FERMETURE

f 06f — Le problème de la ventilation présente deux parties distinctes : Tétude, que nous venons de parcourir, du meilleur parti à tirer du courant d'air pour la sécurité de la mine, et, en second lieu, celle des moyens de mise en mouvement de ce courant. 11 existe, à cet égard, deux classes de procédés : Taérage mécanique et Taérage sans machines. La première fera l'objet du présent cha pitre (*).

Le ventilateur de mines s'installe au débouché d'un puits ou d'une galerie. On y établit une fermeture, afin de ne permettre la communication de l'intérieur avec l'extérieur qu'à travers le mécanisme. Il est préférable de disposer ce dernier, non pas directement sur l'orifice, mais à 10 ou 20 mètres à côté, à l'extrémité d'une courte dérivation. Dans ces conditions, la violence d'un coup de feu, qui s'exerce surtout dans le sens direct, emporte la fermeture, que l'on a soin précisément de faire très légère. Il épargne ainsi d'autant mieux la machine.

(*) En France, rensemble des exploitations a employé, en 1880, pour la ventilation souterraine, environ 4330 chevaux-vapeur, répartis en 152 machines {Statistique minérale pour 1882, p. 27). En Belgique, cette force était, en 1879, de 13040 chevaux, pour 381 machines d'aérage.

Fig. eei. Feimi

430 AÉaAGE.

106Z — Il existe des fermetures mobiles, pour le cas où le puits d'citraction doit servir à l'introduction de l'air, actionné par un ventilateur foulant. La cage enlève alors cet obturateur sur son toit, au moment de la sortie, pour lui substituer son propre plancher, pendant qu'elle repose sur le clichage.

Dans te système Briart, on proid des précautions spéciales pour le passage du câble, dont les balancements tendent à scier cette cloison en déterminant, en outre, une usure rapide du câble. A cet efTcl, on renferme ce dernier dans une gaine mobile, qui participe à ses oscillations, en jouant à coulisse dans la cloison fixe (Gg. 662). Cet ensemble est loin d'être hermétique, mais la complication des passages offerts à l'air, et les résistances qui en sont la conséquence, rendent la perte peu importante.

Dans la houillère de Dinas (South- W aies) , la patte du câble commence par soulever la planchette légère, qui ferme le sommet du tronc de pyramide en planches destiné à obturer le puits (fig. 663). C'est ensuite la cage elle-même qui enlève, sur son toit, cet obturateur (').

(') PA. AnQhlerrt, M. — n«. aaiv. d. m. et u., î*. VI. 105.

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VENTILATEURS. 4j|

A Haswell (Durham), on obtient une fermeture beaucoup plus étanche, en coifTant la partie supérieure du puits d'une caisse fixe (tig. 664), d'une hauteur suffisante pour tes manœuvres de la cage. Celle-ci, en arrivant au jour, soulève deux portes à coulisse pratiquées dans les faces latérales de ce boisage, de manière à permettre le mouvement des wagonnets, en même temps que le plancher de la cage forme obturation au-dessous. On double, en outre, à l'extérieur, ces ouvertures, de portes de sûreté manœuvrées par les moulineurs, et garnies de joints en caoutchouc.

1068 — Parmi les obturateurs flxes, la fermeture hydraulique est la plus étanche. Elle consiste en une cloche métallique, équilibrée presque exactement par des poids, qui sont suspendus à des chaînes passées sur des poulies.

Celte cloche baigne dans l'eau que renferme une rainure circulaire, ménagée autour du puits. Dans ces conditions, le moindre coup de feu aura pour premier effet d'enlever Ja cloche, en décoiffant ie puits. Le passage, ainsi devenu libre, dégagera d'autant le ventilateur, établi sur une dérivation latérale.

Quelquefois la clôture est formée de deux volets à charnière. Il est arrivé que certaines explosions se sont bornées à les soulevei* en les laissant retomber, sans même que le ventilateur se soit trouvé arrêté. Nous avons vu (n° 748} le parti que l'on a tiré de celte disposition, pour l'établissement du parachute à chaînes, assez médiocre du resle.

Fig. 66i.

Kl da rermetura mtdille

de Pambeiion.

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AÉRÀGE.

RErOULEJHENT OU ASPIRATION

1064 — Moteur d'aérage. — On peut distinguer dans l'appareil d'aérage, comme nous Tavons fait déjà en ce qui concerne l'extraction et répuisement, l'opérateur proprement dit, chargé d'agir directement sur Tair, et le moteur, destiné à l'actionner luimême.

En ce qui concerne ce dernier, il est inutile d'entrer dans des développements étendus, car, à l'inverse de ce qui concerne les deux grand» services auxquels nous venons de faire allusion, la machine. d'aérage, ordinairement chargée d'entretenir la rotation d'un arbre qui tourne toujours dans le môme sens, se rapproche beaucoup des types ordinaires de l'industrie.

En général, les moteurs d'aérage sont à un seul cylindre horizontal. Il est bon d'avoir deux machines distinctes, dont l'une puisse remplacer l'autre périodiquement, et surtout en cas d'avarie accidentelle. On les établit symétriquement de part et d'autre de l'arbre de commande, avec une courroie de communication. II suffit de déclaveter l'une des bielles et d'enclancher l'autre, pour opérer rapidement le changement. On doit également s'attacher à n'adopter que des dispositions qui permettent le graissage en pleine marche, car un arrêt, quelque court qu'on le suppose, sera toujours très fâcheux pour ce genre de service.

f 065 — Ventilateurs aspirants ou soufflants. — Sous le rapport de leur fonctionnement, on distingue les ventilateurs souf-^ fiants ou aspirants f quelquefois appelés en Angleterre positifs ou négatifs.

Les ventilateurs soufllanls exigent théoriquement un peu moins de travail que les seconds, pour faire passer une même masse d'air. En effet, les quantités de travail à développer sont proportionnelles aux forces vives engendrées, et celles-ci aux carrés des vitesses, puisque la masse est commune. Or les vitesses que doit

prendre une même masse pour franchir une section sont en raison des débits en volume, et ceux-ci sont naturellement moindres avec la compression qu'avec l'aspiration.

