33e
Année —
N o 213-214 Septembre-Octobre 1934LA HOUILLE BLANCHE
ÉDITIONS B. A R T H A U D , Succ
rde J. REY,
G R E N O B L E Pour la Rédaction :S'adresser à M. P. PAGNON
Secrétaire Général
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G R E N O B L E
A b o n n e m e n t ) F r a n c e 40 francs pour u n e A n n é e ( E t r a n g e r 50 francs
Le N u m é r o : 7 francs Compte Chèques Postaux LYON 5-84
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S'adresser à M. B. A R T H A U D
Editeur
23, Grande" Rue, 23
G R E N O B L E
C O / n i T É D E D I R E C T I O N S C I E N T I F I Q U E
B A R B I L L I O N , Professeur titulaire d'Electrotechnique à la Faculté des Sciences d e l'Université de G r e n o b l e .
C A M I C H E L , Directeur d e l'Institut Electrotechnique de T o u l o u s e . C H A L U M E A U » Ingénieur en c h e f de la ville de Lyon.
D À R R I E U S , Ingénieur des Arts et M a n u f a c t u r e s .
D U V A L , Directeur des Services électriques de la Société Générale d'En- {reprises.
FLUSIN, Directeur de l'Institut d'Electroehimie et d'ElectrométalIurgie de Grenoble.
G E N I S S I E U , Ingénieur en c h e f au Ministère des Travaux Publics.
G R I G N A R D , M e m b r e de l'Institut, Doyen de la Faculté des Sciences, Directeur de l'Ecole de Chimie Industrielle de l'Université de Lyon.
M A U D U I T , Directeur de l'Institut Electrotechnique et de M é c a n i q n e appli- q u é e à N a n c y .
M E R C I E R , Administrateur-Délégué de l'Union d'Electricité.
D E P A M P E L O N N E , Inspecteur général du Génie Rural.
P A R O D I , Directeur honoraire des Services d'EIectrification de la Compa- gnie des Chemins de fer d ' O r l é a n s .
P E P Y , Professeur à la Faculté d e Droit de G r e n o b l e . P A G N O N , Ingénieur I. E. G., Secrétaire général.
S O M M A I R E
H Y D R A U L I Q U E . — Problèmes constructifs relatifs aux conduites forcées et ouvrages accessoires. (Règles pour le projet, la cons- truction et la réception ; résultats d'expériences), p a r Dr-Ingénieur Umberto B o x o .
É L E C T R I C I T É . — Un bel exemple de coordination des transmissions d'énergie : L ' U n i o n des Producteurs d'Electricité des P y r é - nées Occidentales, p a r L. BARBILLION, professeur à l'Université de Grenoble.
D O C U M E N T A T I O N . — Les installations électriques automatiques de la ligne d'Orléans à Tours du réseau de la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans. Les rames a u t o m a t i q u e s rapides Diesel électriques de la Compagnie du Nord, etc.
L É G I S L A T I O N . . — Le mois Fiscal. — Le nouveau code des impôts sur les revenus (Principales dispositions intéressant l'industrie, le commerce et la propriété mobilière. — La réforme fiscale de l'impôt sur le revenu des capitaux mobiliers, par Roger et J a c q u e s L E F E B V R E .
I N F O R M A T I O N S . — B I B L I O G R A P H I E .
H Y D R A U L I Q U E
Problèmes constructifs relatifs aux conduites forcées et ouvrages accessoires
(1)(Règles pour le projet, la construction et la réception ; résultats d'expériences)
par Dr.-Ing. U M B E R T O B O X O
SOMMAIRE
! . . — P R O J E T D E LA CONDUITE F O R C É E .
Divers types de conduites forcées.
Tracé du plan de pose.
Nombre des conduits constituant les conduites forcées.
Diamètres.
Distributeurs ou collecteurs.
Eléments c o n s t i t u a n t la conduite forcée.
Dispositifs de sûreté.
Dispositifs de fermeture.
Accessoires.
Appareils de. mesure du débit.
Liaison de la tête a m o n t des conduites avec les galeries maçonnées.
Qualité des m a t é r i a u x . Coefficients de travail.
Il; — CONSTRUCTION D E LA CONDUITE F O R C É E ,
T u y a u x rivés, soudés, frettés.
J o n c t i o n s .
E l é m e n t s de fonderie.
Ordre de construction.
I I I . — E S S A I S E T RÉCEPTIONS D ' A T E L I E R .
Essais technologiques sur les matériaux.
Essais hydrauliques d'atelier.
I Y — M O N T A G E .
R e m a r q u e préliminaire.
Préparation des moyens d'action.
Premières dispositions en vue du montage.
Exécution du montage.
V . — E S S A I S S U R L'OUVRAGE.
Essai statique.
Essais de surpression p a r tronçons.
Essais dynamiques.
^ Tarage des vannes a u t o m a t i q u e s .
V I . C O N D U I T E S D E D É C H A R G E .
1 Caractéristiques.
1 T u y a u x . Amortisseurs.
(1) R a p p o r t présenté le 10 Décembre 1931 à la Commission permanente d'étude pour les installations hydroélectriques et discuté le 23 Avril 1932 p a r la même Commission.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1934017
130 L A H O U I L L E B L A N C H E V I L — E N T R E T I E N D E S CONDUITES FORCÉES.
P e i n t u r e .
E n t r e t i e n courant.
V I I I . — C O N D U I T E S ÉLASTIQUES DANS L E R O C H E R ; R e m a r q u e préliminaire.
Caractéristiques et objectifs des conduites élastiques.
F o r m e des t u y a u x . Système de drainage.
Construction des t u y a u x et essais d'atelier;
Montage.
R é s u l t a t s d'expérience.
R E M A R Q U E P R É L I M I N A I R E .
L a Commission p e r m a n e n t e pour l ' é l u d e des installations hydroélectriques, constituée a u sein de la Section Techno- logique de l'Union Nationale Fasciste, des Industries Electri- ques ( U N F I E L ) , a voulu m ' h o n o r e r , dans sa séance du 23 m a i 1931, en m e c h a r g e a n t de r a p p o r t e r s u r l'objet visé en t i t r e de la présente, é t u d e .
U n questionnaire fut adressé a u x m e m b r e s de la U N F I E L et les réponses reçues me furent communiquées p a r les soins de la Section Technologique. Ces réponses ont
t r a i t spécialement à la partie expérimentale et signalent s u r t o u t des cas particuliers qui o n t été vérifiés d a n s quelques installations. Il est vrai- m e n t r e g r e t t a b l e que ces réponses aient été si p e u nombreuses, de sorte que b e a u c o u p de cas p a r t i - culiers et b e a u c o u p d'inconvénients sont encore ignorés p a r la p l u p a r t des intéressés. D e t o u t e s façons, j ' a i thésaurisé soigneusement t o u s les renseignement reçus, afin de pouvoir compléter les connaissances acquises p a r m o n expérience personnelle dans de nombreuses installations
réalisées.
J e crois o p p o r t u n de profiter de la présente occasion pour traiter, avec u n e certaine a m p l e u r , t o u t e s les questions qui p e u v e n t ê t r e l'objet de l ' a t t e n t i o n d u projeteur et du constructeur, ou encore d u surveillant d'une conduite forcée en exercice.
P o u r t r a i t e r c o m p l è t e m e n t le sujet, j e devrai également répéter quelques développements qui o n t déjà fait l'objet d'une a u t r e de mes études, faite en octobre 1927 dans l'intention d'exposer u n e x a m e n critique s u r les « Règles p o u r la construction et la réception des conduites forcées métalliques p o u r chutes d'eau ••.
Il ne m e p a r a î t pas o p p o r t u n d'exposer des calculs d a n s le r a p p o r t présent ; je t r a i t e r a i donc les différents sujets sous u n e forme générale ; en ce qui concerne les calculs, il convient de se r e p o r t e r a u x sources bien connues.
P o u r plus de simplicité e t de. clarté, je divi- serai l'objet de cette é t u d e en sept chapitres p r i n c i p a u x :
1) - i'rojet de la conduite f o r c é e ; 2) - Construction -,
3) - Essais et réceptions à l'atelier ; 4) - Montage ;
5) - Essais sur l'ouvrage ; 6) - Conduites de décharge ;
7) - E n t r e t i e n de la conduite forcée.
Enfin, dans u n chapitre à p a r t , j e parlerai des conduites élastiques en puits, qui o n t é t é r é c e m m e n t expérimentées d a n s trois grandes installations, et qui c o n s t i t u e n t une solution originale d u problème consistant, à conduire l'eau sous pression à la centrale.
Q u a n t a u x résultats d'expérience, j ' e n parlerai dans les divers chapitres, a u fur et à mesure, que se p r é s e n t e r o n t les objets qui o n t d o n n é lieu à des r e m a r q u e s intéressantes.
