Moteur hydraulique

“ Les moteurs hydrauliques sont tous ceux dans lesquels le travail moteur est développé par l'action d'une masse d'eau en mouvement. Le nombre de ces moteurs est relativement considérable, mais nous étudierons plus spécialement les turbines, dont l'emploi s'est beaucoup généralisé depuis quelques années.
Pour faire marcher une roue hydraulique, il faut qu'on retienne l'eau par un barrage à une certaine hauteur du côté où elle arrive, c'est-à-dire du côté d'amont; après avoir agi, elle s'échappe du côté d'aval. ”

“ La force des cours d'eau recueillie à l'aide des roues hydrauliques ou autres appareils de cette espèce est le moteur le plus économique, le plus régulier et le plus facile à manier qui existe. C'est le moteur agricole par excellence et l'on ne saurait assez recommander d'en faire usage toutes les fois que cela est possible. On verra, dans le chapitre suivant, consacré à l'étude des transmissions de forces, que la puissance d'une roue hydraulique peut être utilisée à d'assez grandes distances de la chute qui lui donne naissance ”

“ Une machine hydraulique comprime et refoule l’air, qu’on a besoin de jeter en abondance par des tuyaux, au fond de la galerie en percement, où l’atmosphère est viciée par les explosions de la poudre ; mais l’air comprimé fait plus : il devient moteur à son tour. Il fait mouvoir les outils destinés à la perforation du roc. Il est à regretter que rien à l’exposition ne représente cette entreprise audacieuse. ”

“ Armengaud, l'hydraulicien estimé, corrobore les appréciations de l'inventeur (1) : Ce système de roue est, de tous les moteurs hydrauliques connus, celui qui donne le plus fort rendement, rendement qui dépasse le plus souvent 80 pour 100, et quelquefois atteint 90 et 93.
Mais ce qui constitue son principal mérite, c'est qu'il parvient à ce rare degré de perfection, même dans des circonstances où nul autre moteur hydraulique n'est applicable — ou, du moins, ne donnerait qu'un rendement insignifiant. ”

“ La laiterie possédera, de toute nécessité, de la force motrice fournie soit par une machine à vapeur, soit par un moteur hydraulique, une petite turbine utilisant la
puissance d'un petit cours d'eau, de ce que M. Henri Bresson a appelé « la houille verte ». Dans certains cas, le moteur pourra être à gaz pauvre produit au gazogène, ou électrique si l'on possède le courant électrique à proximité ou si l'on peut aisément le produire par la puissance hydraulique. ”

“ Lorsqu'un établissement métallurgique possède une force hydraulique, il peut encore l'utiliser pour faire marcher un appareil soufflant; mais comme on peut aussi y produire de la vapeur au moyen de chaleurs perdues, on préfère généralement l'emploi d'une soufflerie dont la force motrice est un cylindre à vapeur agissant directement, ce qui permet de mettre cet appareil dans n'importe quelle place de l'usine, sans transmission, et par conséquenfsans avoir à se préoccuper de celle nécessitée par le moteur principal lorsque c'est un moteur hydraulique. ”

“ Dans la pratique on emprunte l'énergie mécanique à un moteur hydraulique ou autre. D'une manière générale, une machine électrique comprend un certain nombre d'organes essentiels dont les formes varient dans les différents types : une série de bobines enroulées sur un noyau de fer doux, l'âme, mobiles entre l'épanouissement des pôles de l'électro-aimant, ou pièces polaires et qui constituent le circuit ou armature induit ”

“ Quand on veut établir un moteur hydraulique dans une ferme, il faut, avant tout, examiner avec soin quel est le mode d'exécution le plus avantageux à adopter. Les circonstances locales fournissent presque toujours les éléments de la question. S'il existe dans le pays de bons charpentiers en moulins, si le bois se trouve sur place et à bas prix, si enfin la chute est plus que suffisante et ne présente aucune
condition spéciale, un cultivateur intelligent ayant une instruction ordinaire, trouvera généralement avantage à établir lui-même son moteur. ”

“ La force motrice effective est un peu inférieure à celle indiquée par les chiffres ci-dessus quand il y a dans un même établissement un moteur hydraulique et un autre à vapeur, parce qu'un grand nombre de machines à vapeur ne servent qu'à titre d'auxiliaires à des moteurs hydrauliques, ou ne marchent pas constamment, et que, d'un autre côté, certaines chutes d'eau n'atteignent pas en toute saison leur puissance nominale. ”

“ Le plus souvent même on ne tient pas compte de la vitesse V, qui est toujours faible, ce qui donne la formule approchée :
On voit que le travail utile est d'autant plus élevé que les vitesses et U se trouvent réduites et que les résistances passives sont atténuées. On doit donc s'attacher, dans la construction de tout moteur hydraulique, à réduire au minimum la vitesse de sortie de l'eau, ainsi que les chocs et variations de section et les frottements. ”