Pour traduire cette influence par une formule, désignons par H la pression extérieure, et par A, h' les dépressions produites par les ventilateurs aspirant ou foulant. Les volumes comprimés ou dilatés seront, d'après la loi de Mariotte, dans le rapport :

H — fc

Celui des travaux aura donc pour valeur :

En supposant, par exemple, que l'air extérieur se trouve à la pression normale 11 = 10333, et que l'un et l'autre des deux modes de ventilation fonctionne avec une dépression de 100 millimètres d'eau, ce qui est considérable, ce rapport devient:

On voit ainsi que l'avantage en question atteindra difficilement une valeur de 4 7o» et qu'il est, par conséquent, d'une importance plutôt théorique que pratique.

f06B — Les appareils soufflants présentent l'avantage de contribuer, par leur dépression, à tenir en respect les soufflards et les fumées des incendies, tandis que l'aspiration aide le mauvais air à envahir les travaux.

Mais il importe de remarquer que cet argument se retourne, avec beaucoup plus de justesse, en sens inverse, à l'avantage des ventilateurs aspirants. En effet, il importe moins de se préoccuper du temps de l'activité normale de la machine, pendant lequel on

fi-^

reste maître d'en activer la marche en cas de besoin, que de l'instant d'un arrêt accidentel, résultant d'une avarie quelconque, et pour lequel on se trouve désarmé. Or, dans un pareil moment, le rétablissement spontané de l'égalilé de pression, du dehors au dedans, aura pour résultat, avec la ventilation aspirante, de faire monter le manomètre dans les travaux, ce qui tendra à contre-battre d'autant les soufflards. Au contraire, la pression s'abaissera, avec les ventilateurs soufflants, en provoquant, en cet instant critique, une augmentation d'activité des dégagements.

Lorsque le baromètre baisse à l'extérieur, nous avons vu (n* 1009) , quel que soit le degré d'importance que l'on veuille attribuer à cette influence, qu'elle agit dans le sens de l'invasion du chantier par le grisou. On se trouve donc nécessairement conduit à activer le ventilateur. Avec un appareil foulant, le résultat sera de surélever la pression, en compensant d'autant la baisse barométrique, et tenant en respect le mauvais air. Pour un ventilateur aspirant, au contraire, il sera d'augmenter le degré de vide, d'exagérer, par suite, les effets de la baisse qui est la cause de celle crise, et de provoquer l'air contaminé à sortir avec plus d'abondance des vieux travaux, sauf à le balayer ensuite. L'emploi des ventilateurs soufflants se présente donc, à cet égard, d'une manière plus rationnelle.

f 067 — Le ventilateur soufflant est installé sur le puits d'entrée, et l'appareil aspirant sur le puits de sortie. Ce dernier se trouve ainsi dans le voisinage immédiat de la partie la plus souillée du courant d'air, et, par conséquent, plus exposé que le premier aux conséquences d'une explosion. Or la conservation de la machine d'aérage est d'une importance capitale pour le sauvetage, car on ne peut presque rien entreprendre, sans avoir préalablement rétabli la ventilation.

En revanche, si l'on imagine un ventilateur aspirant muni d'une fermeture hydraulique, on peut équilibrer cette dernière avec assez de précision pour que, appliquée sur son siège en temps ordinaire par l'influence de la dépression, la cloche s'enlève d'ellemême, en cédant à l'action des contrepoids, dès que cette dépres-

sion vient à être supprimée. De cette manière, si le ventilateur s'arrête, le puits se débouche de lui-même,'^et le courant d'air peut persister pendant quelque temps (n** 1103), ce qui constitue un précieux avantage.

Mais il existe enfin, en faveur des appareils aspirants, un dernier argument dont l'importance, au'point de vue pratique, tranche en leur faveur la question ; de telle sorte qu'en réalité la très grande majorité des ventilateurs de mines appartient à ce type. Nous avons vu (n* 1048) que la circulation doit ètre*essentiellement ascensionnelle. Il faut donc envoyer l'air frais au pied du puits le plus creux. D'un autre côté, on sait également que le roulage doit se faire partout en descendant. Le puits le plus profond est donc celui d'extraction. Or, bien qu'il ne soit pas impossible de le clore au moyen d'une fermeture mobile (n** 1062), ce qui [serait nécessaire pour l'installation d'un ventilateur soufflant, la gène qui en résulte pour une extraction active, et les pertes d'air qui l'accompagnent, décident presque toujours en faveur de l'emploi d'un appareil aspirant, établi sur l'orifice du puits de sortie, en laissant libre celui d'extraction.

FONCTIONS DU ¥ENTILATEUR

1068 — Réversibilité. — Nous avons vu (n** 1 048) qu'il peut, dans certains cas, être intéressant de changer à volonté le sens du courant, c'est-à-dire de transformer le ventilateur aspirant en un appareil soufflant, ou réciproquement. Certains ventilateurs (*) sont constitués de telle sorte qu'il suffit, pour cela, de renverser le sens de leur rotation. Ils sont dits alors réversibles. D'autres, au contraire C), ne sauraient, sous aucun prétexte, tourner indifféremment dans les deux sens. Cependant tous, sans exception, peuvent remplir alternativement l'une ou l'autre fonction, au moyen d'un simple jeu de portes d'aérage.

(*) Le Yentilateiu' Fabry, par exemple.

P) Le venlilaleur Guibal, par exemple.

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456 AËRÂ6E.

Appelons en effet A Tespace où puise immédiatement le ventilateur, et B la région où débouche directement le courant auquel il donne naissance. En mettant en relation, par des couloirs convenablement disposés, A avec la mine, et £ avec Tatmosphère, on obtient un ventilateur aspirant. Si, au contraire, on intercepte ces communications, en reliant, au contraire, A avec l'atmophère et B avec les travaux, on constituera un appareil soufflant.

f 069 — Arrêts. — Le ventilateur ne doit être arrêté, dans une mine grisouteuse, que dans un jour de chômage complet de l'exploitation, et jamais pendant le séjour du personnel, même pour un court intervalle, tel que celui du repas des hommes. C'est à tort que Ton regarde comme inoffensive une suspension de mouvement d'un quart d'heure pour le graissage.