I. — P R O J E T D E L A C O N D U I T E F O R C É E D I V E R S T Y P E S D E C O N D U I T E S F O R C É E S .
On p e u t r a m e n e r les conduites forcées, construites jusqu'à présent, a u x q u a t r e types p r i n c i p a u x s u i v a n t s :
conduites forcées métalliques ; conduites forcées en b é t o n armé. ; conduites forcées en bois ;
conduites élastiques d a n s le rocher.
J e m ' é t e n d r a i t o u t p a r t i c u l i è r e m e n t s u r les conduites forcées métalliques. Les conduites forcées en b é t o n a r m é sont en très p e t i t n o m b r e , comparées a u x conduites métalliques, et sont
Fia. 1. Conduite forcée se développant presque entièrement sur la crête d'un éperon de la m o n t a g n e .
LA H O U I L L E B L A N C H E 131 limitées a u x eus de gros débit et de faible c h u l e . J e m ' a b s -
tiendrai de parier de ces conduites spéciales, qui p o u r r o n t par contre, ê t r e traitées avec b e a u c o u p plus de compétence, et sur la base d ' u n plus g r a n d n o m b r e d'observations expéri- mentales, p a r d ' a u t r e s r a p p o r t e u r s qui o n t été à même d'étudier à fond ces ouvrages.
Les conduites forcées en bois sont, très rares chez nous. Leur usage est un p e u plus r é p a n d u d a n s les pays nordiques et en Amérique, où a b o n d e le bois convenable. D'ailleurs, on les réserve p o u r les faibles pressions, e t là encore leur emploi est exceptionnel. D u m o m e n t qu'elles ne sont pas employées chez nous, j ' e s t i m e inutile de les p r e n d r e en considération.
Des conduites élastiques dans le rocher, je parlerai, comme je l'ai précisé plus h a u t , dans un chapitre spécial.
Les conduites forcées métalliques r e p r é s e n t e n t , pour l'Italie en fous cas, la p r e s q u e totalité des conduites en exercice à l'usage des installations h y d r o é l e c t r i q u e s . J e vais essayer de les e x a m i n e r sous leurs divers a s p e c t s et de m e t t r e en relief tout ce q u i p e u t ê t r e utile de c o n n a î t r e à leur sujet dans l'étude d'une installation.
TRACÉ D U PLAN D E P O S E .
La conduite forcée ne représente q u ' u n e p a r t i e , s o u v e n t bien modeste, parfois i m p o r t a n t e , de l'installation hydro-électrique.
Sa s i t u a t i o n n ' e s t pas quelconque ; le plus s o u v e n t la position de la c o n d u i t e forcée est obligée ; en t o u s cas, elle dépend tout à la fois d u Heu où s'élèvera l'usine et du lieu où p e u t a b o u t i r le canal d ' a d d u c t i o n de l'eau.
Ces sujétions i m p o s e n t quelquefois l'exécution de t r a v a u x très coûteux p o u r p r é p a r e r u n plan de pose convenable pour la conduite forcée.
Celle-ci p e u t : ou s'étaler c o m p l è t e m e n t à ciel ouvert ; ou se*
trouver p a r t i e l l e m e n t à ciel o u v e r t et p a r t i e l l e m e n t en galerie ; ou bien encore ê t r e placée c o m p l è t e m e n t en galerie ou en puits.
Pour les tronçons situés en galerie-libre ou en p u i t s , le t r a c é est imposé p a r la configuration du t e r r a i n et il n ' y a rien de particulier à signaler à ce sujet.
Dans les tronçons à ciel o u v e r t , il est t o u t indiqué de fixer le tracé a v e c t o u t e la perspicacité désirable, afin de m e t t r e la conduite forcée d a n s les meilleures conditions, possibles de conservation.
On fera t o u j o u r s bien d'éviter les petits ravins, les fossés, les pentes très inclinées avec t r a c é à mi-côte, les zones b a t t u e s par les éboulis ou p a r les a v a l a n c h e s .
La condition parfaite est o b t e n u e q u a n d on p e u t placer la conduite forcée, en t o t a l i t é ou en partie, sur la crête d'un éperon de la m o n t a g n e . D a n s u n e telle position, la conduite est préservée de t o u s les accidents qui p e u v e n t ê t r e provoqués par les pluies e t p a r les effets d u gel et du dégel (voir fig. 1).
Dans u n e installation en fonction depuis quelques années, la conduite forcée court, s u r u n certain tronçon, a u pied d'une côte très a b r u p t e , et p a r surcroît, ce t r o n ç o n est en t r a n c h é e : durant u n orage, la plateforme de la conduite forcée se t r a n s - forma en u n violent p e t i t t o r r e n t , q u i inonda l'usine et y a p p o r t a une q u a n t i t é considérable de m a t é r i a u x solides, p r o v o q u a n t l'interruption d u f o n c t i o n n e m e n t p e n d a n t près d'un mois.
Le tracé de la c o n d u i t e forcée é t a n t choisi dans ses grandes
^gnes, il c o n v i e n t de fixer les s o m m e t s et les côtés de sa poly- gonale. Bien p e u n o m b r e u s e s s o n t les installations dans les- quelles il n ' e s t p a s nécessaire de procéder à des m o u v e m e n t s
<fe terre ou de rocher. Bien r a r e m e n t , s u r t o u t en h a u t e mon-
tagne, on trouve un terrain de conformation su fil sa m m e n t régulière qui puisse recevoir directement les a p p u i s des t u y a u x .
D a n s la fixation du profil, le projeteur se préoccupe, n a t u r e l - lement, p a r raisons d'économie, de réduire a u m i n i m u m les déroctages et les m o u v e m e n t s cle terre.
Toutefois, on ne p e u t pas aller j u s q u ' à suivre t r o p fidèlement la configuration du terrain. Le f r a c t i o n n e m e n t du profil en de n o m b r e u x cotés de longueur limitée r e n d la c o n d u i t e forcée sensiblement plus coûteuse, à cause du g r a n d n o m b r e de pièces spéciales que cela nécessite (coudes, joints de d i l a t a t i o n , a n - crages, etc.). E n outre, le r e n d e m e n t en est diminué, parce q u e les courbes et les joints de dilatation p r o v o q u e n t des pertes de charge localisées. C'est p o u r q u o i il convient, a u t a n t q u e possible, de diminuer le n o m b r e des coudes, m ê m e si cela oblige à faire quelques fouilles.
Il n'est p a s même rationnel de tenir la c o n d u i t e forcée t r o p élevée au-dessus du t e r r a i n . D a n s ce cas, les socles d ' a p p u i deviennent h a u t s et il faut leur d o n n e r des dimensions sé- rieuses, si l'on v e u t éviter (comme il se doit) le danger de leur r u p t u r e sous les efforts tangentiels, non négligeables, q u e la conduite leur t r a n s m e t en son point d ' a p p u i (voir fig. 2 et 3).
Fig, 2. — Conduite forcée dans de mauvaises conditions d ' a p p u i parce que t r o p élevée au-dessus d u sol.
Quand les appuis a t t e i g n e n t u n e certaine h a u t e u r , il faut aussi a d o p t e r des selles spéciales p o u r d i m i n u e r les efforls susdits, L a condition idéale serait c e r t a i n e m e n t d'avoir le tuyau cou- r a n t au-dessus du t e r r a i n , à une h a u t e u r v a r i a n t du demi- m è t r e a u mètre. Si des fouilles doivent être faites, on en limitera
132 LÀ HOUILLE BLANCHE la profondeur d a n s t o u t e la mesure possible, mais il faut nèan-
m o i n s T s e ^ r a p p e l e r que, pour tenir c o m p t e des nécessités du
Fig. 3. — Appuis de t y p e spécial vu la grande h a u t e u r . montage, il est bon que, sous le t u y a u , il resle une h a u t e u r libre d'au moins 40 centimètres.
Les remblais sont toujours g ê n a n t s : avant, tout, ils rendent le montage des t u y a u x plus difficile e t plus coûteux, s u r t o u t si les éléments sont lourds ; en outre, l'inspection en est r e n d u e moins aisée, à moins de faire le remblai plus large que ne le d e m a n d e la simple assiette de la conduite.
Fig. 4. — Exemple de centrale dangereusement située en cas tTaccident à la conduite forcée.
Q u a n d il est impossible d'éviter la traversée de zones battues par les é b o u l e m e n t s et par les a v a l a n c h e s , il est de b o n n e règle d ' e n t e r r e r la conduite forcée sur ces fronçons ,ou bien de cons- truire des ouvrages de p r o t e c t i o n du côté de la montagne, ou des dévaloirs sur les t u y a u x , pour les a v a l a n c h e s , La conduite enterrée présente certains inconvénients p a r la plus grande possibilité de détérioration et p a r la plus grande difficulté d'inspection. E n c o m p e n s a t i o n , elle oiï're quelques a v a n t a g e s : d a n s les tronçons e n t e r r é s , on p e u t d i m i n u e r le n o m b r e des ancrages et on p e u t a d o p t e r des j o i n t s plus économiques.
