L A H O U I L L E B L A N C H E
UTILISATION DES TRÈS BASSES CHUTES
P o u r un grand n o m b r e de p e r s o n n e s , la Houille blanche c'est l'eau des torrents travaillant sous de g r a n d e s hauteurs de c h u t e . M . B e r g e s a créé le mot en l'appliquant aux hautes chutes, et il est de fait que l'avenir de la houille blanche est dans l'aménagement des t o r r e n t s de montagne, le prix de revient du cheval hydraulique étant d'autant plus faible que la chute aménagée est plus élevée. E t , c o m m e on sait main
tenant tirer des cours d'eau les plus capricieux des forces colossales et transporter très loin de l'usine h y d r a u l i q u e sa puissance transformée en énergie électrique, il est à prévoir que les faibles chutes des cours d'eau des plaines avoisinant nos grandes montagnes seront de plus en plus délaissées.
C e p e n d a n t la Houille blanche des régions alpestres ne
>pourra pas être transportée p a r t o u t et, dans bien des cas, l'on songera encore à tirer parti de la puissance q u e l'on peut recueillir par de faibles dénivellations sur les cours d'eau dans la plaine. D'ailleurs qui sait si, l'électricité aidant, de modestes usines ne renaîtront pas sur bien des rivières pour se renforcer m u t u e l l e m e n t ? L'un de nos collaborateurs, M. Bergeon, n o u s en a m o n t r é la possibilité ( i ) , p o u r fournir la lumière et même la force motrice à des villages et à de petites industries. N o u s nous p r o p o s o n s de passer en revue quelques-unes des plus r e m a r q u a b l e s installations utilisant de très basses chutes. D'autre part, l'étude des dispositions adoptées dans ces installations ne sera peut- être pas sans intérêt p o u r ceux qui pensent q u ' u n jour on abordera p r a t i q u e m e n t l'utilisation des marées, cette autre forme allotropique de la Houille blanche.
Renvoyant le lecteur aux traités spéciaux, p o u r tout ce qui est des généralités théoriques sur les récepteurs h y d r a u liques utilisant de faibles h a u t e u r s de chute, nous montre
rons simplement des exemples p r a t i q u e s d'installations.
Les turbines F o n t a i n e ont leur emploi m a r q u é dans toutes les chutes d'eau peu élevées, alors que le débit est très considérable.
Q u a n d le débit varie du simple au d o u b l e , et que la chute diminue à mesure que le débit a u g m e n t e , l'emploi des t u r b i n e s à double couronne et à double m o u v e m e n t s'impose.
La Maison Teisset, Vv« Brault et C h a p r o n a installé un certain n o m b r e de t u r b i n e s de ce système.
N o u s nous p r o p o s o n s aujourd'hui de d o n n e r la descrip
tion de celle installée chez M M . Vincienne frères, les importants meuniers de V i t r y - l e - F r a n ç o i s .
Le moulin en question est situé à V i t r y - e n - P e r t h u i s , petit b o u r g à 4 kilomètres de la ville de V i t r y - l e - F r a n ç o i s .
Il est placé sur la rivière la Chée, à la dernière chute de cette rivière, avant qu'elle ne se jette dans la M a r n e . Les n o m b r e u s e s crues de cette dernière rivière sont cause de variations importantes du niveau aval de la Chée, ce qui gênait la marche des deux moteurs de l'usine qui se compo-
<i) V o i r le n° 3 d e l a Houille Blanche, p a g e s 54 et 55.
saient d'une roue hydraulique genre Sagebien et d V n e turbine simple, système F o n t a i n e .
C'est p o u r remédier à ces inconvénients que M M . Vin
cienne ont d e m a n d é à MM. Teisset, Vv u Brault et C h a p r o n d'étudier une t u r b i n e p e r m e t t a n t d'utiliser, le mieux p o s sible, les variations de chute avec les débits c o r r e s p o n d a n t s .
