Les pompes
Al-Jazari et Taqi al-Din ont décrit des machines élévatoires d'eau plus particulièrement des pompes.
Les machines élévatrices d'eau d'Al-jazari
C'est dans la cinquième partie de son traité qu'Al-Jazari décrit cinq machines différentes pour élever l'eau d'un puits
Premier modèle du cinquième genre
C'est une machine qui peut élever l'eau d'un puits peu , d'un courant d'eau ou d'une rivière.
Description
La figure (A) tirée du traité d'Al-jazari , à laquelle on a ajouté les lettres de l'alphabet français pour faciliter l'explication. On distingue :
- Le puits duquel il faut puiser l'eau
- une écope (t) à cuiller dont la manche est (mh) est creusé en dégorgeoir, plonge dans l'eau. Cette écope est mobile autour d'un axe horizontal passant par l'extrémité de sa manche . Cet axe est monté sur deux étançons (k)et (L) fixés sur les berges du point d'eau . Cet axe porte une roue à lanternes (I).
- Un autre axe parallèle au premier (n) porte un disque denté vertical (e) et un disque segmentaire (s) qui porte des dents sur le quart de son périmètre. Les dents de la roue segmentaire s'engrènent avec la roue à lanternes , tandis que les dents de la roue dentée verticale s'engrènent avec une autre roue dentée (z) à axe vertical donc tournant dans un plan horizontal. On a ainsi un système d'engrenage droit.
- Sur l'axe vertical de l« roue (z) est fixé une barre d'attelage (hw)à laquelle l'animal est attelé.
Fig - A - Fig - B -
Mode de fonctionnement
Lorsque l'animal tourne , il entraîne avec lui la rotation de tout le système à cause des engrenages. L'écope plongée dans l'eau se remplit et se relève laissant passer l'eau dans sa manche à dégorgeoir. L'eau est ainsi déversée dans un canal approprié. L'écope retombe ensuite et plonge dans l'eau car les dents de la roue segmentaire ne s'engrènent plus avec la roue à lanternes . L'opération se poursuit tant que l'animal tourne.
Deuxième modèle du cinquième genre
Dans ce modèle représenté par la figure (B) Al-Jazari à quadrupler le rendement de la première machine en accordant à la première machine quatre roue segmentaire donc quatre écope . Nécessairement chacune des roues segmentaires porte des dents sur 1/4 de sa périphérie . Le premier sur le premier quart , le second sur le second quart et ainsi de suite . Dans ce cas pour un tour de l'animal on a 4 écopes qui vident respectivement leur contenue dans le canal.
Troisième modèle du cinquième genre
C'est une machine qui peut élever l'eau d'une hauteur de dix empans sans l'aide d'animal.
Description
La figure ci-contre montre les éléments de la machine
- le bassin d'eau (p e) alimenté par deux courants d'eau situés de part et d'autre du bassin.
- Une petite chambre monté en-dessous du bassin et qui reçoit l'eau de ce dernier par une petite ouverture (h) pratiqué dans son fond.
- un axe horizontal fixé dans cette chambre porte une roue à écope (R) et un disque denté(t) qui s'engrènent avec un autre disque horizontal(a) dont l'axe vertical traverse le fond du bassin et monte verticalement pour aboutir à un creux pratiqué dans un planchette horizontal. Cet axe porte un plateau (n) surmonté par la figurine d'une vache dont les pieds affleurent la surface du plateau. cette vache est attelé à une tige (k) fixée sur l'axe. Ce même axe porte un disque denté(b) qui s'engrène avec un autre disque vertical (q).
- Un axe horizontal porte la disque (q) et une roue à lanterne (d) dont une chaîne à godet s'enroule sur sa gorge.
Mode de fonctionnement
L'eau qui sort du troue (h) fait tourner la roue à écopes (R) qui entraîne avec lui tous les système d'engrenage . Ainsi le plateau tourne avec la figurine de la vache et la roue à lanternes (d) tourne à son tour et fait tourner la chaîne à godets . Ainsi les godets qui plongent dans l'eau se remplissent et montent pour se vider au sommet dans le canal (s) laissant la place à d'autre godets qui se remplissent à leur tour et le mouvement continu tant que le bassin principal est alimenté par l'eau.
Notons que la force motrice est l'eau et non pas l'animal . Ce dernier est un décor.
Quatrième modèle du cinquième genre
C'est une machine qui sert à élever l'eau d'un puits
Description
La figure ci-contre tiré du traité d'Al-Jazari montre les élément de la machine . On distingue:
- un système d'engrenage droit formé par les deux roues (t) et (p)
- l'axe vertical de la roue horizontal (P) porte une barre d’attelage (L) à laquelle est attelé l'animal(h).
- l'écope à cuiller (k d) avec un nouveau mécanisme
Ce mécanisme est le suivant :
- L'écope (k) est mobile autour d'un axe qui passe par l'extrémité supérieur de son bras (d). De plus ce bras est muni d'une petite manche (n) qui limitera le glissement de la petite tige (b) sous ce bras - L'une des extrémités de l'axe (aj) de la roue verticale(t) est mobile dans un trou (a) pratiqué dans une traverse tandis que l'autre extrémité (b) recourbée à angle droit passe au-dessous du bras de l'écope.