“ Il est pénible de voir un moteur aussi dispendieux être l'objet de pareilles pertes dès le premier moment de son action, sans compter celles qu'il éprouve dans toutes les parties de l'appareil et dans le moyen d'utiliser sa force.
Puisque la chaleur est la source de la puissance, on peut établir qu'une quantité de houille qui, si rien n'était perdu, produirait 1,000 kilogrammes de force, n'en donne environ que 320 sur le propulseur. Ainsi, ces machines si parfaites utilisent moins la cause première de leur mouvement que la plus mauvaise roue hydraulique et même que les moulins à vent. ”

“ Le moteur Mégy est réversible ; actionné par une machine à vapeur, il devient pompe aspirante et foulante et a rendu des services en cette qualité, se prêtant mieux qu'une pompe rotative à toutes les variations de vitesse ; l'absence de soupapes lui rend les eaux troubles non redoutables.
Les figures 4 et 5, planche LU représentent l'installation d'un monte-charges avec moteur hydraulique système Mégy : b est la benne qui reçoit les marchandises et qui est guidée par la charpente en fer g ; t treuil à frein automatique avec poulie pour courroie; p contrepoids d'équilibre de la benne ”

“ On sait que le choc de l'eau , à l'entrée des tuyaux mobiles, occasionne une perte de forces vives, et par conséquent du travail moteur transmis à la roue, et que la hauteur génératrice de la vitesse absolue que l'eau conserve en abandonnant une machine hydraulique est perdue pour le travail transmis à cette roue; de là, ce principe généralement connu de tous les mécaniciens, que les roues hydrauliques doivent être tellement disposées, et tourner avec une vitesse telle, que l'eau T entre sans choc, et en sorte sans vitesse. ”

“ La force nécessaire à la mise en action de la dynamo sera empruntée à une petite machine à vapeur, ou mieux à un moteur à gaz pauvre alimenté par un gazogène, ou encore par un moteur hydraulique actionné par le cours d'eau voisin, si la pente de ce dernier est considérable. ”

“ A cela, nous répondons que l'objection porte presque entièrement à faux pour les grandeschutes; car, dans toute machine, le pivot ou le tourillon de la roue doit toujours être le point d'appui d'une force égale à la puissance et à la résistance du moteur, puisque la machine revient toujours à un levier du premier genre. Or, dans notre système, la puissance doit équivaloir au poids d'autant de colonnes liquides qu'il y a d'orifices ayant pour base la section de ces orifices, et pour hauteur la hauteur même de la colonne centrale. ”

“ À part l’application directe de la force hydraulique comme principe moteur des diverses pièces de mécanisme employées dans toutes les industries, il ne faut pas oublier que la transmission de l’énergie électrique à de longues distances rend les pouvoirs d’eau de plus en plus recherchés pour la production de cette puissance destinée à changer l’aspect du globe. ”

“ On reconnaît généralement aujourd'hui l'avantage de substituer la pression à la percussion pour tirer d'un moteur le parti le plus avantageux ; mais en hydraulique, on ne connaît encore que la pression qui s'opère dans les roues à augets , et cette pression exigeant beaucoup de lenteur dans la roue, nécessite par cela même des engrenages intermédiaires entre le moteur et l'obstacle à vaincre, capables d'absorber par le frottement souvent autant de force qu'on croit en économiser par la substitution de la pression à la percussion. ”

“ Dans les conditions les plus habituelles, on peut admettre, pour fixer les idées, qu'un moteur hydraulique de 5 à 10 chevaux, parfaitement établi, coûte en moyenne tout compris, mille francs par force de cheval. Les roues communes en bois établies dans nos campagnes avec les maçonneries grossières qui les supportent coûtent souvent beaucoup moins. ”

“ Chacun est actionné par un moteur hydraulique absolument indépendant, qui se compose d'un cylindre hydraulique à simple effet Cy dans lequel se meut un piston plongeur Pl, portant à son extrémité deux poulies de mouflage, sur chacune desquelles passe une chaîne de Galle, Ch. Ces chaînes, fixées à l'une de leurs extrémités At, actionnent, après avoir passé sur les poulies de mouflage, des pignons Pi montés sur l'arbre portant la poulie motrice de la chaîne des pistons articulés.
Pour la montée, on fait communiquer les cylindres avec l'eau sous pression ”

