CHAPITRE XXXYIII POMPES DE MINES

BIVSEHBLB BE L'APPAREIL

807 — UépélUions. — Nous suivrons, pour Kétude des appareils d'épuisement, le même ordre que pour rexlraclion, en (!(■crivant en premier lieu la pompa qui sei-t à eïfectuer rélévatinn de l'eau, et réservant pour le chapitre suivant l'examen Aixmoteur destiné à la mettre en action.

Les pompes de mines appartiennent à. deux types fondamentaux, suivant qu'elles sont disposées en une seule travie ou en réponiions.

Dans le pj'eniier mode, un tuyau uiùq^e amène les eaux, sans discontinuité, du fond au jour. Dans le second (fîg. oS5), la hauteur est fractionnée en plusieurs travées, marquées par autant de bâches, eutre lesquelles fonctionnent des pompes distinctes. Chacune d'elles prend l'eau dans la bâche où vient de l'ameDer la pompe inféiieure, et l'élève jusqu'à celle qui forme le pied de la pompe supérieure.

L'étahliasement des pompes en répétitions apporte évidemment une grande facilité, m permettant de réduire à volonté la hauteur effective de chaque appareil, qui est ordinairement de 50 à 100 mètres, et, le plus souvent, de 60 à 70 mètres. Mais, en revanche, il a l'inconvénient de multiplier, en même temps que le nombre des pompes distinctes, celui des organes qui les constituent, c'est-à-dire, à la fois, leur prix coulant, leur entretien, et les chances de déran-

l^l'tllSbHRNT.

gement De plus, toutes les pompes sont naturellement obligées d'aller du mi}me train, et de se régler, pour cela, sur la marche de la plus mauvaise. Chacune d'elles, en effet, ne saurait élever plus d'eau, "qu'il n'en arrive à son pied, et, d'autre part, elle ne doit pas non plus déverser dans la bâche supérieure, un débit plus grand que n'en peut extraire la pompe qui lui fait suite, sous peine de produire sur ce point une accumulation pleine d'inconvénients.

Le principe de ta pompe unique évite ces divers inconvénients, mais, en revanche, il détermine des pressions gigantesques, me* surées par autant d'atmosphères que la hauteur de la mine comprend de décamètres. Au contraire, avec les répétitions, le bief inférieur reprend, a chaque bâche, la pression baromélrique f). Ce type, qui a pris en Angleterre une certaine extension, s'est peu répandu sur le continent. Cependant, on en peut citer des exemples remarquables. La pompe Saint-Pierre du Creusot présente une colonne d'eau de 553 mètres de hauteur; à la pompe Sainte-Marie (Montceau-les-Mînes), une première répétition de 30 mètres est suivie de la pompe principale de 390 raètres(*) ; aux salines d'Ulsang, près Berchtesgaden (Salzkammergul), on élève d'un seul coup 370 mètres, ce qui est beaucoup plus encore que dans le cas précédent, car, au lieu d'eau pure, il s'agit de saumure concentrée, qui détermine une pression de 46 atmosphères.

(■] Principe analogue A celui qui ■ éié présenté, bien que d'une manière ibslraite, pour l'extraction, au point de vue de la trop grande surcharge des cdbles {page 5, noie).

(■) Audemsr, Mémoire lur la machine d'ipuitenuiil intMatr de UonUeatt {Bull, min., 2*. 1, 437).

TOMPES DE MINES. a^i

908 — Pompes aipirante, foulante, élévaloire. — Les pompes peuvent se classer suivanl un point de vue absolument difîorent, relatif à leur mode d'action. 11 en emte, sous ce rapport, ti-oi? types fondamentaux que l'on désigne sous le nom de pompes aspirante, foulante ou éléoatoirc. Elles sont représentées théoriquement par les figures scJiomatiques 584, 585, 586, 587, sur lcsqueili>s on a adopté la comenfion de représenter toutes les soupapes comme ouvertes à la fois, afin de montrer le sens de leur jeu, bien que cette simultanéité soil, bien entendu, inadmissible.

Dans la pompe aspirante (fig. 584), le piston P tend à laisser le vide au-dessous de lui, dans l'espace qu'il engendre par son ascension. L'eau y pénètre donc, en soulevant le clapet a, en raison de la pression atmosphérique qui s'exerce sur la surface libre du bief inférieur A. Mais l'élévation qu'elle atteint ainsi ne saurait dépasser 10 mètres, et reste mâme, dans la pratique, sensiblement inférieure à cette limite. En même temps, le piston soulève l'eau qui le surmonCe, et dont le poids maintient la soupape b appliquée sur son siège. Ce liquide se déverse par la tubulure fi, dans une bdclie prépai-ée pour le recevoir.