On avait pris p o u r base, les conditions suivantes :
i° P r o d u i r e 65 à 7 0 chevaux sous la chute de 2m2 o o , turbine m a r c h a n t dénoyée.
20 P r o d u i r e encore 5o chevaux avec la chute de im2 0 o en marche noyée.
3° Conserver le n o m b r e de t o u r s , vingt par m i n u t e , de l'ancienne turbine, afin de ne pas modifier les transmissions existantes c'u mécanisme du moulin.
La planche jointe au texte p e r m e t de se rendre compte de l'emplacement qui était disponible et qu'on ne p o u v a i t modifier afin de ne pas c o m p r o m e t t r e la solidité des fonda
tions.
E n tenant compte de ces considérations, les c o n s t r u c t e u r s n'ont pas hésité à étudier u n e t u r b i n e toute spéciale répon
dant à ces données et à ne modifier aucune des transmissions ; ils ont été conduits à adopter p o u r la t u r b i n e , les d i m e n s i o n s suivantes :
Compartiment extérieur. Distributeur.
Diamètre moyen 2m8 2 o
Largeur des orifices a d d u c t e u r s • • • • ol u2 i o
Levée des orifices ' omo 4 3 5
N o m b r e d'orifices : 7 4 p o u r 7 0 d'utiles.
Section d'un orifice : omo 4 3 5 X om2 i o = om 2o 9 1 3 .
Section totale du c o m p a r t i m e n t : o'»2o9t 3 > < 7 0 = om 26 3 9 . Compartiment intérieur. Distributeur.
Diamètre moyen 2m2 2 o
L a r g e u r des orifices a d d u c t e u r s om3 i o
Levée des orifices omo 5 2 5
N o m b r e d'orifices : 6 0 pour 56 d'utiles.
Section d'un orifice : om3 2 o X on io 5 3 5 = om- o i 7 i . Section totale du c o m p a r t i m e n t : om 2o 171 X 5 6 = cm 29 5 7 d'où section totale des orifices, des deux c o m p a r t i m e n t s du d i s t r i b u t e u r :
Section du c o m p a r t i m e n t extérieur om 26 3 9 Section du c o m p a r t i m e n t intérieur om 2x) 5 7
Section totale 1 ,ll259<5 N o m b r e d'orifices de la t u r b i n e :
C o m p a r t i m e n t extérieur. . . 68 C o m p a r t i m e n t i n t é r i e u r 5 4
Angle de sortie extérieur 2 20
Angle de sortie i n t é r i e u r . , 2 00
E n conséquence, si l'on marche sous la chute de 2m2 0 0 , la t u r b i n e étant dénoyée, soit pression sur le centre des orifices a d d u c t e u r s :
p = 2 , 2 0 0 — o, 3 5 o = 1 ,£j$o v = l/ 2 gh
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1902044
L A H O U I L L E B L A N C H E 211
soit, en remplaçant les lettres par leur valeur : Ces lettres désignant :
v = \/ 2Xq. 8 , 0 8 8 X i,85o = 6'"024 q h débit en litres à la s e c o n d e ; v = \/ 2Xq. 8 , 0 8 8 X i,85o = 6'"024
S la section du distributeur ; Le c o m p a r t i m e n t extérieur, seul ouvert, p o u r r a débiter : v la vitesse due à la chute ;
q = S X v X K. K le coefficient de la contraction.
TURBINE FONTAINE A DOUBLE COURONNE ET A DOUBLE MOUVEMENT
En substituant les chiffres dans la formule on a : q = o,63g X 6 , 0 2 4 X ° i 8 ° = 3 o 8 o litres.
La force F due au débit serait de :
< 7 X / 7 X 0 , 7 5 . P H désignant la chute, 0 , 7 5 le r e n d e m e n t , on aurait, en remplaçant les lettres p a r leur valeur,
F _ 3 , o 8 o X 2 , 2 0 0 X o, 75 _ 6_ c h - g
75 • . ' •/
Le débit augmentant et la chute d i m i n u a n t , le comparti
ment extérieur étant ouvert en grand, on ouvre successive
ment les orifices du compartiment extérieur.