Avant de stopper, l'on devra prendre des mesures efficaces pour s'assurer qu'il n'y a plus personne dans la mine. Chaque arrêt accidentel de la machine doit être porté, dans le plus bref délai possible, à la connaissance des ingénieurs ou du maître mineur, afin qu'ils puissent veiller à la sûreté du personnel. On doit, en outre, toujours remettre en marche plusieurs heures (*) avant la rentrée du poste.

Les arrêts du ventilateur ne sont cependant pas dépourvus de toute utilité. Comme ils donnent lieu à une certaine saturation de de la mine, ils peuvent servir pour une détermination plus précise des points dangereux.

f 070 — Arrachage du grisou. — On a proposé ("), pour assainir les houillères, de donner, de temps en temps, une chasse au grisou, de manière à ralentir ensuite sa production pendant un certain temps. En d'autres termes, il s'agit, après avoir fermé tous les débouchés, de déterminer, en activant le ventilateur aspirant, une dépression très marquée, qui fera sortir le giîsou des pores de la houille et des vides des vieux travaux. On balaye ensuite cette

[^) Dix heui*es à Bessèges et à Lens.

(«) Bull, mm., 2% IV, 292, Robert Éloin, pseudonyme de M. Wilfrid û^eswick ; VI, 298. — CRM, mars 1876, 31. — Les Mondes, XXXIX, 605. — Transact. ISEI, XVUI, 157.

exsudation à Taide d'un courant général. Les vides ainsi expurgés se remplissent alors d'air pur, qui en ressortira progressivement par le jeu ordinaire des pressions, au lieu et place du mélange beaucoup plus souillé auquel ils auraient, sanscela, donné issue, si l'on ne l'en avait arraché.

Ce système n'a jamais été appliqué. Il est certainement de nature à provoquer beaucoup d'appréhension, par le trouble profond qu'il apporterait dans les conditions normales de l'aérage, le danger de la rentrée des hommes dans les travaux après une telle perturbation, la mise en liberté d'une grande quantité de grisou, peut-être insuffisamment lavé sur certains points, l'invasion du gaz des incendies dans les galeries, et ensuite les rentrées d'air capables d'aviver les feux, une pénétration analogue de l'oxygène dans le massif lui-même, provoquant réchauffement et l'inflammation des charbons qui s'y trouveraient particulièrement prédisposés.

A l'énumération de ces dangers, il faut ajouter des craintes fondées relativement à l'efficacité du procédé. Il serait impuissant contre des soufQards proprement dits. Il semble également ne devoir exercer qu'une influence insignifiante sur les massifs qui recèlent le grisou sous des pressions énormes (n° 1002), tandis qu'on ne les solliciterait qu'avec une dépression insignifiante (n^ 1022).

Les moyens d'exécution ont été cependant améliorés éventuellement par M. Francis Laur (*). Cet ingénieur admet la présence de deux ventilateurs, l'un soufflant, l'autre aspirant, placés respec' tivement sur les puits d'entrée et de sortie, et capables chacun d'engendrer une dépression de 150 millimètres d'eau. En les faisant agir consécutivement, on déterminerait des chutes rapides de pression de 300 millimètres. Ce changement brusque provoquerait une détente du gaz, pendant un temps assez court, que M. Laur évalue à un quart d'heure. A cette période, succéderait un brassage, produit par la réouverture progressive des guichets qui avaient été fermés pendant la succion ; enfin une chasse^ effectuée par la remise en train du ventilateur.

(*) Bull, min., 2% VI, 293, 787. — CRM, 1879, 102.

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438 ÂÉRÂGE.

M. Z. Blanchet (') a également cru trouver, dans son appareil d'extraction pneumatique (chap. xxxv), un moyen d'arrachage, dont la puissance serait, en eflet, hors de comparaison avec celle des ventilateui*s.

f 07f — Ventilateurs à bras. — Indépendamment des grands engins destinés à produire l'aérage général, sous l'empire d'un moteur à vapeur, on emploie des ventilateurs à bras, dont la manivelle est actionnée par des manœuvres ('). Ces appareils sont destinés à l'aérage des culs-de-sac, au moyen de canars qui font communiquer la galerie du circuit principal avec le front de taille.

Il est essentiel d'exercer une surveillance attentive sur les hommes chargés de ce service. D'une part, ils peuvent se négliger dans cette besogne monotone, souvent exécutée dans l'obscurité, afin de ne pas maintenir, sans utilité réelle, une lampe dans le mauvais air.

En outre, lors même qu'on les suppose parfaitement consciencieux, on doit craindre qu'ils n'installent mal leur soufflerie, et ne fassent que brasser sur place l'atmosphère de l'ouvrage, au lieu de puiser, pour la renouveler, dans l'air du circuit général. Si le ventilateur est soufflant, il sera placé dans le courant même, à une petite distance en amont du branchement qu'il s'agit d'aérer. Un appareil aspirant se met à une faible distance en aval.

f 072 — A l'inverse de la conclusion qui a été formulée pour les grandes machines d'aérage (n® 1067), il y a lieu, pour les ventilateurs à bras de préférer le système soufflant. La force vive de l'air qui débouche du canar, et s'épanouit dans le cul-de-sac, est alors mieux utilisée, en vue de pourchasser le grisou dans tous les recoins de l'avancement. Il serait plus difficile de l'en extraire, pour l'engouffrer par aspiration dans ce tuyau, particulièrement dans les remontées ; d'autant mieux que lorsque l'avancement se

(*) CRM, mai 1876, 32 ; février 1878, 28.

(*) On a, dans certaines occasions, i^emplacé les hommes par de petits moteurs à air comprimé (Burat, Pièces annexées aux pi*océs-Terbaux de la Commission du grisou, 2« fascic, p. 6). On a également employé, à cet effet, l'élecU'icité (Mathet, CRM, 1881, 101. — Jahrbuch fur dos Berg, etc., 1883, p. 50).

pratique à la poudre, le canar ne peut le suivre qu*à quelque distance, sans quoi il aurait trop à souffi*ir des coups de mine.