L'ne a u t r e p r é c a u t i o n à p r e n d r e , n a t u r e l l e m e n t toujours dans les limites de la possibilité, est celle qui consiste à éviter les c h a n g e m e n t s de direction trop m a r q u é s ; la p e r t e de charge a un certain r a p p o r t a v e c l ' o u v e r t u r e de l'angle de déviation
Fig. 5 . - Exemple de centrale bien protégée contre les accidents de la conduite forcée.
Si, en outre, le c h a n g e m e n t de direction correspond au passage d ' u n alignement peu incliné à un a u t r e f o r t e m e n t incliné (d'a- m o n t vers l'aval), on court le danger, en cas d'appel brusqué d ' e a u , a u x machines, de p r o v o q u e r la r u p t u r e de la veine li- quide. Lin tel cas p e u t être d a n g e r e u x si les t u y a u x sont à paroi mince, ces derniers courant le risque d ' ê t r e aplatis. De toutes façons, c'est u n e cause de troubles d a n s le fonctionnement.
Il est de b o n n e règle, surfout si les derniers tronçons de la c o n d u i t e o n t une forte p e n t e , et si la c o n d u i t e court en tranchée, de tenir la centrale hors du plan vertical c o n t e n a n t ces der- niers tronçons. E n cas d ' é c l a t e m e n t de t u y a u x , cette précau- tion diminue c o n s i d é r a b l e m e n t le risque d'envahissement de la centrale p a r les e a u x et p a r les m a t é r i a u x solides qui sont entraînés p a r elles (voir fig. 4 et 5).
LA HOUILLE BLANCHE 133 D u r a n t ces dernières années, des r u p t u r e s de t u y a u x se
sont précisément p r o d u i t e s et quelques centrales mal situées n'ont é c h a p p é à l'invasion que par miracle.
N O M B R E D E S C O N D U I T S C O N S T I T U A N T LA C O N D U I T E F O R C É E .
Le choix du n o m b r e des conduits qui doivent constituer la conduite forcée est tout à la fois un problème économique et un problème t e c h n i q u e . C'est un fait connu que, à égalité de débit total et de perte de charge, un seul conduit pèse, et partant coûte, n o t a b l e m e n t moins que deux ou trois conduits.
D'autre p a r t , si le n o m b r e des conduits a u g m e n t e , les déroc- iages et les m o u v e m e n t s de ferre que nécessite la plateforme de pose a u g m e n t e n t aussi. Le coût de la plateforme a u g m e n t e donc avec le n o m b r e des c o n d u i t s .
Ainsi, a u p o i n t de v u e économique, il est t o u t indiqué de réduire le n o m b r e des conduits, a u moins en ce qui concerne strictement la c o n d u i t e forcée. Avec u n débit et une h a u t e u r de chute donnés, une fois la perte de charge calculée ou choisie dans les conditions les plus convenables p a r r a p p o r t au complexe
D I A M È T R E S .
P o u r les conduites de p e t i t e longueur, inférieures p a r exemple à deux ou trois cents mètres, il n ' y a pas lieu d'envisager plu- sieurs diamètres, à moins d ' u n e nécessité constructive.
Quand, a u contraire, les conduites a t t e i g n e n t u n e longueur i m p o r t a n t e , qui correspond presque toujours à u n e chute i m p o r - t a n t e aussi, il devient alors t r è s i n t é r e s s a n t d ' e x a m i n e r la solution d ' u n e série de d i a m è t r e s variables, a l l a n t n a t u r e l l e m e n t en dimi- n u a n t de l ' a m o n t vers l'aval. Cette recherche a une influence sen- sible sur le poids, donc sur le prix de la conduite forcée. E n premier lieu, comme il vient d'être dit, u n e succession bien étudiée de diamètres variables, à égalité de débit et de p e r t e de charge, r é d u i t n o t a b l e m e n t le poids de la conduite forcée p a r r a p p o r t au cas du d i a m è t r e c o n s t a n t . E n second lieu, le d i a m è t r e in- férieur, soit celui qui est soumis a u x plus fortes pressions, se t r o u v e diminué et il p e u t l'être de manière fort sensible. Cela p e u t é v i d e m m e n t aider à résoudre les difficultés constructives signalées plus h a u t .
D e nombreuses études o n t été faites sur les conduites à clia-
Fig. (). — Collecteur en anneau pour 2 conduites et plusieurs machines.
général de l'installation, le d i a m è t r e de la conduite unique, ou des c o n d u i t s multiples, ressort c o m p l è t e m e n t déterminé.
C'est alors q u e p e u t surgir le problème constructif. T a n t que k\s débits et les h a u t e u r s de chute d e m e u r e n t limités, des pré- occupations constructives ne s a u r a i e n t exister. Mais q u a n d on a affaire à des c h u t e s considérables accompagnées de forts débits, on a r r i v e s o u v e n t à des diamètres ou des épaisseurs de tuyaux i n c o m p a t i b l e s avec les possibilités actuelles de la construction ( m ê m e en r e c o u r a n t a u x t u y a u x frettés ou a u x tuyaux laminés, qui s o n t ceux, a u j o u r d ' h u i , qui p e r m e t t e n t d'obtenir les plus fortes résistances aux, efforts provoqués par la pression), ou bien encore incompatibles avec les conditions de transport. D a n s un tel cas, la seule solution possible consiste à augmenter le n o m b r e des conduits, ce qui p e r m e t t r a d'ob- tenir des d i a m è t r e s et des épaisseurs diminués en conséquence.
De ce qui précède résulte que, lors de la détermination de
l t t perte de charge la plus convenable, il faut tenir compte du
c°ût de la conduite forcée.
Traitant plus loin des divers types de t u y a u x , nous repren- i o n s à ce m o m e n t la question des limites constructives.
m è t r e s variables et plusieurs notes o n t été publiées sur la ques- tion. D a n s certains cas, le problème a été résolu seulement en partie, sur la base d ' h y p o t h è s e s simplificatrices ; dans d ' a u t r e s , l'analyse a été poussée plus à fond. J ' a i é g a l e m e n t é t u d i é ce problème, e t je l'ai résolu en t e n a n t c o m p t e , non s e u l e m e n t d u développement a l t i m é t r i q u e du profil de Taxe de la conduite, mais encore de la discontinuité de d i s t r i b u t i o n des épaisseurs de tôle qui sont imposées p a r des raisons c o n s t r u c t i v e s . Il e^st facile de d é m o n t r e r q u ' e n a d o p t a n t le d i a m è t r e variable, on o b t i e n t p r a t i q u e m e n t u n e économie de poids supérieure à 5 % vis-à-vis de la conduite à d i a m è t r e c o n s t a n t de m ê m e s caractéristiques (débit, p e r t e de charge, coefficients de t r a v a i l des m a t é r i a u x , n o m b r e des accessoires, etc.).
Il n ' y a pas de règle fixe p o u r la recherche, soit du n o m b r e des diamètres c o n s t i t u a n t la série, soit de la longueur des t r o n - çons à diamètres c o n s t a n t s . E n a u g m e n t a n t le n o m b r e des diamètres, on a u g m e n t e l'économie sur le poids, mais pas t o u t e - fois en proportion a r i t h m é t i q u e . Passé u n e certaine limite, l'économie, quoique réelle encore, est presque insensible. D e plus, en a u g m e n t a n t e x a g é r é m e n t le n o m b r e des d i a m è t r e s .
134 L A H O U I L L E B L A N C H E on a u g m e n t e le coût de la conduite, parce que Ton r e n d néces-
saire un plus g r a n d n o m b r e de pièces spéciales, et on complique les opérations de p r é p a r a t i o n et de tracé des tôles que doit exécuter le constructeur. D a n s ce cas, on se laissera guider p a r la p r a t i q u e de la construction.
Cependant, dans le choix des diamètres, on ne doit pas re- garder seulement à la fierté de charge et à l'économie, mais on doit encore faire a t t e n t i o n à la vitesse que l'eau acquiert d a n s la conduite, spécialement d a n s les tronçons inférieurs à p e t i t d i a m è t r e . On sait en effet que l'intensité du coup de bélier dépend de la vitesse de l'eau et du temps de fermeture des o b t u r a t e u r s des machines. Il existe clone des limites supé- rieures pour la vitesse. D u r a n t ces dernières années, on a cons- t r u i t des conduites forcées où Ton a fait p r e u v e de hardiesse, eu égard à la vitesse de l'eau. On a dépassé les 7 m è t r e s à la seconde. J e n ' e n t e n d s pas, p a r là, c o n d a m n e r ces solutions, d ' a u t a n t plus q u ' u n e est mon œ u v r e ; j e v e u x seulement, dire que, t a n t que cela est possible, il est bon de se tenir au-dessous de ces limites.
