La pompe à bras


Principe de fonctionnement d’une pompe à bras

Le principe de fonctionnement d’une pompe à bras est basé sur celui du piston. Ce dernier aurait été inventé par Ctésibios, un ingénieur grec du IIIe siècle avant notre ère. Les romains en aurait repris le principe pour épuiser l’eau d’infiltration dans les mines1C’est ce qu’on appelle l’exhaure, c’est à dire le détournement par puisage ou pompage des eaux d’infiltration des mines et milieux souterrains..

Le piston est une pièce rigide de section généralement circulaire coulissant dans un cylindre de forme complémentaire. Son déplacement entraîne une variation de volume de la chambre formée par le cylindre dans lequel il coulisse. La pression qui se créée alors se transforme an travail. Par un jeu de clapets intégrés à la chambre il peut se créer une aspiration et un refoulement dirigés d’un fluide (en l’occurrence de l’eau) dans lequel baignent la chambre et son piston.

Principe de fonctionnement d’une pompe monocylindrique (un seul piston)

Dans le phase d’aspiration (A) le piston [1] coulissant grâce à une bielle [2], remonte dans sa chambre [3], actionné grâce à un simple balancier, ouvrant ainsi le clapet d’aspiration [4] en créant une dépression qui aspire également l’eau située dans le réservoir (appelé aussi bâche) [5]. Durant cette phase le clapet de refoulement [6] reste fermé.

Dans la phase de refoulement (B) le piston [1] redescend, toujours grâce à la bielle [2]. Cette fois le clapet d’aspiration [4] se ferme car il est poussé par la pression créée par la descente du piston et l’eau est refoulée vers l’extérieur via le clapet de refoulement[6] qui s’est ouvert sous l’effet de la pression.

Pendant cette double phase la quantité d’eau du réservoir est diminuée.

L’étanchéité piston/chambre est assurée à l’origine par un ajustement très serré et probablement par de la graisse. Plus tard elle est assurée par des joints en cuir. Cela explique une partie de la maintenance que les pompes à bras nécessitent.

Ce mouvement dans cette configuration monocylindrique induit un jet saccadé, obtenu en sortie d’une lance, en col de cygne articulé, fixée sur la pompe et orientable. Cette contrainte est partie résolue grâce à l’ajout d’un second piston. Le mouvement des deux pistons est alors alternatif, l’un remonte est aspire tandis que l’autre descend et refoule. On les dit en opposition de phases. Ceci permet un recouvrement des deux phases avec l’obtention au final d’un jet moins pulsé2On utilise aujourd’hui en instrumentation scientifique de précision des pompes haute pression à trois pistons. Le recouvrement de phases est encore amélioré et diminue d’autant les variations de pression..

Le mouvement alternatif des pistons est actionné grâce à un balancier manœuvré par plusieurs servants. Ce dernier se termine à ses extrémités par deux douilles qui permettent de glisser un levier en bois facilitant la manœuvre et permettant de multiplier le nombre de servants. Un autre servant dirige la lance fixe orientable.

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Schéma de fonctionnement d’une pompe à bras

Le premier piston descend tandis que l’autre remonte, chacun dans leur chambre cylindrique respective. Dans la première il se créée une pression qui ferme le clapet d’aspiration et ouvre le clapet de sortie. L’eau est dirigée en pression vers la lance. Dans le même temps le second piston remonte et créée dans sa chambre une dépression qui ouvre le clapet d’aspiration et ferme le clapet de sortie. L’eau du réservoir est aspirée vers le corps de pompe.

Un jet se forme en sortie de la lance fixe ou vers le tuyau armé d’une lance.

Puis le mouvement s’inverse. Une dépression se créée dans la première chambre tandis que la seconde est mise en pression. Entrées et sorties des clapets s’inversent également.

Dans le cas d’une pompe foulante/refoulante l’eau est aspirée non pas depuis le réservoir mais depuis le tuyau d’alimentation fixée à la pompe d’un côté par un raccord vissant et dont l’autre extrémité est plongée dans une source d’eau. Sur un autre raccord vissant est fixé un autre tuyau, armé d’une lance, qui va être établi vers le sinistre à combattre.

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Notes

Notes
1 C’est ce qu’on appelle l’exhaure, c’est à dire le détournement par puisage ou pompage des eaux d’infiltration des mines et milieux souterrains.
2 On utilise aujourd’hui en instrumentation scientifique de précision des pompes haute pression à trois pistons. Le recouvrement de phases est encore amélioré et diminue d’autant les variations de pression.