Lorsque le piston P redescend, le clapet a retombe sur son siège, en raison de son poids et du refoulement de l'eau. La tension ainsi développée soulève la soupape 6, ce qui permet au piston do redescendre, traversé par le mouvement relatif à.e l'eau, qui est, en réalité, stagnante dans le corps de pompe. Le système est alors prêt pour donner un second coup double.

OOS — Dans la pompe foulante (Qg. 585), le piston P, laisse, en moulant, le vide au-dessous de lui. La pression du bain dans lequel est plongé le pied de l'appareil ouvre le clapet a, , et l'eau de ce bief A, remplit le cylindre. Pendant ce temps, le poids de la colonne II,, actuellement immobile, maintient fermée la soupape fc,.

Lorsque le piston redescend, il applique a, sur son siège, et, ouvrant i,, il refoule toute la cylindrée dans la colonne B,, en f'ori^ant la masse liquide qui la remplit de s'élever en coaséquenrc.

940 — . Avec lo pompe élévatoire {flg. 586), l'ascension du pis-

ton Pj a pour résultat de fermer le clapet 6, et d'élever, dans la colonne B,, la cylindrée qui remplît actuellement le corps de pompe. Pendant ce temps, l'eau de la bdche remplit le vide engendré, en s'întroduiaant par l'orifice <h.

Pnmpc roulante [diierimnic schfmiliquf).

Quand P, redescend, le clapet a, retombe

sur son siège, et, en même temps, 6,, en

s'ouvrant , permet ce mouvement du piston à travers l'eau sta-

Pninpc éléraloirc i piston (iliagrainme'iliemjKqu

gnante. Telle est la pompe élévatoirc à piston creux.

' Hais elle peut èli-e également à pislon plein {fig. 587). Dans ce second cas, le piston P', relève en montant toute la cylindiée dans la colonne B',, en ouvrant la valve b\. En môme temps, œtle compression maintient a\ appliqué contre son siège.

A la descente, le poids de la colonne referme b\, et l'cati de la bâclie vient remplir le corps de pompe, en ouvrant par sa pression le clapet o',.

9ffl — D'après cette description élémentaire, on reconnaît du suite que le râle de la pompe aspirante ne peut être, dans le» mines, qu'extrêmement effacé. En effet, nous avons dit que sa hauteur doit rester inférieure à 10 mètres, qui forme, en nombre rond, la mesure de la pression de l'atmosphère. Ce etiiffre serait évidemment illusoire relativement aux profondeurs ordinaires, et, d'autre part, un pareil fractionnement en répétitions d'une hauteur importante ne se présente même pas à l'esprit. Il semblerait donc que ce type n'a rien k voir dans la question qui nous occupe. Cependant il a un rôle à y jouer, restreint, mais bien déterminé.

On est, en effet, dans l'usage de commencer par établir au fond une première répétition o«p(ran(e et élévatoirc. Elle estfoi luéii d'une pompe aspirante (fig. 584), dont le claf et dormant est élahli à -i ou 5 mètres du puisard. Le piston creux élève ensuite, sur 20 ou 50 mètres, les eaux qui l'ont traversé, et c'est à partir do celle bâche de déversement que l'on installe la pompe de mines pioprement dite; soit d'un seul jet, soit en répétitions d'une importance plus notable que la précédente; soit élévatoire, soit foulante. La raison de ce dispositif est la suivante.

On voit qu'il devient alors aisé de retirer du corps de pompe le piston, et de l'y réengager, en facilitant au besoin son introduction par un léger évasement du tube en forme d'entonnoir. De ménu' on peut, après avoir retiré le piston, aller saisir, par sou anse, le clapet dormant avec un crochet,etle sortir par la partie supérieuri', pour le redescendre ensuite sur son siège à l'aide du raémc procédé. De cette manière, il devient facile de visiter et de nettoyer ees organes ; tandis que les types ordinaires rendraient souvent iuexéeu-

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tables le démontage et la visite de cette chapelle, exposée par le niveau de son installation à se trouver noyée.

Quant au choix à faire entre les deux types essentiels, qui devront constituer la partie prépondérante de l'appareil, on pourra, dans certains cas, trouver un motif suffisant dans cette circonstance, ([ue Tefiort à exercer sur l'eau se développe, pour la pompe foulante, dans le mouvement descendant du piston, et, pour le système élévatoire, pendant sa course ascendante. Nous verrons, par exemple (n** 933), que cette considération impose absolument ce dernier mode pour les pompes d'avaleresse.