E n ce qui concerne le coup de bélier, le p r o j e t e u r doit se préoccuper de vérifier la sécurité, non seulement des tronçons
doit ê t r e isolée. Il faut donc étudier un s y s t è m e de section- n e m e n t qui p e r m e t t e d ' a l i m e n t e r les diverses machines avec les diverses conduites, et de pouvoir exclure une m a c h i n e ou u n e conduite sans i n t e r r o m p r e la m a r c h e du reste de l'instal- lation. Cet objectif s'obtient avec une distribution bien étudiée des appareils de fermeture. Toutefois, ceux-ci s o n t généralement très c o û t e u x . D a n s certains cas, il est possible de réaliser une notable économie en r e m p l a ç a n t les appareils de fermeture p r o p r e m e n t dits p a r des j o i n t s de d é m o n t a g e , avec des bou- cliers de fermeture à a p p l i q u e r au m o m e n t o p p o r t u n . Cette solution est moins coûteuse, mais elle rend nécessairement plus longue l'opération du s e c t i o n n e m e n t (voir fig. 6, 7 et 8).
D a n s l ' é t u d e des collecteurs e t des d i s t r i b u t e u r s , il faut aussi chercher à réduire au m i n i m u m les efforts q u i viennent solliciter les a t t a c h e s a u x machines, p a r suite des déformations de caractère élastique, ou de caractère t h e r m i q u e , des collec- teurs e u x - m ê m e s . L a r u p t u r e de l ' a t t a c h e à u n e machine pour- rait p r o v o q u e r des d o m m a g e s incalculables.
Sur ce point, on ne p e u t pas d o n n e r de règles précises ; le problème est à étudier dans c h a q u e cas (voir fig. 9).
Fig. 7. — Autre t y p e de collecteur pour 4 machines alimentées par 3 conduites.
inférieurs de la conduite forcée, mais aussi des tronçons su- périeurs, v u que dans de n o m b r e u x cas, même si la fermeture des o b t u r a t e u r s est lente, c'est dans les parties h a u t e s de la conduite, et non a u bas, q u ' o n a les plus grandes fatigues.
Cela dépend de l'allure du profil de l'axe de la conduite.
D I S T R I B U T E U R S OU C O L L E C T E U R S .
C'est aussi un problème i m p o r t a n t que celui de la distri- b u t i o n a u x machines de l'eau a m e n é e p a r la conduite forcée, L a meilleure solution consisterait à avoir une conduite pour c h a q u e machine. Cela donnerait le m a x i m u m d'élasticité et d ' i n d é p e n d a n c e dans le fonctionnement, mais cette solution est t r è s r a r e . P r e s q u e toujours, le n o m b r e des machines est différent de celui des conduites. Alors s'impose l'étude de la d i s t r i b u t i o n . Les collecteurs sont .de diverses formes. Dans u n e telle é t u d e , le projeteur doit se préoccuper, a u t a n t que cela est possible, de r e n d r e i n d é p e n d a n t e s les diverses machines e t les diverses conduites, d a n s le* b u t de réduire au minimum les i n t e r r u p t i o n s de service q u a n d une machine ou une conduite
É L É M E N T S C O N S T I T U A N T LA C O N D U I T E F O R C É E .
J ' é c a r t e t o u t de suite du sujet les t u y a u x de fonte, pour les raisons que j ' a v a n c e r a i d a n s le p a r a g r a p h e sur le choix des m a t é r i a u x .
Les éléments d ' u n e c o n d u i t e forcée p e u v e n t être constitués p a r :
des tuyaux rivés ; des tuyaux soudés ; des tuyaux f reliés ; des tuyaux sans soudure.
J e parlerai s é p a r é m e n t de ces divers t y p e s de t u y a u x . Tuyaux rivés.
C'est le type le plus ancien ancien des t u y a u x en tôle et qui fut l a r g e m e n t e m p l o y é j u s q u ' à ces dernières années. Il est m a i n t e n a n t un peu a b a n d o n n é ,
A u p o i n t cle. v u e de la résistance, il est sans conteste un t)Te excellent, s u r t o u t si on observe t o u t e s les règles voulues dans l'exécution des rivures (on parlera plus loin de la construction p r o p r e m e n t dite). Sa, c o n s t r u c t i o n est r e l a t i v e m e n t facile,
LA H O U I L L E B L A N C H E 135 pourvu q u e l'on dispose de l'outillage convenable, e t les bons
constructeurs de ce type s o n t n o m b r e u x . Sa construction n'exige pas de t r a i t e m e n t s t h e r m i q u e s , et cela, ajouté à d ' a u t r e s rai- sons, l'a fait préférer jusqu'à, présent, particulièrement pour les grands d i a m è t r e s avec faibles c h u t e s , parce qu'il évite l'emploi de fours de r e c u i t , énormes et c o û t e u x . Il se p r ê t e aussi à la préparation d a n s l'atelier d u c o n s t r u c t e u r , a v e c assemblage sur les lieux, r e n d a n t ainsi possible le t r a n s p o r t p a r chemin de 1er, alors q u e cela serait impossible avec les t u y a u x finis, va leur e n c o m b r e m e n t . Aussi, encore a u j o u r d ' h u i , il doit être préféré pour les éléments de très grandes dimensions. Dans
lng. 8. E x e m p l e de collecteur rivé, présentant de notables difficultés de construction. Le collecteur est encore incomplet,
«ne troisième conduite é t a n t prévue. Diamètre intérieur des deux tronçons principaux : m m 2600, diamètre des 6 dérivations obliques à 60° et des deux à 90° : m m 1900, épaisseur des parois jusqu'à 35 m m avec renforcement p a r plaques intérieures.
№ cas d'ailleurs, quelques-uns de ses défauts diminuent d ' i m - portance.
•Jusqu'à ces dernières a n n é e s , vu le p r i x élevé du charbon nécessaire p o u r la p r o d u c t i o n d u gaz à l'eau, et également pour d ' a u t r e s circonstances, le t u y a u rivé faisait une sérieuse concurrence, a u point de v u e prix, au t u y a u soudé. Aujour-
d ' h u i , les choses sont u n peu changées. P a r contre, le t u y a u rivé présente aussi des inconvénients.
T o u t d'abord, à égalité de d i a m è t r e et de résistance, le t u y a u rivé est plus lourd q u e le t u y a u soudé équivalent. Cela résulte n a t u r e l l e m e n t , du fait q u e la section r é s i s t a n t e d u t u y a u rivé est calculée suivant la ligne de la r i v u r e . Les trous des rivets v i e n n e n t donc d i m i n u e r c e t t e section. D ' a u t r e p a r t , des r a i - sons constructives obligent à constituer une t u y a u t e r i e rivée p a r des éléments b e a u c o u p plus courts que ceux d ' u n e t u y a u - terie soudée. N o r m a l e m e n t , u n e virole rivée ne dépasse p a s d e u x mètres de longueur, alors q u ' u n e virole soudée a t t e i n t facilement 6 mètres. Le r a c c o r d e m e n t des t u y a u x rivés présente aussi u n inconvénient. H a b i t u e l l e m e n t , les viroles rivées s'em- b o î t e n t les unes dans les a u t r e s c o m m e les éléments d ' u n t u b e de l u n e t t e et cela p r o v o q u e de fréquentes v a r i a t i o n s oscilla- foires d u d i a m è t r e intérieur de la c o n d u i t e forcée. Il en résulte une p e r t e de charge q u ' o n ne r e t r o u v e p a s d a n s la c o n d u i t e soudée. Cette p e r t e de charge est d'ailleurs a u g m e n t é e p a r la présence des n o m b r e u x p e t i t s obstacles constitués p a r les t è t e s de rivets, qui t a p i s s e n t la paroi intérieure de la conduite rivée de leurs séries longitudinales e t transversales.
En outre, c o m m e cela a r r i v e s o u v e n t , l'eau c i r c u l a n t d a n s les conduites c o n t i e n t d u sable, e t les r e s s a u t s de d i a m è t r e
Fig. 9. — Exemple de distribution dans laquelle, v u la n o t a b l e longueur des dérivations a u x machines, les efforts sur les a t t a c h e s à ces dernières, sons l'action des déformations du tronçon
principal, sont quelque peu atténués.
provoqués p a r les épaisseurs des tôles et p a r les tètes des rivets sont a u t a n t de causes q u i a c t i v e n t le f r o t t e m e n t du sable, donc l'usure d u m é t a l .
Un cas t y p i q u e , q u e j ' a i eu l'occasion de vérifier-personnel- lement, a été signalé p a r u n des m e m b r e s de la U N F I E L . D a n s la partie inférieure des t u y a u x d'une conduite rivée,, de 1700 mm.
de d i a m è t r e , on a relevé les effets d ' u s u r e s u i v a n t s : le c h a n - frein des tôles, p r i m i t i v e m e n t taillé n e t à 2 centimètres des t ê t e s de rivets, é t a i t rongé au point de se raccorder en courbe adoucie avec ces têtes de rivets. Ces dernières é t a i e n t elles- mêmes usées a u point d ' a v o i r p e r d u les deux tiers de leur v o l u m e , et on relevait de véritables sillons d'usure dans la tôle, e n t r e d e u x t ê t e s successives de rivets. Au droit d ' u n coude b r u s q u e , m a r q u é en profil et en plan, l'usure s'était é t e n d u e j u s q u ' a u x rivures longitudinales placées à la h a u t e u r de. l ' a x e d u t u y a u . E n ce point, le sable é t a i t donc projeté avec force contre la paroi extérieure. Malgré ces p h é n o m è n e s d ' u s u r e , les rivures se. sont révélées encore suffisamment efficaces.
