÉVATOIRES. ^- On obtient

depuis longtemps

^l’élé-

ation de 1 eau par ^des machines

rotatives ;

^toutes consistent en un

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0188100100030301

cylindre

immobile dans

lequel

circulent des aubes

mobiles ;

^la

force

en1ployée

^{est la force}

centrifuge.

La hauteur atteinte est

d’environ 30Bl. M. Gwvnne et

plus

tard L.-D. Girard ont pro-

posé

^{chacun une machine rotative formée de}

cylindres analogues, multiples

^{associés. Celle} de Girard élevait l’eau à 40 m :

c’est, je crois,

^la

plus grande

^hauteur attein te par des machines ^à force

centrifuge.

La machine que

je

propose élève l’eau ^{à une} hauteur

beaucoup plus grande :

^un

appareil

de laboratoire mu à la main montre l’é- lévation de l’eau à 150m. Cette machine est très

simple

^{de construc-}

tion et constituée ^sur des

principes

différents. C’est la

partie

^exté-

rieure

qui

^tourne.

Elle se compose essentiellement de deux

pièces :

^{10 une tur-}

bine, simple ^cylindre

^à deux bases et sans

aubes;

^{2" un tube fixe.}

Prenons ^un

type

pour

exemple.

La turbine

( fig. 1 )

^est formée par ^un

cylindre A, droit,

creux, Fig. ^1.

de

petite ^hauteur,

^{à bases}

parallèles.

^{Une des}

^{bases, B,}

^{est reliée à}

un axe

qui

^{la traverse} normalement. L’autre

base, D,

laisse passer librement l’axe C _par ^un

large

orifice circulaire

concentrique.

Le tube fixe se compose de deux

parties.

Il s’élève d’une

part, H;

jusqu’à

^{la hauteur où} l’eau doit être

portée,

^et

pénètre

^d’autre

part, E,

par 1 ouverture ^de la seconde

base,

^d’abord

parallèlement

à

l’axe,

^{et se} recourbe ensuite suivant un rayon

jusque

^{tout près}

de la

paroi cBlindnquc

intérieure de la turbine.

Cette dernière

hartie, plongée

dans 1 eau

circulante, prend

^la

forme d’un

poisson grossièrement

^dessiné

(fig. 2),

^{d’oit son}

Fia. ^2.

nom,

qui présenterait

^{sa bouche ouverte P au courant affluent.}

A

partir

^{de cet orifice}

d’introduction,

^{le tube} augmente de section suivant ^un cône de 5° à

6°,

^{tout en se} recourbant _pour

rejoindre

sa

partie cylindrique (fig. ^3,

^{vue et}

coupe).

Fig. ^3.

L’apparcil

fonctionne ainsi : la turbine est mise ^en

rotation;

^le

liquide,

par la force

centrifuge,

^forme un anneau

appliqué

^{à la}

paroi intérieure;

^{le tube}

présente

normalement ^au courant sa sec-

tion d’orifice et

reçoit

ainsi l’eau

tangentiellement

^{au cercle}

qu’elle ^décrit;

^le

liquide

^monte par ^ce tube

jusqu’à

^{une hauteur}

correspondant

^{à sa vitesse et croissant comme} le caiià de celle-ci.

Tel est

l’appareil

^{pour la montée de}

^l’mm,

^dans sa forme géné-

rale. Il peut éte,,cr l’eau â toute hauteur: sa vitesse n’a de limite que dans la résistance à la force

centrifuge

de la matière dont il

est forme. Nous supposons que leau arrive d une source par le tube S dans la turbine

qui

^{l’élève. Mais deux cas} peuvent ^encore

se

présenter

^{: io la turbine CWt}

placee

^à la hauteur même ou l’on

N’etit élever l’ eau: 2° elle est placée à une hauteur intérmédiaire.

Premier cas.

-La turbine est placée

^{au niveau}

supérieur( fig. 4).

Ce cas donne lieu à un

procédé

nouveau : au lieu d’élever

l’eau,

^on

la

précipite

^{de toute sa vitesse vers} le niveau inférieur par le tube H décrit

précédemment.

^L’eau

acquiert

la vitesse donnée _par la

turbine, plus

^{celle de sa} chute. Le bout inférieur de ^ce tube de descente se termine par ^{un cône}

L,

par ^oû l’eau ^sort

en jet.