De plus, Tair qui parvient au front de taille est plus pur, puisqu'il n'a eu de contact qu'avec le métal, que s'il est arrivé par la galerie, en obéissant à l'appel exercé, à l'extrémité, par le tuyau. Il s'est alors chargé, en route, de tous les suintements gazeux des parois.

Enfin, nous avons déjà expliqué (n"" 1043) qu'il vaut mieux, en thèse générale, établir les résistances sur la voie d'arrivée, et les larges sections sur celles du retour d'air.

1073 — En se plaçant à un point de vue diamétralement inverse, Favet a proposé un ventilateur à bras aspirant, qu'il appelait anti-grisou, judicieusement établi quant aux détails de sa construction. Dans ce système, on ferme l'entrée de l'ouvrage par une porte à guichet, pour empêcher que le gaz ne puisse en sortir librement. On capte ce dernier à l'avancement, près du plafond, dans le tuyau du ventilateur aspirant qui est placé derrière la porte, en dehors. Un second tuyau d'aspiration puise l'air frais à la sole de la galerie principale. C'est donc dans l'intérieur même de l'appareil que s'opère le mélange des deux fluides, qui sont ensuite rejelés dans la galerie, après que leur union a rendu le grisou inoffensif. La porte à guichet laisse, en outre, passer un filet d'air pur, qui, sollicité par l'aspiration exercée au front de taille, balaye tout le cul-de-sac, en conduisant les dégagements grisouteux jusqu'à la bouche d'aspiration, située à l'avancement.

Si cette opération, quand on la réduit ainsi à une action purement locale, parait constituée avec intelligence, on doit, au contraire, condamner nettement (*) l'extension que son auteur avait prétendu lui donner, pour en faire la base de la ventilation générale, en multipliant, outre mesure, de tels organismes. Par la création de nombreux aérages particuliers, on augmenterait toutes les mauvaises chances qui résultent de ce système si précaire, acceptable seulement pour un cas particulier et attentivement surveillé.

C) Pièces annexées aux procès-verbaux de la Commission du grisou, 1*' fascici p. 79.

440 AËRAGE.

OBIFIOE DE PASSAGE

t074l — Ventilateurs volumogènes et déprimogènes. — M. Murgue, dont les travaux ont jeté beaucoup de lumière sur ces matières délicates, partage l'ensemble des ventilateurs en deux classes, qu'il appelle volumogènes et déprimogènes (').

Dans les premiers, une série de cloisons mobiles vient découper l'atmosphère de la mine en tranches, qu'elles emprisonnent dans les compartiments compris entre elles et un coursier fixe. Puis elles les poussent le long de ce coursier, et finissent par les rejeter au dehors (*). Le vide que chaque tranche laisse derrière elle se trouve naturellement comblé par l'air adjacent, et celui-ci, à son tour, est remplacé de proche en proche aux dépens de l'atmosphère extérieure, qui est ainsi appelée à s'engouffrer dans le puits d'entrée. Le mouvement du fluide prend par là naissance. Comme, d'ailleurs, il ne saurait avoir lieu sans la production d'une différence de tension d'amont en aval, et que la pression d*amont se trouve déterminée et égale à celle de l'atmosphère, il s'ensuit nécessairement un certain degré ^e vide aux abords du ventilateur. Celui-ci a donc pour fonction immédiate d'engendrer un volume et, comme conséquence indirecte, une dépression. De là l'expression de volumogène.

Au contraire, dans les ventilateurs déprimogènes proprement dits, la communication peut rester continue, et géométriquement libre, entre la mine et l'extérieur, au lieu d'être, comme tout à l'heure, fermée par les palettes qui interceptent le passage. Mais le milieu gazeux est troublé dans son équilibre par les mouvements du mécanisme, qui ont pour résultat de le brasser énergiquement. Il prend, comme conséquence, une certaine gradation de tensions, dont

(') Ilarzé. Comparaison des ventilaleurs à capacité variable et à force centrifuge {Hev. univ. d. m. et u., 2*, I, 52).

C) Dans toute la suite de ces explications, nous supposons, pour ûxei' le langage, que le ventilateur est aspirant.

le dernier terme est encore la pression de l'atmosphère extérieure, dans laquelle se déverse le courant. La dépression ainsi créée à l'autre bout détermine naturellement un appel dans les régions qui Tavoisinentet, par suite, un écoulement continu. Cette afUuence sera abondante si la mine est large, plus réduite si elle est étroite en exagérant les résistances. Le ventilateur produit donc directement de la dépressiouy et celle-ci, à son tour, engendre, comme conséquence, un certain débit en volume. De là le nom de déprimogène.

Ajoutons que ces derniers sont de plus en plus en faveur, tandis que les volumogènes sont plus délaissés.

t075 — Orifice de passage. — Tout ventilateur, qu'il soit volumogène ou déprimogène, aspirant ou soufllant, constitue un encombrement pour le passage du courant. 11 ajoute donc aux résistances à vaincre, en même temps qu'il constitue, d'autre part, l'agent destiné à les surmonter. On doit, par conséquent, dans le calcul de sa puissance, faire entrer en ligne de compte, indépendamment des résistances produites par la mine, celles qui sont propres à cette obstruction partielle.

M. Murgue ramène ce supplément de résistances au type uniforme de l'orifice équivalent, qu'il a introduit (n^* 1028) pour résumer tout l'ensemble de celles que présente une mine. A côté de l'orifice a qu'aurait celte mine en supposant le puits débouché, il convient donc d'en envisager un second a, appelé orifice de passage, et qui est équivalent aux résistances accessoires occasionnées par l'installation de cet obstacle.

On peut déterminer expérimentalement cet clément, pour un ventilateur donné, en supprimant toute action motrice artificielle, et laissant les agents naturels (n** HOO) déterminer, à travers l'appareil au repos, un débit g^, avec une dépression Aq, observés l'un et autre diilBCtement. On enlève, pour cela, les cloisons des volumogènes, mais il n'y a rien à changer pour un déprimogène. On évalue alors a par la formule (15, page 393).