P o u r éviter cet inconvénient, ou t o u t a u moins pour' l ' a t - t é n u e r fortement, il est de b o n n e règle d ' e x é c u t e r la moitié inférieure de t o u t e s les r i v u r e s transversales avec d e s rivets
136 L A H O U I L L E B L A N C H E
à tète noyée. Celte précaution, qui p a r ailleurs facilite l'exécution des rivures lors du m o n t a g e , est a c t u e l l e m e n t a d o p t é e par presque tous les bons c o n s t r u c t e u r s .
Le grand nombre de rivets, dans une conduite rivée, est une cause fréquente de petites pertes d'eau.
J ' a i noté que, très fréquemment, ces pertes p r o v o q u e n t cLs corrosions a u t o u r du p e t i t t r o u de sortie. Il faut alors m a t e r ces points de fuites, puis n e t t o y e r soigneusement la tôle et la peindre.
D a n s les rivures, la longueur du rivet dépend é v i d e m m e n t des épaiss-urs de tôle. On fixe le d i a m è t r e des rivets en cor- respondance avec l'épaisseur m i n i m u m des d e u x tôles. On sait toutefois que l'eflicacité de la rivure d i m i n u e avec l'aug- m e n t a t i o n du diamètre et de la longueur du rivet. En outre, p o u r les rivures qui sont exécutées directement sur l'ouvrage, plus le d i a m è t r e des rivets est grand et plus grandes aussi sont les difficultés p r a t i q u e s d'exécution. 11 ne convient donc pas de pousser au delà cle certaines limites les épaisseurs des tôles à river.
D ' u n e façon générale, je retiens qu'il n ' e s t pas p r u d e n t de dépasser 30, ou au m a x i m u m 32 m m . , d a n s les épaisseurs des t u y a u x rivés.
Tuyaux soudés.
Les tôles p e u v e n t ê t r e soudées de trois façons différentes : par soudure oxyacétylénique ;
par soudure au gaz à l'eau ; p a r soudure électrique.
La soudure oxyacétylénique n'est utilisée que pour les très petites épaisseurs, 6 m m . a u m a x i m u m ; au delà de cette limite, elle est a b s o l u m e n t à déconseiller.
Cette soudure n'a donc q u ' u n e i m p o r t a n c e tout à fait minime dans la construction des conduites forcées. D e plus, c'est une soudure qui conserve un caractère de g r a n d e fragilité, et il semble d ' a u t r e p a r t que. le recuit ne lui a p p o r t e pas u n e grande amélioration. Ce type de soudure p e u t p a r contre, être employé avec profit dans la construction de certains accessoires des conduites forcées. Si, dans une conduite forcée, on d e v a i t em- ployer des t u y a u x de l'épaisseur de 5 ou b m m . , épaisseurs pour lesquelles la soudure au gaz à l'eau est très difficile, je conseil- lerais toujours- d ' a d o p t e r les t u y a u x rivés p l u t ô t q u e les t u y a u x soudés à la flamme oxydrique.
La soudure électrique est d'adoption récente. Elle n ' a pas encore été expérimentée suffisamment pour p e r m e t t r e d'avancer un j u g e m e n t définitif en ce qui concerne les conduites forcées.
C'est a s s u r é m e n t un système de soudure q u i a de bonnes qualités et qui s'est révélé très p r a t i q u e dans certains types particuliers de constructions métalliques.
On a déjà essayé de construire des conduites forcées en sou- d a n t les tôles directement en place au moyen de soudures élec- triques. Le système a d o n n é lieu à de notables inconvénients.
Cela, c e p e n d a n t , n'est pas suffisant pour exclure la possibilité de voir, à l'avenir, ce type de s o u d u r e s'affirmer même pour les conduites forcées.
Ce qui, par contre, est certain, c'est que la soudure électrique se p r ê t e très bien a u x opérations de r é p a r a t i o n , t o u t parti- culièrement q u a n d les r é p a r a t i o n s doivent être exécutées sur des pièces coulées.
Le, type de soudure qui, pour l'heure, domine dans le champ des conduites forcées, est celui au gaz à Veau.
J u s q u ' à ces dernières années» les t u y a u x soudés au gaz à
l'eau a v a i e n t b e a u c o u p de d é t r a c t e u r s . M a i n t e n a n t , a u con- traire, ils sont d'un usage c o u r a n t , et ils sont l a r g e m e n t re- présentés dans les nouvelles constructions. Cela est d û aux progrès considérables q u ' a fait le procédé de s o u d u r e au gaz à l'eau et à la passion avec laquelle quelques constructeurs, e n t r e a u t r e s italiens, o n t étudié ce procédé, en le p o r t a n t à un très h a u t degré de perfection.
L ' e x é c u t i o n d'une b o n n e soudure est une opération certaine- m e n t b e a u c o u p plus difficile que l'exécution d ' u n e b o n n e rivure.
"La s o u d u r e exige en effet un contrôle serré des m a t é r i a u x em- ployés, ainsi q u ' u n e p r é p a r a t i o n soignée des bords à souder.
Il y a ensuite une conduite t h e r m i q u e à observer. Ce type de s o u d u r e exige d'ailleurs l'opération du recuit, elle-même pas
très aisée.
P o u r bien exécuter ces s o u d u r e s , il faut d ' a u t r e p a r t un outillage spécial et c o û t e u x , que tous les ateliers ne possèdent pas, hélas, avec t o u t le degré de perfection désirable. 11 en résulte, pour le projeteur, un devoir spécial, celui d'examiner avec soin si les possibilités du c o n s t r u c t e u r correspondent bien a u travail qui lui est confié.
Actuellement ,on c o n s t r u i t des t u y a u x soudés qui donnent foute confiance a u point de vue de la sécurité des soudures.
D ' u n e façon générale, le t u y a u soudé fait u n e concurrence victorieuse au t u y a u rivé, grâce a u x a v a n t a g e s importants qu'il présente sur ce dernier,
A égalité de d i a m è t r e e t de pression, m ê m e en t e n a n t compte d ' u n e p r u d e n t e r é d u c t i o n du coefficient de t r a v a i l pour la s o u d u r e , le t u y a u soudé a t o u j o u r s des épaisseurs inférieures à celles du t u y a u rivé, et p a r suite, comme on Fa déjà dit, il pèse moins.
Si on v e u t encore considérer q u ' u n é l é m e n t soudé p e u t être c o n s t r u i t très facilement avec u n e longueur de b* m è t r e s , alors que p o u r obtenir u n e pareille longueur, a v e c des éléments rivés, il faut a u moins trois viroles, e n t r a î n a n t la présence de d e u x joints t r a n s v e r s a u x s u p p l é m e n t a i r e s , la diiïérenee en poids devient encore plus m a r q u é e .
P r e n o n s un exemple, en nous référant a u x coefficients de t r a v a i l fixés p a r les « N o r m e s » qui o n t été en vigueur jusqu'à m a i n t e n a n t : u n t u y a u rivé, de d i a m è t r e i n t é r i e u r m i n i m u m de 1.000mm., de l'épaisseur de 12 m m . , avec double r i v u r e longitu- dinale, p e u t s u p p o r t e r une charge h y d r o s t a t i q u e de m. 152,60. Un t u y a u soudé, é g a l e m e n t de 1.000 m m . de d i a m è t r e e t de 12 mm.
d'épaisseur, p e u t s u p p o r t e r une charge h y d r o s t a t i q u e de m. 186.
P o u r a t t e i n d r e la m ê m e charge avec un t u y a u rivé, il faut adopter un t u y a u a v e c rivure longitudinale triple à r e c o u v r e m e n t et épaisseur de 14 m m . Sa résistance p o u r r a i t aller j u s q u ' à la charge h y d r o s t a t i q u e de m. 190,50. Or, un t u y a u soudé de 1.000 mm.
de d i a m è t r e et de 12 m m . d'épaisseur, a v e c j o i n t transversal à e m b o î t e m e n t conique rivé à r i v u r e simple, long de six mètres, pèse environ k g 311 a u m è t r e c o u r a n t . P a r c o n t r e , un tuyau rivé avec rivure longitudinale triple à r e c o u v r e m e n t et rivure transversale simple, de 1000 m m . de d i a m è t r e et de 14 mm. d'épais- seur, qui p e u t être installé à la place du p r é c é d e n t , pèse environ k g 414 a u m è t r e c o u r a n t . Cela fait environ 100 k g de pins par m è t r e c o u r a n t , c'est-à-dire le 35 % en plus du poids du tuyau soudé. On p e u t r e m a r q u e r que j ' a i fait c e t t e comparaison sur de petites épaisseurs ; la diiïérenee a u g m e n t e avec les épaisseurs,
Les j o i n t s t r a n s v e r s a u x h a b i t u e l l e m e n t a d o p t é s pour relier e n t r e e u x les t u y a u x soudés ( e m b o î t e m e n t s coniques rivés, m a n c h o n s rivés) sont b e a u c o u p plus a v a n t a g e u x que ceux des t u y a u x rivés, et cela, i n d é p e n d a m m e n t du fait qu'ils sont trois fois moins n o m b r e u x .
