DÉTENTE

814 — Généralités, — L'application de la détente aux machines d'extraction (*), en vue de réaliser l'économie du charbon (*), prend tous les jours plus d'importance. 11 ne sera peut-être pas inutile de faire remarquer, à ce sujet, qu'on ne se préoccupe pas toujours assez des quantités de vapeur dépensées dans les manœuvres sur les clichages, qui sont cependant du même ordre. Les combustibles brûlés sont d'ailleurs presque toujours de mauvaise qualité, car les houillères s'attachent à consommer elles-mêmes

(') Ledoux, Mémoire sui* l'emploi de la détente dans les machines d'extraction {Annales f 7*, XVI, 321). — Audemar, Détente dans les machines d'extraction (Bull, min., 2% H, 569). — Rossigneux {Bull, mm., 2*, YIII, 789). — De Quillacq, Note sur les machines d'extraction à détente automatique {Bull, min., 2*, XI, 907). — CRM, 1879, 84, Griot ; 157, Martin. — Béer, Note sur l'économie de combustible dans les machines d'extraction {Rev. univ, d, m. et u., 1'*, XXIX, 415). — Dechamps, Emploi de la détente dans les machines d'extraction (Rev» univ. d. m. el u,, 2*', XI, 470).

(*) Les expériences exécutées sur la machine du puits Bruhon (Kladno), par M. Riedler, professeur à l'École polytechnique de Munich, ont accusé, de ce chef, une économie de 40 %. (Habels, RapparU du jury international de CExposition de 1878, groupe VI, classe 50, page 159).

146 EXTRACTlOiN.

les produits que le commerce accepterait diiliciiement^ en raison de leur teneur en cendres ou en pyrites.

Une difficulté capitale a entravé pendant longtemps le développement de la détente, et, même encore après les remarquables perfectionnements dont cette matière a été l'objet, on rencontre sur certains puits, armés de machines à détente perfectionnée, le mécanisme calé, et le mécanicien marchant en pleine pression.

Les conditions de ces moteurs sont, en effet, bien différentes de ce qui se passe siir les locomotives, par exemple. Avec ces deraières machines, le mécanicien qui, après un parcours en palier, doit augmenter ou diminuer sa puissance, pour gravir une rampe ou descendre une pente, dispose de tout le temps nécessaire pour sa manœuvre. Elle consiste, en premier lieu, à fermer le régulateur (*), en allégeant ainsi la pression sur le dos du tiroir et, par suite, le frottement de ce dernier sur sa glace. Le mécanicien peut dès lors manœuvrer son levier de détente, en déplaçant le tiroir qui lui obéit sans difficulté. 11 rend ensuite la pression dans la boite à vapeur. La durée nécessaire pour ces opérations est négligeable vis-à-vis de celle du trajet, et Ténorme masse du train fait fonction de volant, pour entretenir la vitesse pendant le temps où l'action motrice se trouve suspendue. En outre, ces manœuvres ne sont qu'accidentelles.

Dans le moteur d'extraction, au contraire, la course est d'une extrême brièveté, et la manœuvre du mécanisme de détente s'y doit cependant répéter deux fois de suite. 11 est, en effet, nécessaire, pour les manœuvres sur les clichages, qui s'opèrent souvent sans équilibre en raison de la mollesse de l'un des câbles, d'avoir la machine bien en main, avec toute sa puissance. Le mécanicien doit donc se remettre en pleine pression avant l'arrivée, après s'être mis en détente à la fin de la mise en train. Or les masses en mouvement sont incomparablement moindres que sur les chemins de fer, et, dans le parcours vertical, le ralentissement dû à la pesanteur se fait sentir d'une manière bien plus directe encore que l'effet des

(1) On désigne sous ce nom, qui peut prêter à ambiguïté, la valve qui seil à éti*anglcp, ou à former complètement, la communication entre la cliaudièrc et la vapeur.

résistances à la traction sur les voies ferrées. Oh manque donc, à la fois, de temps et de masse régulatrice, pour opérer comme dans le cas précédent^ et quant à la manœuvre direcle du tiroir sans • fermer le régulateur, elle deviendrait, en général, absolument impossible, en raison de l'énorme puissance de certaines machines et des grandes dimensions qui en sont la conséquence.