Si nous supposons les deux compartiments ouverts en grand et la chute réduite à 1 m. 2 0 0 , la t u r b i n e noyée de 0 , 8 0 0 , le niveau a m o n t étant r e m o n t é de 0 , 2 0 0 , on a u r a :, pression h s u r le centre des orifices adducteurs : 1 m. 2 0 0 , et en remplaçant les lettres par leur valeur dans v — [/'-igh
v = ( / 2 X u,8o88 X 1,200 = 4,85o
2 1 2 L A H O U I L L E B L A N C H E
Dans ce cas, avec le coefficient de contraction : 0 , 7 5 q = 1,596 X 4, 3 5 X 0 , 7 5 = 58o5 litres,
, r 7 - 5,8o5 X t, 2 o X o,65 r u n d o ù force F = — —L — = 6 0 chevaux 3 7 .
75
O n arrive donc à une force s u p é r i e u r e à celle d o n n é e : 5o chevaux sous 1 m. 2 0 0 , en s u p p o s a n t la t u r b i n e toute grande ouverte.
Les constructeurs ont pour habitude,, dans les turbines de ce genre, de d o n n e r toujours u n e section un peu plus grande p o u r parer à certaines éventualités, c o m m e , par exemple, orifices obstrués, ce qui d i m i n u e la section d i s p o nible, ou bien de profiter encore, a u t a n t que possible, d'un s u p p l é m e n t de débit.
Maintenant que nous vous avons donné les d i m e n s i o n s principales et conditions de marche générales de cette t u r b i n e , n o u s allons donner la description de l'installation.
Toutefois, avant, n o u s p o u v o n s signaler q u e les usiniers ont tenu à faire part aux constructeurs de toute leur satis
faction sur la marche de leur t u r b i n e , après différentes expériences en m a r c h e , dénoyée et noyée, ainsi disent-ils :
« Notre t u r b i n e fonctionne à n o t r e entière satisfaction
« et, à la suite d'une expérience avec o m . 4 0 0 d'eau sur le
« d i s t r i b u t e u r , le rendement est excellent ».
La planche ci-jointe p e r m e t de se r e n d r e compte de l'installation de la t u r b i n e .
Elle a été placée à peu près dans l'axe du canal, du reste, juste au m ê m e axe que l'ancienne t u r b i n e , puisque l'on devait arriver à se raccorder d i r e c t e m e n t au vertical existant.
L e distributeur repose sur u n e charpente en fer à I , dont la face supérieure est placée à im8 5 o au-dessous du niveau a m o n t ; les vides existants entre les fers sont remplis par des voutins en briques, le tout étant recouvert d ' u n e couche de ciment p o u r arriver à former une c h a m b r e étanche.
Le fond de la c h a m b r e est fait de la m ê m e façon, ainsi, du reste, que le plancher du sol de l'usine.
La charpente du distributeur est s u p p o r t é e , en outre des encastrements dans les m u r s , par des colonnes en fonte reposant sur des dés en p i e r r e .
La charpente supérieure du sol de l'usine est supportée par quatre consoles en fonte fixées au m u r de la c h a m b r e et dont la partie inférieure repose sur un sabot en pierre.
C'est sur cette charpente que le boitard de l'arbre creux est fixé. P a r suite des dispositions existantes, il fallait prévoir deux pignons et, par conséquent, deux s u p p o r t s , afin d'ob
tenir un ensemble très solide : les constructeurs ont réuni sur une plaque u n i q u e les deux supports et le boitard ; la plaque est fixée solidement à la charpente, ce qui donne un ensemble très stable et assure le bon fonctionnement des engrenages d'angle de c o m m a n d e .
La tête de l'arbre creux reçoit le prolongement du ver
tical ancien du moulin, qui était également une des condi
tions imposées.