Comme cela a déjà été dit p r é c é d e m m e n t , le t u y a u soudé
LA H O U I L L E B L A N C H E 137 offre l ' a v a n t a g e d ' u n e p e r l e de charge n o t a b l e m e n t inférieure
à eelle du t u y a u rivé.
Cependant, p o u r la b o n n e réussite des soudures, il faut faire a t t e n t i o n a u x épaisseurs qui sont à souder : la soudure au gaz h l'eau n ' e s t p a s r e c o m m a n d a b l e p o u r les petites épaisseurs. J e ne descendrais j a m a i s au-dessous de 7 m m . ; la sécurité complète de la réussite ne p e u t s'obtenir q u ' à p a r t i r de 10 m m . Naturel- lement, je me réfère ici à des soudures qui s o n t appelées à résister à des efforts p r o p o r t i o n n é s a u x épaisseurs : je n'envisage pas, par exemple, les t u y a u x d ' a c q u e d u c , d o n t l'épaisseur n'est pas toujours fixée en raison de 3a pression, mais p l u t ô t en raison de considérations relatives à la conservation.
Pour les épaisseurs très petites, la conduite t h e r m i q u e de l'opération de s o u d u r e est très difficile. Si les ouvriers n ' o n t pas la g r a n d e habileté nécessaire, on c o u r t le danger de brûler la matière et d ' o b t e n i r des soudures moins efficaces.
11 existe aussi une limite supérieure pour les épaisseurs*
qu'il est p r u d e n t de ne pas dépasser. A ce propos, je dirai que*
dans ces dernières années, les meilleurs constructeurs ont fait des progrès énormes. J ' a i eu r é c e m m e n t l'occasion de voir des t u y a u x soudés à r e c o u v r e m e n t , avec des épaisseurs de tôle d é p a s s a n t n o t a b l e m e n t 40 m m . Les soudures paraissaient parfaitement réussies e t l ' é p r e u v e h y d r a u l i q u e a confirmé leur v a l e u r . Ceci, p o u r t a n t , ne v e u t pas dire q u ' a v e c les t u y a u x soudés on puisse se p e r m e t t r e des limites d'épaisseur de ce genre. L a chose est différente p o u r les t u y a u x freliés, comme je le dirai plus loin.
J e crois qu'il est de bonne règle, p o u r les t u y a u x souciés, de s'arrêter vers 30 m m . d'épaisseur. J u s q u ' à cette limite, la soudure p u r e et simple est plus que suffisante p o u r donner toute sécurité a u p o i n t de v u e résistance.
J e conclus en affirmant que le t u y a u soudé, avec le t e m p s , supplantera presque t o t a l e m e n t le t u y a u rivé.
Tuyaux f reliés.
J u s q u ' à m a i n t e n a n t , je connais deux types de t u y a u x frettés : le t y p e c o u r a n t , avec chemise soudée cylindrique et a n n e a u x de frettage, e t le t y p e « mulfionde » c o n s t r u i t en F r a n c e .
Ce second t y p e a fait l'objet d ' u n e n o t e d u constructeur (Bouehayer) d a n s la R e v u e française La Houille Blanche, mais je ne sais p a s s'il a déjà été a p p l i q u é d a n s quelques installations.
11 serait, paraît-il, p r o c h a i n e m e n t e x p é r i m e n t é d a n s u n e instal- lation t r è s i m p o r t a n t e . P o u r ce type, j ' i n v i t e donc à se référer à la p u b l i c a t i o n d u c o n s t r u c t e u r , e s t i m a n t , en l'absence d'une expérience p r a t i q u e , qu'il est encore risqué de p o r t e r un juge- ment à son sujet.
L ' a u t r e t y p e , q u e j ' a p p e l l e type c o u r a n t , a au contraire été e x p é r i m e n t é depuis de n o m b r e u s e s années ; il a donné d'excellents r é s u l t a t s et il a permis de résoudre brillamment le problème des très h a u t e s c h u t e s .
Il consiste essentiellement en u n e chemise exécutée avec des tôles soudées a u gaz à l'eau (ce n ' e s t donc pas a u t r e chose qu'un t u y a u ordinaire soudé), sur laquelle sont appliqués, à des intervalles choisis, des a n n e a u x de frettage en acier.
Quand le t u y a u est vide, les a n n e a u x exercent une certaine compression s u r la tôle de la chemise ; on en conclut que, lors de la mise en c h a r g e , la chemise et les a n n e a u x sont soumis à des t a u x de t r a v a i l différents.
Le calcul d u t u y a u fret Lé consiste précisément, et a v a n t t o u t , dans la d é t e r m i n a t i o n de T é c a r t e m e n t le plus rationnel des frettes, ainsi q u e d a n s la d é t e r m i n a t i o n du r a p p o r t e n t r e les taux de travail de la chemise e t des frettes, sur la base des
caractéristiques technologiques des m a t é r i a u x employés p o u r les d e u x éléments.
L e t u y a u frefté représente n a t u r e l l e m e n t un progrès sur le t u y a u soudé. Les a n n e a u x , en effet, et cela est la condition essentielle, sont o b t e n u s en u n e seule pièce, sans soudure. N o u s a v o n s là en définitive un plus g r a n d coefficient de sécurité, q u i résulte aussi du fait que, pour les a n n e a u x , comme la sujétion de la soudabiîité n'existe plus, il est loisible d'employer des aciers à limite d'élasticité et à charge de r u p t u r e plus élevées.
Avec des t u y a u x frettés, et avec des diamètres de l'ordre d ' u n m è t r e , on a déjà dépassé les 1000 mètres de c h u t e , d a n s des installations en fonction. On ira c e r t a i n e m e n t b e a u c o u p plus loin ; des expériences ont été faites p o u r des chutes presque doubles. N a t u r e l l e m e n t , les chemises et les a n n e a u x p r e n n e n t alors des dimensions considérables. J e crois q u ' a v e c l'aug- m e n t a t i o n des sections de ces t u y a u x , il sera o p p o r t u n de modi- fier légèrement les règles actuelles, soit en matière de r é p a r t i - tion du matériel e n t r e chemise et a n n e a u x , soit en matière de construction.
Si, par exemple, le t u y a u n ' e s t sollicité que p a r de p e t i t s efforts d a n s la direction axiale, on p o u r r a a v a n t a g e u s e m e n t diminuer la section de la chemise et a u g m e n t e r p a r contre, de manière équivalente, la section des a n n e a u x , en les faisant a u besoin plus r a p p r o c h é s . ïï faudra, en outre, a p p o r t e r le plus grand soin p o u r obtenir la parfaite adhérence des a n n e a u x sur la chemise, sur t o u t le développement de celle-ci, afin de réaliser une r é p a r t i t i o n a b s o l u m e n t uniforme de l'effort de compression que l ' a n n e a u exerce sur la chemise.
E n ce qui concerne la p e r t e de charge, le t u y a u fret té se c o m p o r t e d ' u n e façon e n t i è r e m e n t analogue a u t u y a u soudé.
Les joints t r a n s v e r s a u x sont également à peu près les mêmes, exception faite c e p e n d a n t p o u r la j o n c t i o n à e m b o î t e m e n t conique, qui ne s a u r a i t ê t r e réalisée avec les t u y a u x frettés.
Avec ces derniers, les joints t r a n s v e r s a u x h a b i t u e l l e m e n t e m - ployés sont ceux à m a n c h o n s rivés et à brides, qui c o n s t i t u e n t t o u s d e u x des t y p e s de jonction excellents,
Tuyaux sans soudure.
Ils sont de deux espèces :
le t u y a u M a n n e s m a n n p r o p r e m e n t d i t et
le t u y a u l a m i n é de g r a n d d i a m è t r e , qui se fabrique actuel- lement en Allemagne.
Sans conteste, ce sont des t u y a u x excellents. L ' a b s e n c e de soudure p e r m e t de pousser plus h a u t , avec sécurité, 3es coefficients de t r a v a i l . Ils o n t c e r t a i n e m e n t t o u s les a v a n t a g e s des t u y a u x frettés.
Les t u y a u x fabriqués s u i v a n t le procédé M a n n e s m a n n p e u v e n t aller j u s q u ' à des d i a m è t r e s , si je ne fais erreur, de 550, ou a u m a x i m u m 600 m m .
Les a u t r e s p e u v e n t a t t e i n d r e des diamètres n o t a b l e m e n t plus grands ; leurs dimensions sont toutefois limitées p a r le poids des grosses masses de m é t a l incandescent que leur cons-
truction nécessite.