L'emploi de moyens détournés était donc nécessaire pour rendre pratique cette opération. On a, sous ce rapport, le choix entre trois principes distincts : la détenle à la main, la délente au régulateur, la détente automatique.

815 — Détente à la main, — Dans le premier mode, on se propose d'alléger, pour le bras du mécanicien, la manœuvre de la distribution, autrement que par le procédé qui vient d'être reconnu inacceptable.

On peut d'abord, en laissant au mécanisme toute sa résistance, sans chercher à l'atténuer, développer, en antagonisme, une puissance auxiliaire mise à la disposition du mécanicien pour surmonter cet obstacle. Celte solution est elle-même susceptible de formes diverses que nous énumérerons plus loin (n® 820), et dont la plus caractéristique est le servo-motcur.

On peut, en second lieu, avoir recours aux tiroirs équilibrés (*), sur la surface desquels les pressions se compensent, de manière à ■ réduire, dans un rapport notable, le frottement qui est proportionnel à leur résultante, en ne laissant à cette dernière que la valeur nécessaire pour l'élanchéité de la distribution.

On peut enfin disposer l'organisme lui même de fa distribution en vue de couper la vapeur, ou, du moins, de l'étrangler notablement, pendant la plus grande partie du déplacement qu'il s'agit d'effectuer à la main, en rétablissant automatiquement la pression lorsque ce déplacement n'a plus qu'à se terminer sur une très faible étendue. De cette manière, la capacité de travail que l'on peut

(*) Système Heusser, avec le tiroir à piston, au puits Sainte- Hortense de Lalle. — Système Schivre, avec une distribution à robinets (Mémoires de la Société des ingénieurs civile, 3% IX]. — Schivre, Études sur les tiroirs équilibrés^ lions, 1885. — Détente Rossigneux [CRM, 1878, 62).

attendre du bras de l'homme suffit pour effectuer la manœuvre C'est le but que s'est proposé M. Audemar ('), en combinant d'une manière très ingénieuse (fig. 553) la coulisse de Stephenson et le manchon à bosse.

Le principe de la détente à ta main jV, T[|*=^-^3, présente les avan-

\ Il --iri»5k^f^^^^^ I T? tages que l'on peut

1 •"AC'^^^rn^ f* q ^^^^^^ évidemment atten-

■f \\ '/ 1\ / dre de l'intervention

raisonnée de l'homme, appréciant avec son intelligence les effets à produire.

Mais , d'un autre cdté, le mécanicien d'extraction a déjà une énorme responsabilité. Son attention est constamment soutenue et, par cela seul, fatiguée. On doit donc éviter, autant que possible, d'y ajouter aucune autre préoccupation. En outre, les machinistes répugnent d'ordinaire à l'emploi de la détente, si on ne les y porte pas à l'aide d'une surveillance étroite, ou de primes proportionnelles aux économies de combustible qu'ils réalisent. De là une certaine tendance à l'emploi des moyens mécaniques indépendants du mécanicien.

Fig, 53S. Dc'Uii

818 — Dëtaite au régulateur. — La détente au régulateur (*) forme, en quelque sorte, à cet égard, un intermédiaire. Elle ne

(I) ]c n'si pas besoin d'iverlJr que Je ne «aurais entrer ici dans dea détails descriplifs, qui appartiendront au Coure de machine» destiné à faire suite à ce Cour* dtxptoilalion det minet, et qui forme la seconde moitié de mon enseignement à l'Ëcole supérieure des NincE. Les coniidéi'alions générales coniprisea dans ce chapitre, qui ont une très grande importance, supposent cbei le lecteur la connaissance préalable de la nuchine i lapeur, un moins dans ses grandes ligues. Elles sont seulement destinées i préciser les conditions de l'appropriatioD spéciale de ce moteur au service de l'extraction dea mines.

CI CHU, 1870, 157. — Tht Engineer, S5 cMitobre 1878, 390; 3S juiUet 1881, 50. — Engineering. 28 filvrîtr 1870, 178.

NOTEDIl D'EXTRACTION. IM

suppose plus, comme la précédente, l'application el la volonté d'un élre intelligent; et cependant elle se modèle incessamment et avec fidélité sur les circonstances variables du régime de la ma-

chine, en raison de la sensibilité du modérateur, sans présentei l 'inflexibilité de la détente automotrice.

