pompe à taureau

Une pompe "bull" est une machine à vapeur monocylindre à action directe couplée à un mécanisme de pompe, le cylindre à vapeur étant monté verticalement au-dessus de la tige de pompage. Le moteur convertit la pression de la vapeur en un mouvement alternatif mécanique, qui entraîne la tige de la pompe de haut en bas. Le nom dérive de la course caractéristique puissante et délibérée de l'ensemble, ressemblant à la poussée d'un animal. Contrairement aux unités moteur et pompe séparées connectées par courroies ou engrenages, la pompe "bull" intègre les deux fonctions dans une seule pile verticale, ce qui la rend compacte et efficace pour les applications stationnaires comme l'assèchement des mines, l'alimentation des chaudières et les systèmes d'eau d'usine.

Le cylindre à vapeur est situé directement au-dessus du cylindre de la pompe, avec une tige commune traversant les deux. Lorsque la vapeur entre dans le cylindre au-dessus du piston, la pression force la tige vers le bas, prolongeant la tige de la pompe en dessous. Cette course descendante aspire l'eau dans la chambre de la pompe par la soupape d'admission tout en expulsant l'eau par la soupape de refoulement lors de la course ascendante. Le piston se lève ensuite lorsque la vapeur s'échappe et est remplacée par une nouvelle charge, complétant le cycle. Ce couplage mécanique direct signifie qu'aucune énergie n'est perdue par transmission; chaque livre de pression de vapeur se traduit par une force de pompage.

Variantes et limites pratiques

Les pompes "bull" ont été construites dans des tailles allant des petites unités d'atelier traitant peut-être 500 gallons par heure aux moteurs industriels massifs pompant 10 000 gallons ou plus. Les matériaux et la construction variaient: l'extrémité de la pompe était généralement en fonte chemisée de laiton, tandis que le cylindre à vapeur était en fer avec des soupapes à champignon en bronze ou en fonte. Les premiers modèles utilisaient des tiroirs plans; les conceptions ultérieures employaient des tiroirs en D ou des tiroirs à piston pour une meilleure distribution de la vapeur. Elles fonctionnaient à des pressions modérées, généralement entre 40 et 100 livres par pouce carré, car le monocylindre n'offrait aucun équilibre et une pression élevée créait des vibrations excessives et une usure des boulons de fondation.

La conception à simple effet imposait un plafond pratique à la course et à la vitesse. Parce que la pompe ne délivre que sur une seule course, le temps de cycle ne peut pas être réduit en dessous de ce que le débit d'admission de vapeur permet sans perdre en efficacité de pompage. La capacité de la chaudière devait être soigneusement adaptée à la demande du moteur; une chaudière sous-dimensionnée provoquerait une chute de pression sous charge, privant le moteur. Les tiges de pompe exposées aux éléments nécessitaient un entretien régulier des garnitures pour éviter les fuites d'eau au niveau des joints de tige.

Les pompes "bull" ont dominé les travaux de pompage stationnaires du milieu des années 1800 au début des années 1900, en particulier dans les houillères où elles déplaçaient l'eau qui, autrement, inonderait les excavations. Elles ont progressivement cédé la place aux moteurs compound, aux unités duplex (deux pompes à simple effet en tandem) et finalement aux pompes centrifuges entraînées par moteur électrique. Cependant, des exemples sont restés en service sur des sites éloignés et dans des installations industrielles patrimoniales bien au-delà du XXe siècle, appréciées pour leur fiabilité et leur capacité à fonctionner avec une assistance qualifiée minimale une fois mises en marche.