Raccords transversaux des tuyaux.
J e crois utile de dire aussi quelques m o t s sur les jonctions des t u y a u x , qui o n t b e a u c o u p d ' i m p o r t a n c e .
Les raccords q u e Ton r e n c o n t r e h a b i t u e l l e m e n t sont les sui- v a n t s : à e m b o î t e m e n t télescopique ; à e m b o î t e m e n t conique rivé ; à m a n c h o n rivé ; en tulipe, avec g a r n i t u r e de pionib intérieure
138 LA H O U I L L E B L A N C H E ou extérieure. ; à brides du t y p e fixe ou mobile (voir fig. 10,
11, 12, 13, 14). Il existe encore d ' a u t r e s t y p e s spéciaux, qu'il m e semble inutile de m e n t i o n n e r ici, v u leur usage t r è s limité.
Les raccords à simple e m b o î t e m e n t rivé sont caractéristiques des t u y a u x rivés ; ils sont excellents, c o m m e résistance, mais ils influent n o t a b l e m e n t sur la p e r t e de charge.
é g a l e m e n t bons a u point de vue de la p e r t e de charge. On les utilise surfout p o u r les t u y a u x soudés de forte épaisseur et p o u r les t u y a u x fretfés.
Les raccords en forme de tulipe, a v e c g a r n i t u r e et plombage exécutés de l'extérieur, s o n t caractéristiques des aqueducs et des t u y a u t e r i e s enterrées de p e t i t d i a m è t r e .
Ceux, a v e c a p p l i c a t i o n de la g a r n i t u r e e t du p l o m b a g e de l'intérieur, sont de g r a n d e utilité d a n s les conduites en puits qui sont maçonnées, et qui d e v i e n n e n t ainsi inaccessibles par l'extérieur. Ces raccords a n n u l e n t c o m p l è t e m e n t les efforts de tension dans le sens axial, car ils fonctionnent c o m m e autant
Fig: 10. — Raccord à emboîtement conique rivé : rivure double.
Les raccords à e m b o î t e m e n t conique rivé, caractéristiques des t u y a u x soudés, sont bien meilleurs que les précédents parce q u e , si la forme de F e m b o î t e m e n t est bien étudiée, les t ê t e s des rivets sont t o u t e s dissimulées dans la niche de l'en-
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Fig. 1 1 . — Raccord à manchon avec double emboîtement conique et £ double rivure.
tonnoir, e t ainsi elles influent b e a u c o u p moins sur la p e r t e de charge.
Les raccords à m a n c h o n rivé sont c e r t a i n e m e n t p a r m i les meilleurs ; ils résistent bien aussi a u x grands efforts a x i a u x , e t si l'on prend quelques précautions appropriées, ils sont
Fig. 12.— Raccord à brides fixes.
Fig. 13. — Raccord à brides mobiles.
de j o i n t s de dilatation ; ils r e n d e n t le m o n t a g e très facile et très r a p i d e , e t s'ils s o n t bien exécutés, ils a s s u r e n t une tenue parfaite. D a n s u n e i n s t a l l a t i o n c o n s t r u i t e très récemment, e t constituée p a r des t u y a u x d ' u n d i a m è t r e v a r i a n t de 2000 mm.
à 1620 %, avec des pressions a t t e i g n a n t 76 a t m , tous les rac- cords n o r m a u x (environ 230) sont de ce t y p e . A u x épreuves»
u n seul raccord (soumis à u n e charge d ' e n v i r o n 10 a t m ) a laissé p e r d r e quelques g o u t t e s d'eau ; t o u s les a u t r e s s o n t demeurés
Fig. 14. — J o i n t à tulipe garni de plomb de l'intérieur de la conduite.
p a r f a i t e m e n t éfanches. A m o n avis, p o u r les conduites en puits, soudées ou frottées, ce t y p e de raccord est le meilleur, et fous c o m p t e s faits, il est aussi le plus économique. L a réfection d ' u n e g a r n i t u r e est u n e question d'heures e t c'est u n e opération très facile.
Les raccords à brides s o n t trop c o n n u s p o u r q u e nous ayons besoin de nous é t e n d r e à leur sujet. Ils s o n t particulièrement utiles dans les collecteurs, à .causé des g r a n d s efforts axiaux e t des d é m o n t a g e s rapides qu'ils nécessitent parfois. Le type à brides mobiles p e r m e t en o u t r e de faire t o u r n e r le tuyau a u t o u r de son a x e , j u s q u ' à lui faire p r e n d r e la direction voulue.
Ces raccords r e p r é s e n t e n t toutefois le t y p e de j o n c t i o n le p lu s c o û t e u x .
L A H O U I L L E B L A N C H E 139 Eléments de fonderie.
A v a n t de t e r m i n e r l ' e x a m e n des éléments constitutifs de le c o n d u i t e forcée, il c o n v i e n t de dire quelques m o t s des pièces obtenues p a r moulage.
Ces pièces s o n t g é n é r a l e m e n t en acier, et elles t r o u v e n t leur emploi le plus i n d i q u é d a n s les conduites frettées e t d a n s les collecteurs e t d i s t r i b u t e u r s (voir fig. 6 e t 7).
D a n s les c o n d u i t e s frettées, t o u s les coudes s o n t en acier coulé, p a r c e qu'il est impossible de fretter des éléments courbes.
Dans les premières installations frettées, on faisait encore en acier coulé certains éléments spéciaux p o r t a n t les t r o u s d ' h o m m e . On t e n d a c t u e l l e m e n t à s u p p r i m e r ces t r o u s d ' h o m m e , et ce s o n t les j o i n t s de d i l a t a t i o n q u i en t i e n n e n t lieu, à condition toutefois q u e ces j o i n t s e x i s t e n t . Il f a u t alors m u n i r le b o u t mâle d ' u n assemblage à boulons. E n e n l e v a n t ces boulons et en enfilant le t u y a u m â l e dans le t u y a u femelle, on o b t i e n t un accès facile à l'intérieur de la c o n d u i t e .
D a n s les collecteurs e t d i s t r i b u t e u r s , les pièces en acier coulé servent s u r t o u t p o u r les éléments de subdivision ou de déri- vation. D a n s l ' é t u d e de leur forme, il e s t i n d i q u é de t e n i r c o m p t e ,
la cheminée d'équilibre, si elle existe, et l'appareil de fermeture a u t o m a t i q u e en cas d'excès de vitesse de l'eau.
Une grille fine, à r e n t r é e de la conduite forcée, est toujours à conseiller ; elle devient indispensable q u a n d l'eau arrive a u bassin de mise en charge p a r un canal à ciel o u v e r t . Les corps solides, f l o t t a n t s , ou e n t r a î n é s d ' u n e façon quelconque p a r l'eau, p e u v e n t p r o v o q u e r des d o m m a g e s ou des dérange- m e n t s i m p o r t a n t s a u x machines, soit en p r o d u i s a n t v é r i t a b l e - m e n t des d o m m a g e s d a n s les d i s t r i b u t e u r s ou d a n s les aubes des t u r b i n e s , soit, spécialement en cas de marche à charge r é d u i t e , en s ' e n c a s t r a n t dans les d i s t r i b u t e u r s , e m p ê c h a n t ainsi leur fermeture complète. D a n s l ' é t u d e des grilles, il faut se souvenir qu'elles doivent être nettoyées f r é q u e m m e n t et a v e c facilité.
Les cheminées d'équilibre font l'objet d ' u n e a u t r e é t u d e . J e rappellerai seulement ici leur fonction (voir fig. 16 et 1.7).
Q u a n d l'eau arrive à l'entrée de la conduite forcée p a r de longues conduites, ou de longues galeries sous pression, l'établis- s e m e n t d ' u n e cheminée d'équilibre s'impose e n t r e l ' e x t r é m i t é de ce canal a d d u c t e u r et la t ê t e de la conduite forcée. Ses fone-
autant q u e possible, de l'allure des filets liquides. E n p a r t i - culier, il est o p p o r t u n de faire p a r t i r les dérivations en oblique sur le t u y a u principal, et non à angle droit (1). Les dérivations à corps s p h é r i q u e p r o v o q u e n t quelquefois des m o u v e m e n t s d'eau en spirale d a n s le t u y a u dérivé, e t il en résulte u n e chute du r e n d e m e n t de la m a c h i n e , s u r t o u t si celle-ci est u n e Pelton.
Quelques c o n s t r u c t e u r s de t u r b i n e n e v e u l e n t a b s o l u m e n t pas de d é r i v a t i o n s à corps s p h é r i q u e sur le collecteur, ou encore ils exigent q u e , d a n s le t u y a u de dérivation, e n t r e la sphère et la m a c h i n e , on fixe d e u x d i a p h r a g m e s d i a m é t r a u x destinés à rompre le m o u v e m e n t en spirale de l'eau.
Tous ces é l é m e n t s de fonderie o n t des raccords à brides.