AËMGE.

On pourra éviter de démonter, ainsi qu'il vient d'être dit, les ventilateurs volumogènes, s'il est possible de mesurer, sur les deux faces de la palette, les dépressions \ et A, qui régnent dans ces régions, par rapport à la pression extérieure, tandis que la ventilation normale fait passer le débit q à travers l'appareil. On a, en effet alors, d'après la même formule (^) :

yJK - K

t076 — Une fois que l'on a déterminé l'orifice de passage a du ventilateur, on possède l'expression de la portion 6 du travail qui est consommée par ses résistances propres. Nous aurons en effet, d'après l'équation (16, p. 394) :

On voit par là combien il est important d'élargir les passages pratiqués à travers le ventilateur, puisque la perte de travail qu'ils occasionnent est, pour un même débit, en raison inverse du carré de son orifice équivalent, c'est-à-dire de la quatrième puissance des dimensions de ces pertuis. Il sera donc plus rationnel, pour accrollrc l'efûcacité de l'appareil, d'augmenter ses dimensions plutôt que d'exagérer sa vitesse ; cette dernière, en effet, n'influence en rien Œj tandis que l'amplification générale des dimensions tend à faire croître ce paramètre. De là cet énoncé : Un grand ventilateur, d'allure modérée, est préférable à un petit appareil surmené.

Cette règle est surtout vraie pour les déprimogènes, car, pour les volumogènes, l'avantage réalisé se trouve en partie reperdu par l'augmentation que subissent, de leur côté, les fuites, en raison de l'amplification générale du système; quoique les jeux qu'il est nécessaire de laisser, pour éviter les grippements, ne doivent pas,

(*) M. Murgue a effectué cette détermination pour deux ventilateurs du bassin houilier du Gard. La moyenne de ces mesures a été la suivante :

YENTHATEURS. 443

bien entendu , s'accroître proportionnellement aux dimensions de Tensemble.

VENTILATEURS VOLUHOGÈNES

t077 — Théorie générale. — Les fuites constituent, en effet, le défaut caractérialique des appareils voiumogènes. L'ensemble des jeux laissés à dessein, ainsi qu'il vient d'être dit, entre les parties fixes et mobiles, peut encore être représenté par un orifice équivalent spécial, que nous représenterons par a .

Appelons Q le volume, bien déterminé, qui est géométriquement engendré /?ar une révolution de l'appareil, et que l'on peut toujours évaluer quand le mécanisme est complètement défini. Soit de même m le nombre de tours effectués par seconde. mQ représentera le débit en volume par unité de temps. Or ce total se compose du débit utile q à extraire de la mine, et, en outre, de celui des rentrées qui se produisent abusivement, et que l'appareil doit également avaler. Comme d'ailleurs la dépression aspire, en une seconde, le volume g par l'orifice a, qui représente la mine, elle fera

passer à travers a un volume proportionnel q - (éq. 13, page 395). On aura d'après cela :

niQ = q -\- q — ,

et, par conséquent :

t078 — S'il s'agit, en premier lieu, d'établir un projet de ventilateur destiné à faire circuler, à une allure donnée m, un débit q assigné d'avance, on possédera ordinairement, au moins par approximation, d'après des observations antérieures faites sur le

AÉMGE.

Hf.

type adopté, le rapport — On déduira donc de là Q et, comme

conséquence, les dimensions de l'appareil.

Si l'on demande, inversement, de déterminer a pour un ventilateur déjà construit, on mesurera expérimentalement le débit 9 qu'il fait circuler, et l'on calculera, d'après ses dimensions, le volume Q qu'il engendre géométriquement dans une révolution. On connaîtra ainsi le volume mQ — q des fuites, et, si l'on applique la formule (15, page 395), il viendra, pour la valeur de l'orifice équivalent (^) :

f 079 — Le rendement géométrique d'un appareil volumogène est marqué par le rapport :

puisque l'on est obligé de faire effectivement avaler par l'appareil un volume proportionnel à an- a, pour extraire utilement, de la mine, une quantité représentée seulement par a.

Il convient, d'après cela, de n'appliquer qu'à des mines larges les grands volumogènes, qui présentent naturellement beaucoup

(*) H. Hurgue a donné (Bull, min.t 2% IV, 774) un tableau de 17 ventilateurs volu> mogènes, pour chacun desquels il a déterminé expérimentalement l'oriûce équivalent aux pertes. Le minimum de ces valeui^s est de O'^tOOSS; le maximum 0*^4400; la moyenne arithmétique 0''',1687.

Le minimum correspond a une vis hydropneumatique Guibal (n* 1085). La fermeture hydraulique explique la faible valeur des fuites [débit par tour Q = 42"',173; diamètre intérieur 5" ,06 ; diamètre du noyau 1">,80 ; longueur du pas 3*,80).

Le maximum est relatif à un gigantesque Lemielle (n* 1082), ce qui motive Texagération des rentrées (débit par tour Q=169">,030; diamètre extérieur 7" ,100; excentricité 0,818; hauteur 4-,960.

Celui de ces exemples qui se rapproche le plus de la moyenne arithmétique est un ventilateui* Fabry (n«1081), dont l'orifice exact est pour les fuites : â'=0,l 674 (débit par tour Q== 22*^708 ; rayon des ailes l"*j70 ; distance des axes 2 mètres; largeur 2 mè très).