Vis-à-vis de cet orifice se trouve un autre orifice

G,

de section Fig. I

plus grande

^d’un

tiers,

^de

moitié,

^du

double,

^etc. Cet orifice

plus grand,

^{en forme de cône de 6°}

^environs,

^{sert d’entrée au tube}

d’ascension E. Le tube

lanceur,

^{dans sa}

partie inférieure,

^{est com-}

pris

^{dans un tube F}

enveloppant, concentrique,

^{donnant accès à}

l’eau tout autour de

lui;

^{ce tube}

enveloppant vient,

^{en conver-}

geant,

^{aboutir à l’orifice} d’élévation. Cet

appareil d’entraînement,

relativement

petit,

^est

plongé

^dans la nappe d’eau B inférieure.

Dans ce

système,

^{on ne}

peut

^{conserver la force vive du}

jet

lancé

( 1 );

^{mais la}

quantité

^de mouvement est conservée si l’on

(1) On m’a accusé d’avoir commis cette erreur pour l’air, bien que je ^{ne me sois} jamais servi que du ^terme très classique ^de qzcazttité ^{de mouvement} (Journal ^de Phy-

307

met entre les dieux urinccs une distance d environ quatre ^{fois le} diamètre de l’orifice

récepteur. C’est, après expérience,

^{la même}

distance que pour l’entraînement de l’air. Mais

ici,

^à

l’opposé

^de

ce

qui

^{a lieu avec}

1"air,

^{le tube}

enveloppant

^{donne un résultat que}

ne dunnent pas les orinces

placés vis-à-vis

^librement.

Une fois l’eau

montée,

^une

partie

^{est déversée en}

^{dehors, K;}

l’autre, )1,

^{rentre dans la} turbine pour servir ^{à un} nouvel entrai- nement.

Remarque.

^{- Il ne} faut pas calculer la

quantité

^d’eau

entraînée, d’après

la vitesse du

jet s’élancaiit

librcment dans l’air. En

eiet,

l’eau inférieure ^au repos n’est ^au repos que relativement ^au spec-

tateur. Dans la

réalité,

^{les deux eaux doivent être} considérées

comme

ayant

^{un mouvement} relatif inverse l’une de l’autre. On

aura donc en eau montée moins que ^ne donne le calcul fait sur le

jet

libre. Le déficit est comblé par ^une moindre

dépense

^d’eau

lancée par la

turbine;

^{cette vérité est mise hors de} doute par des

expériences

^{où l’on}

emploie,

^au lieu d’une

turbine,

^{un réservoir}

supérieur ^{fixe dont}

^la

dépense

^{est notée.}

Ce nouveau

système

d’élévation d’eau n’est pas

spécial;

^il

peut

être

employé

^{avec une} pompe

quelconque.

^Il trouvera surtout son

application

^{dans les}

^mines,

^{où il}

importe

d’avoir la machine hors des

profondeurs.

Second cas. ^- Dans le ^cas où la turbine est

placée

^{dans une}

posi-

tion

intermédiaire,

^on

emploie

simultanément les deux moyens. La turbine

reçoit

^{toute l’eau}

montée,

la refoule dans le tube

déjà

^dé-

crit, qui se bifurque

^{pour en lancer une}

partie

^en

^bas,

^tandis que l’autre monte au niveau voulu. Dans le cas où la turbine est

placée plus près

^du niveau inférieur que du niveau

supérieur,

^{pour ne}

pas

perdre trop

de force vive on

peut

^{avoir recours à deux tur-} bines de

grandeur

différente montées ^sur le même axe.

Graissage. -

^{Il est}

important

^{d’avoir un}

graissage

^d’autant

plus

assuré et

plus

actif que la turbine ^tourne

plus rapidement.

^C’est

ce

qu’on

^{obtient en}

plaçant

^sur l’axc deux

petites

^turbines

(jig.

^1,

sique, ^{t. IV,} p. 267 ^et 334). ^{Je relève cette} accusatiun parce qu elle ^{a été} reproduite

par les journaux étrangers ( F’ortschritte ^der Physik ).