Plusieurs machines d'extraction out été déjà munies de ce

150 KXTRACTIO.^.

syslème par M. Béer de Jemeppc en 1871 ('), et, depuis lora, par

MM. de Quillacq (fig. 554, 555, 556) {*), Sulier, Carels, Morris, etc.,

(*) Hôte sur rfconomie de rombuslible dans les macliinca- d'eilracllon (Hev. urniv. rf. IN. e(K.,1871.*15j.— Enjfinemn?, 13 décembi-c 187g. 477.

[*) Cetre machioe a È\È consti-urte par les ateliers de Quillacq. pour le puits Saint-Louis d'Aniche. La diati'ibulion s'opère ù l'aide de quaire soupapes, mnnceuvrées au moyen d'un système brereté, à coulisse, de (iooch- Elles sont i-éparties deux par deui à chaque

à l'aide de régulateurs à boules, et même (') de modérateurs hy-

fig. 536. Hacbine d'olnclion de Quillacq. Dèlenle au n^Uteur (coupe IranirenalB).

draulîques. L'appareil à force centrifuge, qui est, de beaucoup, le

eilrémité du cylindi'e. i*9 rlapels d'admiasion sont seuls influencés par le régulateur de vitesse. Pour le cas où le momenl moteur vieitdi-ail * clianger de algue, p«r suite d'une trarialion dans l'enlerage ou d'un réavalement, ces dernières soupapes cesseraient de se lever et celles d'échappement deviendraient des clapets d'aspiration d'uir. Ce fluide se comprïmerail alors deiTiére te piston, en créant une insistance. Pour limiter sa tension et permettre son échappement, on a disposé des soupapes de sllrelé aux eiln:milés de la course.

I«s principales dimensions sont les suivantes :

Piston, diamètre O-,»*)

— course I",â00

Soupapes d'admission, diamètre 0*,340

— — levée 0-,028

— d'échappement, diaméli'e 0",Î00

— — levée 0-,035

Tige du piston, diamètre 0-,l!0

Arbre, diamètre au milieu 0',t20

— auï tourillons 0".ôOO

Longueur des tourillons 0".500

Bras de manivelle 0".80O

Diainèlre du volant 3",500

— Cït)ndi*e de freiu 0",350

— cKbIe rond d'aciei-. , 0-,04S

-- tambour conique, petite base *",300

— — grande base fJ'.TOO

('] Comme i Sacré- ladamc.

plus employé, met de lui-même en pleine pression aux extrémités, par la chute de ses boules due à la lenteur du départ et de l'arrivée. A la vérité, le ralentissement qui précède la fin de la course présente ce contresens d'augmenter l'admission, au moment où il s'agit précisément de laisser éteindre la force vive. Mais il faut remarquer que la valve d'admission se trouve alors fermée ou étranglée par le mécanicien, pour préparer l'arrêt.

Il est toutefois nécessaire de mettre à la disposition de ce dernier un moyen de caler le régulateur à boules, lorsque, pour un motif quelconque, il veut marcher en pleine pression pendant toute la durée de Tascension. C'est notamment ce qui arrive quand il doit monter des hommes, quoique le ralentissement réglementaire de l'allure en pareil cas suffise ordinairement, en mettant les boules à bas.

La commande par le modérateur doit, autant que possible, s'appliquer à des organes légers, particulièrement des distributions à déclics, comme celles qui sont sorties des ateliers de Quillacq. En même temps, ce régulateur doit être puissant, pour posséder la force indispensable à ces manœuvres ; et d'une sensibilité modérée, le volant suffisant normalement à l'uniformisation de la révolution. Sans cela, un régulateur trop susceptible se maintiendrait dans un état d'agitatioji perpétuelle.

817 — Détente automatique. Le troisième moyen d'action est la détente automatique. Il présente deux variantes distinctes, suivant que l'on se contente d'une détente fixe, qui est en général du tiers ou du quart, ou que, en vue de réaliser une solution plus satisfaisante, on exige une détente variable, capable de s'adapter aux changements qu'éprouve la résistance pendant l'ascension.