VENTHATEUAS. iiS

de fuites, sous peine de n'en retirer qu'un mauvais fonctionnement.

f 080 — Quant à l'évaluation de la puissance dynamique, on peut la faire de la manière suivante. Les fuites faisant rentrer, à

travers leur orifice équivalent a', un débit o - > le travail consommé

de ce chef aura (éq. 16, page 394) pour expression :

Si donc on réunit à cette valeur le travail t de la ventilation proprement dite (éq. 16, p. 394), et celui 0, qui est destiné à faire franchir l'orifice de passage (n® 1076), il viendra, pour la puissance totale T à fournir :

Pour passer de cette valeur à l'établissement de la machine motrice, on divisera T par le rendement présumé de cet appareil, et par le nombre 75 pour obtenir le nombre de chevaux nominaux.

f 08t — Ventilateur Fabry. — Le ventilateur Fabry (*) est formé dedeuxrouesidentiques(fig. 665), réunies par des engrenages égaux qui tournent en sens contraires avec des vitesses égales. Ce sont, par suite, toujours les mêmes parties qui viennent en contact, à chaque révolution. Chacune des deux roues est formée de trois rayons ("),

(*) Gallon, Cours dexploUation, II, 462. — Ponsoa, Traité des mines de houille, II, 188. — Supplémentt 346. — DeYiilez, Traité de la ventilation des mines, 402. — Annales des travaux publics de Belgique, XI, 273. — Serlo, Leitfaden zur fiergbaukunde, II, 308. -— Weissbach, Uaschinenmedianik, III, 1112.

La première idée de cet ingénieux dispositif dérive de la machine rotative de Murdock, publiée en 1799 [Uisiory and Progress of the Steam Engine by Elizah Galloway, 127).

(«) Ce nombre est réduit à deux dans le ventilateur Roots.

assemblés sous des angles de 120*. Ceux-ci présentent, à une dis-

tance du centre égale à la moitié de celle des axes de rotation, une double potence, et enfin chaque demi-potence porte une came curviligne. Les profils de ces dernières sont déterminés par la théorie des engrenages (*), de manière à rester en contact pendant le roulement des cercles primitifs. Les potences forment la tangente commune de ces derniers, pour la position dans laquelle les six rayons sont parallèles deux à deux. Les roues exécutent une partie de leur rotation à l'intérieur de coursiers concentriques en maçonnerie.

Dans ces conditions, le ventilateur constitue, pour le puits, une fermeture :

AiOCC"Na''a«7, ,

formée par le coursier, un rayon entier, un tronçon de rayon jusqu'à sa potence, cette dernière, et sa came jusqu'au point de contact avec l'autre came, puis les éléments correspondants du second arbre. Il y aura aspiration, si les roues tournent en se rapprochant par le haut, c'est-à-dire de C^ vers A^ et de Yi vers Pj. En effet, si Ton suppose que le corps de gauche se meuve d'une petite quantité, jusqu'à ce que C, s'engage dans le coursier, ou achèvera d'isoler de l'atmosphère de la mine le secteur A, OC,. Si, en même temps, nous nous figurons les roues un peu avant qu'elles parviennent à leur position actuelle, elles ne se toucheront pas encore en M. En parvenant à ce contact, elles achèvent de séparer de l'atmosphère Tair renfermé dans l'espace :

OBB'MaV'NCC ,

qui diffère très peu du secteur BOC, équivalent lui-même à AOC. On voit par là qu'un tiers de révolution aura pour résultat de rejeter au dehors le volume BOC, et de réintégrer à l'intérieur l'espace AOC; d'où un excédent, dans le sens de l'expulsion, égal à AA, ce, pour une seule roue. Pour un tour entier, et tout l'ensemble

(') llaton de la Goupillière, Traité des engrenageê, p. 5.

ÂËRAGË.

de l'appareil, on réalisera une quantité six fois plus grande, c^està-dire le double de la couronne, à savoir :

2irZ(R« — r»).

si 2 désigne la longueur des génératrices (*).

Le ventilateur Fabry est directement réversible, et devient un appareil foulant, si Ton fait tourner les roues de manière qu'elles se rapprochent par le bas, c'est-à-dire de A^ vers Cj et de p^ vers Yi- Alors, en efTet, les grands secteurs seront introduits dans la mine, tandis que les petits en sont extraits. Le moteur à vapeur ne commande directement qu'une seule roue. La seconde est entraînée par l'engrenage.

Il convient de ne pas exagérer les dimensions ; sans cela, on s'exposerait à voir les surfaces hélicoïdales s'arc-bouter (*). On préfère, quand cela devient nécessaire, installer, sur le même puits, deux ventilateurs de dimensions plus restreintes ('). Le diamètre ne dépasse pas 3°',50 pour chaque roue, la vitesse 20 à 30 tours par seconde, le débit 12 à 15 mètres cubes par seconde, la dépression 20 à 40 millimètres d'eau seulement. Le rendement est d'environ 0,40.

t08l2 — Ventilateur Lemielle (*). — Le ventilateur Lemielle (fig. 666 et 667) est monté sur un essieu coudé vertical 0 (fig. 668). On installe, autour d'un axe Cl excentrique par rapport au boisseau

(*) En scrutant de plus près celle évaluation, H. Trasenster [Annales des travaux publics de Belgique, XI, 259) a donné la formule :

(*) Haton de la Goupilliëre, Traité des mécanismes^ 384.

(') On en a disposé quati-e sur le même puits, à Harihaye (bassin de Liège).

(*') Gallon, Cours d'exploitation des minesy U,466. — Burat, Matériel des houillères en 1866, 288. — CRM, 1872, septembre ; 1876, mai, 22, 25 ; juin ; 1877, février, septembre. — Bull, min., 1", HI, 157, Lévy; VI, 513, Lemielle; X, 437, Laigneaux et Distinghin. — Ponson, Traité d'exploitation, 204. — Ponson, Supplément, I, 333. —Deyillez, Traité de la ventilation des mines, 414. — Henri Glépin {Rev. univ. d. m. et u., 1~, XXXIX, 1). — Annales des U^avaux publics de Belgique, XV, 24; XYI, 120. — Zeitschrift BUS, XIH, 183.

La première idée de ce dispositif dérive de la macliine rotative de Cooke (1787).

circulaire CC,C, décrit autour de 0, un prisme hexagonal, dont la

Fig. 688. VantlUleuf Lamiella (coupe verticilej.

Fig. 66T. TintUileur Umlelle {loupe harliantile).