R,R’ ),

renfermant chacune ^une des

pointes

^{de l’axe et la vis creuse}

fiie

qui

^{sert de}

crapaudine.

^Elles fonctionnent comme la

grande

turbine.

L’huile est amenée de la

petite

turbine dans la vis creuse par ^un

petit ^tube,

^{de là à} l’extrémité de

l’axe, qui,

par ^sa rotation, la lance dans la

petite ^turbine,

d’olt elle retourne à la vis creuse par

une circulation incessante. Le

petit

^tube

comprend,

^{dans son}

passage, ^ltne

petite

lanterne LL’ en _verre,

qui

^{sert à} surveiller la circulation de l’huile.

L’lmile y ^est introduite avant la mise en

marche;

^{on la l’erme}

ensuite

hermétiquement.

^Inutile

d ajouter

que ^ces

petites

^turbines

sont tournées en sens inverse l’une de

l’autre, quel

que soit le

plan

dans

lequel

circule la

grande

^turbine.

Il. APPAREILS PNEUMATIQUES. ^- On

peut

^{annexer à} la turbine décrite ^un

appareil d’ashiration.

^{En voici}

^deux,

^conçus

diaprés

^des

idées nouvelles :

1° Le

principe

^du

premier appareil

^est celui-ci : si l’on fait tomber

un jet liquides

^{sur une surface en repos du même}

liquide,

l’air est entraîne dans sa

profondeur,

^{en bulles}

nombreuses;

^ces

bulles remontent vers la

surface; mais,

si le niveau

liquide

POUB ait être

placé

au-dessus du

jet,

^{une fois}

produites,

les bulles venant du bas ^ne

pourraient plus

^{retourner vers} leur niveau

d’origine.

^C’est

là le

principe;

^{voici comment il est réalisé}

(fig. 5).

Fig. ^5.

Comme pour l’entraînement de

l’eau,

^un

jet liquide s’échappe

de l’orifice extérieur A du tube de la turbine. Ce

jet

^{est lancé de}

bas ^en

haut. Au-dessus,

^à

quelque ^distance, concentriquement

^et

normalement à

ce jet,

^{se trouve un orifice}

plus large B,

^dans

lequel le jet s’engage.

Cet orifice est

l’origine

^{d’un cône}

diB-ergcanL

peu ^à peu. Le ^{cune se}

remplit

^d’abord par le

liquide

^{lance et}

terme an-dessus du

jet

^{une surface}

liquicle

que la force du

jet

309

empêche

de tomber. Le

jet,

^{en y}

pénétrant,

y ^entraine J’air ^ou le gaz

qui

^{l’entoure en} bulles nombreuses

qui

^ne peuvent

plus

^re-

descendre : c’est le vide par

barbotage.

^Elles

s’échappent

^{par le}

haut,

^{soit dans}

l’atmosphère,

^{soit dans un}

récipient

^{si l’on veut les}

recueillir. Un tube

E,

^venant s’ouvrir latéralement dans le cône su-

périeur

^de

^sortie,

^{ramène le}

liquide

^{élevé à la}

^turbine, qui

^{le fera}

jaillir

^{de nouveau. A cause de la}

rapidité

du courant, le ^{cône su-}

périeur peut

^{encore se} terminer par ^un tube recourbé

qui

^ramènera

ensemble

liquide

^et bulles dans la turbine où la

séparation s’opérera.

Le

jet

^{et les deux orifices} sont contenus dans ^une

petite

^{chambre F}

close, communiquant

par ^un tube T avec le

récipient

^{à vider.}

Cet

appareil,

que

j’appelle

^la

pnéole,

^{ne saurait être confondu}

avec la

trompe,

dont il diffère par le

principe

^{même de son fonc-}

tionnement. Dans la

trompe,

les deux orifices sont presque de même

diamètre;

^l’eau

s’applique

^{sur la}

paroi

^{du tube}

récepteur,

formé d’un cône très

allongé,

^{et c’est son adhérence}

qui

^détermine

l’appel

^{d’air. Si} l’on retournait le nouvel

appareil,

^l’orifice

supé-

rieur ne

pourrait

absolument pas servir ^comme

trompe,

^{car le}

jet

y

passerait librement,

^{le diamèlre étant}

trop grand

pour que l’adhé-

rence avec la

paroi puisse

^se

produire.