“ De même, dès que le travail nécessitera plus de deux à trois chevaux, cl si en même temps le combustible n'est pas à des prix excessifs, on trouvera ordinairement qu'une petite machine à vapeur, avec ses frais de mécanicien, d'entretien et de combustible, pourra leur être substituée avec avantage. Dans quelques cas assez rares, on pourra employer un moteur hydraulique qui sera, suivant les circonstances, une machine à colonne d'eau, une turbine ou une roue de côté, une roue à double aubage ou une balance d'eau. ”

“ Si le travail nécessite plus de deux ou trois chevaux, L'exploitant a presque toujours intérêt à employer un moteur mécanique. Ce moteur s'impose lorsque la profondeur et l'extraction deviennent considérables. Il est presque toujours à vapeur ou hydraulique. Pourtant de récentes expériences ont permis l'utilisation de l'air comprimé. Mais les machines employées ont un fonctionnement particulier, supprimant l'usage du câble. Nous en parlerons plus loin, après avoir indiqué ce qui s'applique à la règle générale, c'est-àdire l'enlevage avec câble et treuil. ”

“ La machine à vapeur et la turbine hydraulique vivront d'ailleurs en bon accord comme ont vécu jadis le moulin à vent et le moulin à eau. Bien plus, la turbine hydraulique aura, en quelque sorte, une « action réflexe » sur le moteur à vapeur, et nous verrons les turbines à vapeur, moteurs rotatifs à très grande vitesse, prendre place à côté des machines à vapeur à pistons limitées dans leur action au point de vue de la vitesse par le mouvement alternatif du piston dans son cylindre. ”

“ Mais en associant heureusement la dérivation et les moteurs hydrauliques en ce qu'ils présentent de plus rationnel, nous pouvons amener des eaux convenables dans tous les quartiers de la ville. La dépense, la puissance du moteur les difficultés d'exécution peuvent être calculées à l'avance. La fourniture est régularisée et assurée par la dérivation de sources qui n'ont pas varié depuis dix-huit siècles (1) .
Enfin nous ne détruisons aucune industrie nous créons, au contraire, au centre de la ville un moteur puissant d'un revenu net et assuré. ”

“ La forme moderne d'utilisation de, l'énergie hydraulique, au moins pour les grandes puissances., comporte aujourd'hui l'intermédiaire de. l'électricité.. La, machine motrice (roue ou turbine) , qui reçoit directement l'impulsion du liquide, commande un générateur de courant qui distribue l'énergie à une ou plusieurs réceptrices. Ce mode de transmission fera l'objet du paragraphe 8 du présent, chapitre.
Antérieurement à l'emploi de l'électricité, le moteur hydraulique était employé dans les mines pour la transmission directe: du mouvement à des treuils servant, à l'extraction par câbles.. ”

“ Ainsi, toute l'eau destinée aux zones inférieures de la ville, avant d'être versée sur les places publiques ou conduite dans les ateliers, pourra servir de moteur. Et qu'on ne s'y trompe pas, nous n'off'rons rien moins qu'une force de cinquante à soixante chevaux dont on peut fixer le revenu à 25 ou 30,000 fr. ”

“ Dans certaines installations, la puissance motrice est emmagasinée dans un accumulateur hydraulique par l'intermédiaire d'un moteur à gaz d'éclairage, lequel se met en marche automatiquement lorsque l'ascenseur est sur le point d'arriver au bas de sa course.
Dans d'autres appareils, c'est le moteur électrique qui intervient pour agir sur des pompes, lesquelles refoulent l'eau dans un accumulateur mis en relation directe avec le distributeur de l'ascenseur. Dans ce système, la même eau ressert indéfiniment et il y a, de ce fait, des avantages économiques appréciables. ”

“ La marche hydraulique des machines ; c'est, en effet, du jour au lendemain, la réalisation pratique de la machine rotative, le piston moteur actionnant directement son arbre et débarrassé des complications mécaniques que l'on •appelle la bielle, la manivelle, les glissières, les presse-étoupes de cylindre, les organes de distribution. Qu'est-ce qui a fait jusqu'à présent l'insuccès pratique des machines rotatives? C'est d'abord la difficulté d'empêcher les fuites de vapeur sans créer des frottements et résistances considérables, d'où résultent une perte de travail et une usure rapide. ”

“ Le marché doit contenir une description sommaire du moteur, mentionnant les dimensions et la matière des principales parties du mécanisme. Enfin, le constructeur doit s'engager à donner un effet utile déterminé pour les différents états de la chute. Le mode de jaugeage adopté et la valeur numérique des coefficients à employer seront énoncés d'une manière parfaitement claire. L'essai d'une roue hydraulique se fait au frein de Prony comme celui d'une machine à vapeur.
Prix de revient du travail de l'eau. — Le travail mécanique fourni par les chutes d'eau est le plus économique qui existe. ”