450 ÂËRA6E.

base AB,A,B,A,B est inscrite dans un cercle tangent au premier, à Textrémité K de la ligne des centres 00. Sur trois des sommets

A, AjjA,, de l'hexagone, jouent à charnière des volets AC,A^CpA,C, égaux au rayon, et, par conséquent, aux côtés de Thexagone; pouvant, par suite, se rabattre sur eux, ou s'en écarter plus ou moins. Pour les assujettir à raser le boisseau circulaire, on les relie au centre de ce boisseau à l'aide de liens OC,OC„OC, égaux à son rayon (*). Le volet s'applique sur la face du prisme, quand leurs extrémités se confondent au point de tangence K. Leur angle, d'abord nul, s'accroit jusqu'à un certain maximum, puis décroît vers la fln de la révolution. Les valeurs actuelles de cet écartement sont figurées en BAC, B,A,C,, B,A,C,.

Dans la position représentée sur la figure, les ailes A,C,, A,C, enferment complètement un certain volume d'air entre le boisseau et le prisme, en :

Fig. 668. Ventilateur Lemielle (diagramme schématique).

B^A. fi fil" Cf Ct^f^ '

Un peu auparavant, en :

B,' Ai' C/ Cl Cj" C,' Aj' B,',

(*) Les mouvements end^e-croisés sont rendus possibles pai* le coude de l'arbre, et par des fenêtres ménagées dans les panneaux du tambour, pour le passage des tringles. On a soin de les fermer à l'aide de lèvres en cuir qui, tout en permettant la traversée, aveuglent autant que possible les fuites. Sans cela, un c<>urant s'établirait en permanence par ces 0UY9l*tures.

cette capacité s'ouvrait en CjC/, du côté de Tair de la mine M. Un peu plus tard, en :

I A| ti{ ti| b|t<| A| £>| t

elle débouchera en C,C,", dans l'atmosphère extérieure N. On voit donc que l'appareil détache successivement, de l'intérieur, des capacités égales à (1). De même, il existe un moment où les ailes enferment, du côté opposé, un espace :

(2) ABaCKa,B,A ,

qui, ouvert un instant auparavant vers l'extérieur N, près de a, s'entr'ouvre un peu après vers la mine M, aux environs de ai. Ce volume est donc, inversement, puisé à l'extérieur et rejeté du côté des travaux. C'est, par suite, en déflnitive, la différence des deux capacités (1) et (2) qui se trouve expulsée par chaque tiers de révolution.

f 083 — 11 est nécessaire d'observer, dans la construction de cet ingénieux appareil, une condition sans laquelle la rotation ne pourrait s'achever, et se trouverait limitée à deux positions extrêmes infranchissables. Suivons en effet, par la pensée, le quadrilatère articulé OnA,C,. L'un de ses côtés On est fixe, et il faut qu'à certains instants, les côtés adjacents 0C,etOA, viennent alternativement se mettre dans son prolongement. Alors la figure prend la forme d'un triangle. Il est donc nécessaire, pour cela, que l'on ait successivement les conditions :

Où -+- 0 C, < ûAj -h A,C„ OûH-ûA, < OC,-hA,Cj.

Mais la seconde aura lieu a fortiori ^ si la première est satis-

452 ÂËRAGE.

faite. 11 suffit donc de conserver celle-ci, que l'on peut écrire

cnv

te, p

si R marque le rayon du boisseau, r celui du prisme, e Texcentricité. On a d'ailleurs, pour le contact des deux cercles :

Si Ton substitue pour R celte valeur dans l'inégalité, elle devient :

Telle est la condition de construction.

Le tableau suivant (*) indique les données relatives à un certain nombre de ventilateurs Lemielle :

(*) Dressé, ainsi que celui de la page 470, d'après les -documents insérés dans TAgenda Dunod des mines, 1882, 156.

asvaoa

mx^iiTia

xiisNaaiiaH

aaN033S HVd HIV a axniOA

in tn

(ûva.a «/«)

KoissaHd^a

aia^ijc

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snnoi aa

avBiioii

Haoi HVd ^HdsaoKa anaioA

o oo

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saiiv saa HnaoHvi

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^xiaraxKaoxa

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HiiaiH^XKi anx^Rvia

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CD lO

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«te

HaaiH^xxa aax^iivia

'bo

iài AËRAGE.

1084 — Ventilateurs volumogènes divers, — Les machines pneumatiques à pistons ('), si bien adaptées aux convenances de la métallurgie, prennent une ampleur gênante, quand on les applique à ta mise en mouvement des énormes volumes nécessaires pour la ventilation des mines. Si les clapets sont en nombre restreint, ils doivent devenir très grands pour livrer passage à de pareils débits. Ils sont dès lors très lourds, et ne se manœuvrent plus avec la promptitude el la netteté désirables. Aussi rencontre-t-on une tendance à multiplier de plus en plus le nombre de ces soupapes, en réduisant leurs dimensions. (Voy. n° 918.)

Un dispositif fort simple consiste (Hg. 669) à conjuguer ensemble deux cylindres verticaux. Leurs pistons s'équilibrent mutuellemenl, par le moyen d'une chaîne de Gall passant sur deux poulies de l'envoi. Sur le trajet horizontal de cette chainc, s'intercale le cylindre à vapeur dont la tige, traversant les deux fonds, s'attache aux deux biins de la chaîne .

qu'elle actionne de partet d'autre.

On peut aussi, comme dans le ventilateur Mahaut , avoir deux cylindres pneumatiques horizontaux. Le cylindre à vapeur est intercalé entre eux, et les (rois pistons sont montés sur la même tige.

Le ventilateur Nixon (') appartient encore à la catégorie des appareils à piston, avec 600 à 700 clapets.

La machine pneumatique du puits Hottinguerd'Epinac comprend, comme nous l'avons vu (n° 855), deux cylindres à air horizontaux, actionnés chacun par un cylindre à vapeur spécial, placé en prolongement avec la même lige. L'arbre d'un volant met les deux cou-

(') fier, utiiv. d. m. et a., 2', I, 99-

C) Denunet, TraiU de VeiploUatioa dei ntinea, II, 108.— Calloa, Coûta tTaploilatiou dei miaei, 11, SltS- — Wai'inglon Smilh, La houille, iTAductJon de Maui'ice, 963.