Tout a u t r e t y p e de jonction est à déconseiller. Ces éléments sont toujours t r è s l o u r d s e t c o û t e u x ; il c o n v i e n t donc d'en limiter l'emploi d a n s t o u t e Ja mesure possible.
DISPOSITIFS D E S Û R E T É .
On p e u t considérer c o m m e dispositifs de s û r e t é : la grille, (1) Comparer la figure 15 avec les fig. 6 et 7.
l i o n s sont multiples ; j e rappellerai seulement que la cheminée d'équilibre s o u s t r a i t a u p h é n o m è n e d u coup de bélier t o u t e la conduite ou la galerie d ' a m e n é e placée à l ' a m o n t . Son action a p o u r effet de transformer le choc b r u t a l de l'eau en une lente a u g m e n t a t i o n de la pression, ce qui enlève au coup de bélier p r o p r e m e n t dit son caractère le plus d a n g e r e u x . Elle serf encore à diminuer les dépressions causées dans le canal d ' a m e n é e p a r un b r u s q u e appel d'eau a u x machines. Elle p e r m e t en effet, p a r les oscillations de son plan d'eau, d'assurer i m m é d i a t e - m e n t le s u p p l é m e n t d ' a l i m e n t a t i o n , en a t t e n d a n t que le canal se m e t t e au n o u v e a u régime.
Les appareils automatiques de fermeture pour excès de vitesse de l'eau sont m a i n t e n a n t d ' u n usage c o u r a n t , et s o n t a d o p t é s d a n s t o u t e s les installations modernes. On p e u t dire q u e t o u t t y p e d'organe de fermeture p o u r r a i t être a d a p t é à cet usage (fig. 19). C'est c e p e n d a n t le t y p e avec v a n n e à papillon q u i est le plus g é n é r a l e m e n t e m p l o y é (fig. 16, 17 et 18).
A l'intérieur de la conduite forcée, en a m o n t ou en a v a l de l'appareil de f e r m e t u r e (de préférence en a m o n t ) et clans son voisinage i m m é d i a t , e s t placée u n e p a l e t t e , g é n é r a l e m e n t cir- Fig. 15. — T y p e de collecteur avec dérivations obliques favorisant le m o u v e m e n t de l'eau.
140 L A H O U I L L E B L A N C H E culaire, offrant sa face à l'action de l'eau en m o u v e m e n t .
L e b r a s de la p a l e t t e , p a r l'intermédiaire d ' u n s y s t è m e de leviers, t r a n s m e t la poussée de l'eau sur la p a l e t t e a u m é cani s me com- m a n d a n t l'organe de f e r m e t u r e . Ce dernier a p o u r t e n d a n c e de se fermer sous l'action d ' u n contrepoids ou d ' u n a u t r e dispo- sitif é q u i v a l e n t , mais il demeure b l o q u é d a n s la position d'ouver-
Fig. 16. — Cheminée d'équilibre et t ê t e de la conduite forcée. Le dessin m o n t r e : 1) La décharge de fond du p u i t s ; 2) l a grille à l'entrée de l a conduite forcée ; 3) le treuil pour la m a n œ u v r e de r a b a t t e m e n t et de n e t t o y a g e de la grille; 4) les deux vannes à papillon, dont une à fonctionnement a u t o -
m a t i q u e ; 4) la ventouse de sortie et de rentrée d'air.
ture p a r un frein spécial. Q u a n d la vitesse de l'eau dépasse une certaine limite fixée d'avance, la poussée h y d r o d y n a - m i q u e qui s'exerce sur la p a l e t t e arrive à v a i n c r e la résistance du frein de blocage ci-dessus visé, l i b é r a n t ainsi le mécanisme de l'appareil. Dès lors, le contrepoids, ou ce qui en t i e n t lieu, i n t e r v i e n t en f e r m a n t l'appareil.
On c o m p r e n d l ' i m p o r t a n c e de ces organes de fermeture auto- m a t i q u e . E n cas de r u p t u r e de t u y a u , on o b t i e n t l ' a r r ê t i m m é d i a t dû c o u r a n t , et ainsi les conséquences de la rupture' demettreTit
t r è s limitées, v u qu'il ne p o u r r a guère s ' é c h a p p e r plus d'eau q u e celle de la c o n d u i t e comprise e n t r e le p o i n t de r u p t u r e el l'organe de f e r m e t u r e .
Ces appareils d o i v e n t être réglables, de telle façon q u e l'on puisse choisir, e n t r e certaines limites, la vitesse de l'eau qui les déclenchera et. p r o v o q u e r a la f e r m e t u r e . D a n s ce réglage, il f a u t p r e n d r e en considération q u e les appa- reils d o i v e n t p e r m e t t r e , sans se déclencher, le passage de l'eau s u i v a n t t o u s les débits qui p e u v e n t ê t r e utilisés p a r les t u r b i n e s jusqu'à leur pleine charge. Il est m ê m e t r è s o p p o r t u n de laisser encore u n e m a r g e a u delà de la pleine charge de t o u t e s les m a c h i n e s alimentées par la c o n d u i t e , a u t r e m e n t on c o u r t le risque de p r o v o q u e r des i n t e r r u p t i o n s de fonctionnement t o u t e s les fois q u e les m a c h i n e s s o n t légère- m e n t surchargées. E n effet, v u la n a t u r e m ê m e e t la situation des appareils ,il est impossible d'exiger u n e précision absolue e t c o n s t a n t e s u r l e p o i n t de la c o u r b e des vitesses choisi poi»
l e u r i n t e r v e n t i o n . Ils doivent i n t e r v e n i r s e u l e m e n t q u a n d une cause de n a t u r e a b s o l u m e n t exceptionnelle p r o v o q u e de n o t a b l e s a u g m e n t a t i o n s de la vitesse de l'eau, vis-à-vis de celle nécessaire à l ' a l i m e n t a t i o n des t u r b i n e s . L e réglage de ces appareils d o i t ê t r e b a s é s u r u n d é b i t de vingt ou t r e n t e p o u r cent s u p é r i e u r à celui de l a charge m a x i m u m des m a c h i n e s servies.
L a f e r m e t u r e des a p p a r e i l s d o i t encore s'accomplir avec u n e c e r t a i n e l e n t e u r r e l a t i v e p o u r éviter, soit de t r o p considé- rables coups de bélier e n a m o n t , soit des élévations excessives d u p l a n d'eau d a n s la cheminée d'équilibre, si celle-ci existe.
Il f a u t donc que le m é c a n i s m e de c o m m a n d e de ces appareils soit encore m u n i d ' u n frein, é g a l e m e n t réglable.
E n règle générale, on a d o p t e , comme durée d u t e m p s de f e r m e t u r e , u n espace d'environ 30 secondes. Des circonstances particulières p e u v e n t e n s u i t e i n c i t e r à l ' a u g m e n t a t i o n ou à la d i m i n u t i o n de ce t e m p s .
11 existe encore u n a u t r e organe qui doit t o u j o u r s a c c o m p a g n e r l ' a p p a r e i l à fermeture a u t o m a t i q u e : c'est l ' o r g a n e d ' e n t r é e et de sortie de l'air. On le réalise soit sous la forme d ' u n t u y a u d ' a s p i r a t i o n (reniflard), soit sous la forme d ' u n e v e n t o u s e . L e s a p p a r e i l s de ferme- t u r e a u t o m a t i q u e s o n t toujours placés à la t ê t e a m o n t de la c o n d u i t e (c'est-à-dire au point où le d i a m è t r e est m a x i m u m e t l'épaisseur m i n i m u m ) . C'est p o u r cela que d a n s la très grande m a j o r i t é des cas, l ' a b s e n c e de l ' a p p a r e i l de rentrée de l'air p r o v o q u e r a i t l ' a p l a t i s s e m e n t de la c o n d u i t e à l'aval de l ' a p p a r e i l automatique (voir fig. 16, 17, 18 e t 19).
Ces dispositifs de r e n t r é e d ' a i r doivent avoir des p r o p o r t i o n s su ili san tes p o u r é v i t e r les de- pressions i n t é r i e u r e s . On d o i t encore faire atten- tion, en ce qui les concerne, à un autre ac- c i d e n t possible. Qu'il s'agisse de t u y a u x ou de ventouses, il y a t o u j o u r s en e u x de p e t i t e s masses d ' e a u i m m o b i l e . Comme ils s o n t placés a u p o i n t le plus h a u t de l'installation, c'est-à dire g é n é r a l e m e n t à des a l t i t u d e s très élevées, celte eau i m m o b i l e c o u r t le d a n g e r de la congélation. Sans même vouloir p r e n d r e en considération les r u p t u r e s que la conges- t i o n p e u t p r o v o q u e r , le fait d e m e u r e que, si cette, eau g&e<
du biexi elle forme u n gros lampion d a n s le reniflard qui e I ï l"
pèche le passage de l'air, ou bien elle b l o q u e l'organe qfttî ouvre