Signalons que (s) représente le puits et (e) la surface libre de l'eau
Mode de fonctionnement
L'écope étant plongée dans l'eau du puits on entraîne l'animal à tourner , le système d'engrenage tourne et l'extrémité (b) de la tige glisse au-dessous du bras de l'écope pour la soulever (c'est un genre de manivelle ). l'eau de l'écope coule dans le bras et se déverse dans le canal qui lui est approprié; l'animal aura effectué un demi tour. Au second demi tour la tige relâche l'écope qui retombe dans l'eau sous l'action de son poids. L'opération se répète tant que l'animal tourne.
http://sanjakdar-chaarani.com/sai-j3x/index.php/les-videos ( voir animation dans les vidéos)
pompe à deux cylindres
Cinquième modèle du cinquième genre
C'est une machine qui élève l'eau d'un puits vers une hauteur de vingt "zira'a" ( 1 -zira'a = 50 cm)
Al-Jazri dit : Cette machine peut être mise en action selon deux méthodes, la première consiste à utiliser une roue à aubes (h). Cette roue tourne sous l'action d'une chute d'eau dirigée vers ses aubes . Une des deux extrémités de son axe de rotation tourne dans un trou ménagé dans un bloc assez épaisse de bois et l'autre extrémité tourne dans un anneau (s) et porte un plateau concave de surface plane(q) muni d'un petit piton (f) (figure -A-)
Fig - A - Fig - B -
La deuxième méthode consiste à prendre une roue à ailettes (s); dont les ailettes inférieures plongent dans l'eau. Son axe de rotation porte une roue dentée vertical (e) dont les dents s'engrènent avec une autre roue dentée horizontale (L) . Cette dernière porte un petit piton (z) qui fait marcher la machine.
figure tirée du traité d'AlJazari Reproduction en trois dimension
animation réalisée par 1001 inventions
Description de la machine
C'est une pompe à deux pistons qui puisent l'eau du puits alternativement de sorte que le rendement de la quantité d'eau élevée pour un tour de la roue soit considérable.
La figure ci-contre montre les éléments de la machine:
- Un axe horizontal monté au-dessus de la machine porte une grande roue à ailettes (k) et un disque denté (m) qui s'engrène avec une roue dentée horizontal (y).
- Le corps principal est formé d'une chambre triangulaire en bois qui renferme les deux cylindres munis de leurs pistons.
- dans cette même chambre on trouve le mécanisme de fonctionnement des pistons. Il est formé :
a- d'un disque denté horizontale (w) porte à sa surface, proche de sa périphérie, un petit piton vertical. L'axe de rotation vertical du disque est mobile dans un trou ménagé au fond de la boîte. Les dents de ce disque , sortent à l'extérieur par l'un des côtés de la boîte pour s'engrener avec les dents d'un roue à axe horizontal (m).
b - Une lame rectangulaire creuse de cuivre (q) est munie d'une tige rigide du même métal. L'extrémité de cette tige est mobile autour d'un clou fixé au sommet du triangle formant la boîte. La fente de cette lame permet de faire glisser à son intérieur le piton du disque denté (w). De part et d'autre de cette lame et juste en son centre on a fixé un anneau à l'intérieur de laquelle pénètre un crampon épais. C'est à ce crampon qu'on attache la tige du piston. Chaque piston est formé de deux disques de cuivre et l'espace les séparant doit être enveloppé de chanvre (précision faite par Al-Jazari)
c- tuyaux d'aspiration et cylindres
La figure ci-contre montre ;
- le tuyau aspirateur (Rb) en cuivre, à base ouvert a un diamètre de 1 empan soit 22cm. la partie inférieure ouverte sort du fond de la boîte et plonge dans l'eau à puiser.
- deux soupapes (J) et (d) qui s'ouvre d'un seul côté sous l'action de la pression de l'eau aspirée ou refoulée .
- Un cylindre (A) de longueur 1empan et demi est fixé sur une génératrice de ce tuyau en un position tel qu'il englobe les deux soupapes. Le piston (s) déjà décrit glisse librement dans son cylindre. L'anneau (h) fixé à l'extrémité de cette tige doit être accroché au crampon de la tige creuse.
Notons que les deux cylindres d'aspiration sont prolongés par deux tuyaux (f) et (z) qui se raccordent en une seule sortie
Mode de fonctionnement
La machine étant montée, on actionne une chute d'eau sur les ailettes de la roue pour entraîner sa rotation. Le disque (m) tourne entraînant la rotation du disque (h) dont le mouvement de rotation se transforme en un mouvement sinusoïdal à cause de la manivelle à coulisse formé par la tige creuse (q) et le piton qui glisse à l'intérieur de sa fente. Ceci se fait de la façon suivante: lorsque la tige longe le diamètre du disque (w) rien ne se produit mais dès qu'elle passe à l'extrême droite ou à l'extrême gauche l'eau est aspirée par l'un ou l'autre des deux cylindres qui plongent dans l'eau . En effet, dans le cas de la première figure le piston de gauche est refoulé jusqu'au fond de son cylindre, tandis que le piston de droite se trouve à l'extrémité de son piston. Dans ce cas l'eau est aspirée par le tuyau (b) à travers la soupape (J) qui s'ouvre sous l'action de la pression de l'eau , tandis que l'eau du cylindre (T) est refoulée à travers la soupape supérieure.
Ainsi l'eau et refoulé alternativement par les deux pistons et déchargée dans le canal approprié.