Dans le premier genre, on peut citer la détente de Bourcc (*) ou celle de Scohy (*). Pour cette dernière (fig. 537), il suflît d'imaginer une distribution dont l'admission et l'échappement soient réglementés par des organes distincts. L'aménagement de la vapeur est

(') Timmcrinaiins, Machines (Textraclion, 1877, Bruxelles^ p. 52. {*) Notice sur la détente Scohy, Hons, 1870.

MOTEUR D'EXTRACTIOa. 153

réglé par un mécanisme ordinaire, qui découvre, ou vient masquer les lumières destinées au passage de ce fluide. Seulement, à cer> tains points de la course des cages, voisins des estrémités , des taquets automoteui's ouvrent à la vapeur une entrée directe, en aval du point où elle est coupée, dans les lumières, par la distribution normale. Le cylindre se trouve ainsi alimenté en pleine pression, bien que le mécanisme de détente continue d'exécuter ses mouvements, mois en arrière du point d'entrée actuel de la vapeur.

Fig. 537. Mienlï Scoh].

Ce principe a été varié de difTérentes manières, et l'on a même introduit des moyens de réglage, pour modifier à volonté l'instant de la mise en pleine pression. Par exemple ('), une vis actionnée par la rotation promène en ligne droite un écrou, qui vient engager la détente au bout d'un nombre de tours variable, d'après la position initiale qu'on lui donne à volonté sur le noyau fileté. D'autres fois ('), le même résultat est obtenu à l'aide d'une cataracte hydraulique, que ic mouvement de la machine remplit d'une manière variable à volonté.

(■) Machine construite par \e% atcliei-s de Harcinelle et Gouillel, poiir le puits Piges de Sacré-Madame [The Engineer, 10 septembre ISSO, 106). (*) Machine d'eitraclion de 1000 mitres du pulls A.dalbert de Pnibram (£njrin#»-

rtng, M Juin 1X77, 4il).

ii.'^^--.

818 — te second type est représenté principalement par l?i détente Guinolte (*), dont l'ingénieux dispositif a été varié par son auteur de bien des manières différentes. En faisant abstraction de ces modifications de Torganisme de distribution, le principe fondamental est le suivant.

M. Guinotte adopte, pour plus de simplicité, le tambour cylindrique avec le câble rond. L'enlevage est donc variable à chaque tour en raison de Tenroulement. Si Ton calcule le travail nécessaire pour chacun des coups de piston successifs, on en peut

Kig. 538. De lente Guinotte.

déduire le degré de détente qui lui correspond, pour égaliser la puissance et la résistance. Une came, qui a reçu le nom de sabre (fig. 538), est mise en rotation par une vis sans fin manœuvrée par la machine. Son profil est déterminé par points, de manière à mettre, à chaque instant, le levier de distribution exactement au point voulu.

: On reproche à ce système, outre une grande complication, sa précision même, qui le met en discordance pour la moindre variation de Tenlevage ou de la profondeur. On se trouve, par exemple.

(*) Guinolte, Étude sur la délente variable dans les machines d'extraction^ Nons, 1871. — Herdner, Étude sur les distributions par tiroirs dans les machines d'extraction et pai'ticulièrement sur le système Guinotte [Annales, V, XU, 5). — Petau, Machines i vapeur d'extraétiou du système Guinotte {Publication industrielle d'Armengaud, 1876]. — Gbansselle [CRM, septembre 1876, 21). — Pichault [Annales industrielles, iaavier 1874). -^ DwelsliauTei*s-Dery {Rev, unit, d. m. et u., I", XXXIV, 160). — Timmermanns, Étude sur la machine d'extraction à détente, p. 36 et 50.

dans la nécessité de changer de sabre, lorsquHl s'agit d'extraire successivement à divers étages.

Quant au choix à faire entre ces deux modes essentiels d'emploi de la détente automatique, on admet en général que, pour peu qu'un appareil d'extraction soit convenablement équilibré, une détente fixe est préférable en raison de sa simplicité, et on la prend inférieure à 1/2, pour que l'un des cylindres, au moins, reçoive de la vapeur dans toutes les positions du système, et que l'on puisse toujours démarrer. D'ailleurs cet équilibre approximatif s'obtient aisément sur les bobines, avec les câbles d'aloès qui présentent une grande épaisseur régulatrice, quoique moins facilement avec l'acier.