N o u s ne d o n n e r o n s pas la description du d i s t r i b u t e u r et de sa double fermeture, ainsi q u e de la t u r b i n e ; leurs dispo
sitions en sont bien connues de nos lecteurs.
D a n s le cas présent, la m a n œ u v r e des rouleaux pour-la fermeture et l'ouverture des deux c o m p a r t i m e n t s se fait séparément, au moyen de deux c o m m a n d e s distinctes placées sur le p r e m i e r plancher.
Les disques de fermeture sont en cuir hydrofuge d ' u n e préparation spéciale, a s s u r a n t l'étanchéïté parfaite et u n long service.
La t u r b i n e p r o p r e m e n t dite est calée sur un arbre c r e u x , dont le pivot est placé au sol de l'usine et, par suite, facile à surveiller et à e n t r e t e n i r ; ce pivot repose sur u n e c o l o n n e en fer fixée sur u n e poëlette fortement scellée au fond d e la c h a m b r e sur un dé en pierre d u r e .
Ainsi se r é s u m e n t les principales dispositions de cette installation dont toutes les parties, malgré les difficultés, d'emplacement, sont fort bien réunies et font h o n n e u r aux c o n s t r u c t e u r s .
G. MlNGA.
Ingénieur des Arts et Manufactures.
ETABLISSEMENT DES CONDUITES FORCÉES
Historique des conduites forcées pour forces motrices. — E n 1 8 3 7 , F o u r n e y r o n a u g m e n t a la vitesse sur les r o u e s motrices en créant u n e chute de 112 m è t r e s de hauteur et réalisa ainsi la première t u r b i n e sous haute chute.
Cette installation,qui renversa c o m p l è t e m e n t les idées d e cette époque, fut construite p a r F o u r n e y r o n l u i - m ê m e , au C h a m b o n , près Saint-Etienne, p o u r M. le b a r o n d ' E i c h t a l à Saint-Biaise (Forêt-Noire) G r a n d Duché de B a d e .
La canalisation, qui était faite p o u r u n débit de 6 0 à 70 litres, a résisté jusqu'à ce jour d'après le renseignement fourni par M. C r o z e t - F o u r n e y r o n , s é n a t e u r de la Loire,, neveu de l'illustre i n g é n i e u r et académicien F o u r n e y r o n .
Vers i 8 5 o , la société Nicolai fit c o n s t r u i r e p a r la m a i s o n Ansaldi, de S a i n t - P i e r r e d ' A r e n a , une canalisation d e . i 5 o mètres de pression p o u r conduire les eaux des A p e n n i n s s u r u n e longueur de 4 0 kilomètres. Cette canalisation, qui était destinée à alimenter S a i n t - P i e r r e d ' Â r e n a et Gênes, fut exécutée par l'ingénieur milanais Sati.
N o t r e compatriote Girard, installa sur cette canalisation quelques t u r b i n e s destinées à distribuer de la force à domicile à Saint-Pierre d ' A r e n a et à G ê n e s .
U n peu plus t a r d , en 1856, on installa une canalisation en tôle de 1 mètre de d i a m è t r e sous 55 mètres de chute pour actionner des turbines de i 5 o chevaux à la filature Cobianchi et C'° à I n t r a (Lac Majeur).
A peu près à i a m ê m e époque—• vers 1855 — une canali
sation de om3 2 o de diamètre sous 1 1 0 mètres de chute fut installée pour la filature de soie C-amenzind frères à G e r s a u (Lac de L u c e r n e ) .
N o u s signalerons encore au n o m b r e de ces p r e m i è r e s installations une canalisation de SooTitres sous i 5 o m è t r e s de chute qui fut exécutée en 1 8 6 0 p o u r la filature d e Schilsbach à F l u m s (Suisse) près du lac de Vellenstadt.
N o u s devons ces renseignements rétrospectifs à l'obligeance