^La

pnéole agit

par ^en- traînement et

barbotage

^{dans une masse}

liquide.

^On

peut,

^du reste, ^en retournant la

trompe, produire

^{le même}

^effet,

^{mais on}

conserve dans ce cas,

llllltllelllent,

^la

petite

différence de diamètre des deux orifices. C’est alors le maintien d’une masse d’eau au-

dessus du

jet qui

constitue la différence

palpable

^{entre les deux}

appareils.

Voici les

avantages

^{de la}

pnéole :

1 °

L’appareil,

^{une fois en}

^marche,

^n’est pas troublé

par la

^mise

en communication subite avec l’air ambiant ou avec un

grand

^ré-

cipient

^à

^vider,

^ce

qui ^amène,

^{avec la}

trompe ,

^une

rupture

d’adhérence ou

désamorçag e .

2° Un autre

avantage,

^{et celui-là}

capital,

^{c’est de}

pouvoir

^{faire le}

vide avec le _mercure, ce

qui

^{avait été tenté en vain avec la}

trompe.

Le vide _{par l’eau} est limité par la tension de vapeur ^d’eau. Avec le _mercure, le vide est celui-même du baromètre.

J’ajoute qu’il suffit,

pour que

l’appareil fonctionne,

^d’une

quantité

^très

petite

d’eau ^ou de mercure. Avec

l’eau,

^{on fait à la}

main,

^{en huit mi-}

nutes, le vide ^à

7oo--

^{de mercure dans un}

récipient

^{de 51it.}

On

peut

^{encore se servir de la}

pnéole

^comme soufflerie et pour

transvaser les gaz.

Le second

appareil

^{à faire le}

^vide,

^la

spirelle,

^{est ainsi conçu :}

La

spirelle

^est entièrement

plongée

^{dans le}

liquide,

^{eau ou mercure,}

circulant dans la turbine

(ou

^{encore dans un courant}

quelconque).

Elle consiste

simplement

^{en une fente}

pratiquée

^{sur un tube}

houché du côté où il

pénètre

^{dans la} turbine. Cette fente doit

remplir

^certaines conditions. Elle doit être

dirigée

^{dans le sens du}

rayon ^ou

parallèle

^{à une}

génératrice

^du

cylindre.

^{Le bord de la}

fente sur

lequel

^le

liquide

passe d’abord doit être relativement

plus

^élevé que

l’autre,

^de

quelques

dixièmes de

millimètre,

^{de ma-}

nière à former une

petite

cataracte.

Quant

^au

plan

^{des deux}

plages qui

^{limitent la}

fente,

^le

liquide

^{allant vers} la fente doit trouver une

plage

^{droite ou}

légèrement

montante, et,

après

^la

fente,

^une

plage

descendante. L’autre bout du tube est relié ^au

récipient

^{à vider.}

La

spirelle peut prendre

des formes très variées. En voici deux

exemples :

^{i° Le tube}

(fig. 6) prend

^{à son extrémité}

l’aspect

^d’une

Fig. ^G.

laine B à double

tranchant _coupant

^{le courant.} La fente C est rec-

tiligne

^et

règne

^{dans la}

partie immergée,

^{des deux}

côtés,

^{au mi-} lieu du

plat

^de cette sorte

d’épée.

^{2° Une autre forme consiste en}

ria, 7.

un

appareil pisciforme (fig.7),

^{semblable à celui}

qui

^{sert à monter}

l’eau ; seulement,

^{un cône A est fixé devant}

l’orifice,

^le recouvrant en

le

dépassant

^un peu par ^sa

base,

^{formant ainsi une fente circu-}

laire,

tandis que ^{son sommet se}

présente

^{au courant. On} peut donner à cette

spirelle

la forme d’un

ellipsoïde

^très

aplati

^{dans le}

sens de la moindre résistance.