918 — Allure du fonctionnement. — Une recommandation commune à tous ces appareils consiste à les mener avec une douceur diamétralement opposée à la rapidité, tous les jours croissante, du service de l'extraction. On sait, en effet, que les résistances passives qui prennent naissance dans le mouvement des liquides augmentent à peu près comme le carré des vitesses. Il faut donc, d'une part, conduire le mécanisme avec une certaine lenteur, et, en outre, donner aux conduites et à tous les passages offerts à l'eau une section suffisante. La vitesse varie, en effet, en raison inverse de celte section, et, par suite, les résistances en raison inverse de la quatrième puissance de ses dimensions transversales.

On trouve un second motif pour aller lentement, dans la nécessité de donner aux clapets le temps de s'ouvrir et de se refermer. Us n'y sont en effet sollicités, en général, que par l'effort indirect de l'eau, et non par des liaisons géométriques. On risquerait donc, en surmenant le moteur, de voir l'eau filtrer à travers des orifices, dont le clapet devrait être déjà refermé pour s'y opposer, mais n'a pas encore eu le temps d'atteindre son siège.

L'allure varie, en général, depuis 3 ou 4 coups doubles par minute jusqu'à 7 ou 8, bien qu'elle ait été poussée jusqu'à 10 ou 12 coups, ce qui constitue un excès, admissible seulement dans les pompes d'avaleresse. La vitesse d'élévation de l'eau dans les colonnes ne doit pas dépasser 0",30 à 0",40 par seconde. Celle des tiges peut atteindre 1",50 ou 1",75 lors de leur ascension, mais doit rester inférieure à 1 mètre, pendant qu'elles redescendent en

foulant sur l'eau. 11 convient cependant d'ajouter que nous signalerons, dans la construction des plongeurs et des clapets, divers dispositifs, introduits récemment en vue de permettre une certaine accélération des mouvements.

913 — En supposant la machine et les pompes dans de bonnes conditions, on peut espérer retirer en eau élevée 70 7o du travail absolu de la vapeur.

Indépendamment de ce rendement dynamique^ il faut, en même temps, envisager le rendement géométrique^ c'est-à-dire le rapport de l'eau réellement extraite par coup de piston, au volume théoriquement engendré par le mouvement de ce dernier. Ce rapport se tient en général aux environs de 0,75. On réalise pourtant aussi des valeurs sensiblement plus élevées.

On a môme annoncé exceptionnellement des rendements géométriques un peu supérieurs à l'unité. Celte circonstance, qui serait un contre-sens pour le rendement dynamique, d'après le théorème des forces vives, n'est pas inadmissible pour le rendement géométrique, tout en restant assez paradoxale. Elle s'explique par des défauts de fermeture de soupapes en temps utile. Il peut arriver alors que, les deux ouvertures se trouvant libres en même temps, le cylindre soit traversé de part en part par un véritable courant, dont le débit n'a plus alors une relation nécessaire avec le volume de ce corps de pompe, comme si l'eau s'y trouvait rigoureusement confinée par la fermeture des cloisons au moment voulu.

944 — Machine- cabestan. — On annexe ordinairement aux pompes de mines un engin spécial destiné à faciliter leurs réparations, car les pièces à manœuvrer sont lourdes et encombrantes. Il porte le nom de machine-cabestan.

La plupart du temps il consiste, en effel, en un cabestan, sur les bras duquel on met autant d'hommes qu'il est nécessaire.

Dans les grands appareils d'épuisement, on préfère l'emploi d'une machine à vapeur spéciale avec bobine et câble plat. A la belle pompe Saint-Laurent du Creusot, deux bobines déroulent en même sens (à l'inverse de ce qui a lieu dans les machines d'extrac-

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tion) deux câbles plats d'inégal calibre. Le plus gros sert à descendre les pièces, et l'autre, les hommes qui les accompagnent dans ce mouvement très lent, afin de le surveiller et de prévenir toute avarie.

Il est également nécessaire d'installer une descenderîe d'échelles dans le puits des pompes, avec des paliers à tous les points où la surveillance et les réparations seront directement nécessaires. Le puits doit être, en outre, aussi dégagé que possible de tout encombrement inutile, afin de faciliter les opérations.

Quand la pompe a été réparée à sec, on a soin, à moins d'empûchement, de la réamorcer en versant de l'eau par la partie supérieure, pour éviter les mouvements désordonnés qu'elle tendrait à prendre en fonctionnant à vide.

En dehors de ces grandes réparations, le service périodique des pompiers doit être réglementé avec soin, et placé sous les ordres d'un chef pompier responsable et expérimenté.

Après cette description d'ensemble, il nous reste maintenant à passer en revue les diverses parties de ce vaste appareil, en indiquant les principales variantes dont chacune d'elles est susceptible.