Fermeture de la turbine. ^- La

turbine,

^{dans sa marche}

rapide,

laisserait

échapper quelques gouttes projetées, malgré

^la

protec-

tion de la hase

annulaire ;

^{on N obvie : I° en}

plaçant

^{une bande N}

parallèle

^au

cylindre

derrière le

poisson

terminant le tube

(fig.2, V);

^{2° en formant un rebord intérieur}

( fig.. 8,) ^A auquel

^{on donne}

Fia- ^S.

la coupe d’un lmitiélne de cercle dont toutes les

tangentes

^{sont di-}

rigées Bcrs

^la

paroi cylindrique

intérieure. Un couvercle

plan ^B,

immobile,

^{couvre toute la}

partie

^{ouverte de la}

^base;

^{son bord}

épais épouse

^{la forme du}

^rebord

^{dont il est}

éloigné

par ^un intervalle très étroit. L’axe traverse ce couvercle sans y toucher. Un

Inénage

^{encore deux} ouvertures pour les tubes de ^{montée et} de descente du

liquide.

^Les

^tubes,

ainsi que le

couB ercle,

^{sont fixés au} bâti de la turbine. Ce couvercle est en dieux morceaux pour ^la faci- lité de sa pose. Avec la bande ^{et ce}

couvercle,

^{il ne se}

perd

pas ^la

plus petite gouttelette

^{d’eau ou de mercure.}

Conclusion. - Dans cette

description sommaire, j’ai

^c:té

obligé

d’omettre bien des

détails ;

^ce que

j’ai

dit suint toutefois a donner

une idée des divers

appareils.

Je ferai remarquer, ^en

terminant,

que leur avantage ^{réside en}

grande par tie

dans la diminution des résis-

tances

passives auxquelles

^{les autres}

engin,

pompes ^ou machines

rotatiycs,

^{sont soumis. Dans les uns} le frottement (lit

piston,

^dans

les autres le frottement de l’eau tourbillonnant contre des

paroi;?

immobiles, produisent

^une résistance

qui

^n’existe pas dans ^une machine où l’entraînement est

produit

par la

paroi

^{elle-même et la}

résistance seulement par ^un

engin

^très

petit, pisciforme,

^{à contours}

fuyants.

^{Pour le}

démontrer,

^{on donne à un}

appareil

^à main la vi-

tesse

qui correspond

^{à la}

production

du vide. On cesse alors brus-

quement

de l’actionner : il fait encore un millier de tours. On

pourrait

^dire

qu’il

^{en serait de même avec}

n’importe quelle

^machine

si le volant était suffisamment

grand. Mais,

^dans

celle-ci,

^la

partie

active de

1 appareil

^est

précisément

^sur le bord du

cylindre liquide qui

^sert de volant. Pour établir la

comparaison,

il faut supposer le

piston

d’une pompe frottant ^{contre son} volant ^comme dans son

cylindre.

^{Dans ces}

conditions,

l’arrêt serait presque instantané.

RECHERCHES SUR LA CHALEUR SPÉCIFIQUE DES MÉLANGES D’EAU ET DES TROIS ALCOOLS PRIMAIRES C2H4O2, ^{C4H6O2 ET} C6H8O2;

PAR M. LE Dr F. ZETTERMAN.

J’ai l’honnemr de

présenter

^{ici un résumé de}

quelques

^recherches

que j ai entreprises (’ )

pour déterminer la chaleur

spécifique

^des

mélanges

^{d’eau et} des trois alcools

primaires C2H4O2,C4H6O2

et CGH802.

I. Je me suis servi d’une méthode de

comparaison analogue

a celles de MM. Pfaundler et Jamin. Deux calorimètres

cylindri-

ques

égaux

^en

argent mince,

^de

om, i62

^{de hauteur et}

am, 0256

^de

diamètre ^au

fond, étaient,

^{dans toute leur}

hauteur,

^{entourés de fils}

de

cuivre,

recouverts de

soie,

^de

omm,

² de diamètre. La résistance des fils

était,

^{à la}

température

moyenne des

expériences, respective-

ment de

3o,45

^{et de}

30,95

siemens. Les calorimètres fermés par des bouchons

supportant

les thermomètres furent

placés

^dans

des

tuyaux cylindriques

^en

bois,

^{à fonds en soie et à}

parois

^inté-

rieures revêtues de duvet de cygne. Le ^tout fut introduit dans deux

(1) ^Studier ôfver specifzà-t ^J7a,.rne (A. kademik 4flialidlitig af Fridolf Zetterman. Hel-

singfors, 1880).