YENnUTEims. 4»

pies en relation, au moyen de manivelles coudées à angle droit. Bien que ce puissant appareil, capable de développer au besoin mille cbevaux de foree, ne serve qu'indirectement à l'aérage (n* 860), ses fonctions essentielles n'en sont pas moins les mêmes que celles qui nous occupent en ce moment II s'agit toujours, en effet, de retirer l'air de la mine Seulement les conditions sont ici bien différentes surtout en ce qui concerne la valeur de la dépression.

1085 — Les cloches hydrauliques , d'in\en tion fort ancienne, sont, encore aujourd'hui re présentées par le >enli lalcur Struvé (fîg. 670) Elles consistent en une sorte de gazomètre plongeant dans 1 eau, qui forme une fcimelure étanchc et sans frottement La cloche s élevé et s abaisse alternativement, en déterminant le jeu de nombreux clapets

La vis hydropneumatique deM.Guibal(fig. 671) emploie également, comme fermeture un bain liquide, mais seulement sur une partie de la circonférence. Elle reproduit à peu près le dispositif d une via hollandaise, que 1 on supposerait couchée horizontalement- Le fluide s'y trouve porté d'un bout à l'autre du coursier, et un retour d'eau lui permet de revenir au point de départ. Ce transport constitue un inconvénient, en

\ontiIateur blruié

iT .■■'■*.

456 ÂÉMGE.

raison du brassage qu'il détermine, et des résistances qui en sont la conséquence. De son côté, l'air est entraîné de la même manière dans la partie supérieure , mais il ne revient pas , comme Teau, à son point de départ. Puisé à une extrémité de la vis, il se déverse à Taulre.

Je me bornerai à mentionner encore les ventilateurs volumogènes des ateliers de la Meuse (*), et ceux de Baker, Bell ('), Cooke, Evrard ('), Foumier et Levet (*), Nyst (»), Root f) Schenk, etc.

TENTIIiATEVRS A FORCE CENTRIFUGE

f 086 — Généralités. — Les appareils déprimogènes peuvent être rangés en deux catégories : les ventilateurs à force centrifuge^ et les ventilateurs à action oblique.

Le ventilateur à force centrifuge f) consiste en une roue de forme cylindrique, qui tourne autour d'un axe vertical, ou plus

(») CRM, i876, novembre, 8.

(*) Engineering, 7 mai 1875, 579.

(^) Devillez, Traité de la ventilation des mines, 412.

(♦) CRM, 1882, 91.

(•) Rev. univ. rf. m. et u., 1", VU, 526. — Cet appareil est analogue à celui des roues du propulseur à aubes parallèles (Haton de la Goupilliëre, Traité des mécanismes, 187).

(•) Engineering, 15 juin 1877, p. 468. — Daniell, Institution of mechanical Engineers,

(•) Combes, Annales, Z; XVIU. — Combes, Traité de Vaérage, Bruxelles, 1840. — Hirn, Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, 1847. — Morin, Annales du Conservatoire, n, 1862, 311. — Cabany, BulL min., 1~, VI, 553. — Miu^ue, Bull, miti.^ 2», IX, 13. — Ordinaire de la Colonge, Annales du Conservatoire, 1869. — Tresca, Expériences sur le ventilateur de M. de la Colonge, Annales du Conservatoire. — Résal, Annalesy 5% V, 456. — Sens, Annales, 5% XVII, 425. — Ser, Mémoires de la Société des ingénieurs civils, 1878; Comptes rendus de V Académie des sciences, XCYllI, 783. — Tournaire, Annales, 5% XVII. — Commission du Gard, Bull, min., 2«, VU, 477, 713. — Devillez, Ventilation des mines, 158. — Harzé, Rev. univ. d. m. et u. — Vandenpeereboom, ffote sur les ventilateurs à force centrifuge, Louvain, 1878. — Vandenpeereboom. Observations sur les variations d^ effet utile des ventilateurs à force centrifuge, 1879. — Laguesse, Rev. univ. d.m. et u. —F. Brabant, Cboix d'un ventilateur à force centrifuge (Annales des travaux publics de Belgique, XL). — Reuleaux, Cinématique, 424. — J. von Hauer, Die Ventilations-Maschinen der Bergwerke, Leipsick, 1870. — Ritlinger, Cenirifugal'Ventilatoren,Tienne, 1858. — E. Althans, Anwendung

souvent horizontal, parallèle aux génératrices de ses palettes. Celles-ci, en agissant sur les molécules d'air, leur impriment un mouvement dont les trajectoires les écartent du centre. Il en résulte que cette région centrale se trouverait peu à peu vidée d'air, si la pression de l'atmosphère qui environne le ventilateur ne s'opposait à cette extraction illimitée, et ne provoquait un antagonisme qui tend à refouler le fluide, en assignant une limite à cette raréfaction. De là un état d'équilibre qui, s'il avait une fois pris naissance, persisterait autant que le régime de la rotation.

Mais on a soin d'ouvrir, à travers l'une des joues de la roue (*), un orifice central, appelé owi'e, que l'on fait communiquer avec l'intérieur de la mine. Dès lors, Tair de cette région se précipitera par cette ouverture dans le déprimogène, où règne une tension moindre, et d'où il se trouvera successivement expulsé, ainsi qu'il vient d'être expliqué, en donnant naissance à un courant continu.

f 087 — Pour augmenter la puissance de dépression de ces appareils, on a la ressource de les disposer en série, en les faisant tirer Vun sur Vautre.

L'ouïe de chaque ventilateur communique alors avec le débouché du précédente).

Jusqu'ici ce principe très important n'a été appliqué qu'en superposant l'action de deux ventilateurs seulement

(fig. 672). En doublant ^.^ ^.^ y.nXXX^U^'. rXr^., run sur raulrc.

der Gesetze der Wetterbewegung auf Venlilator-Untersuchungen, ZeiUchrifl BHS, XXXII. — J. Neyer, Versuche mit Ventilatoren, OEtterreichische ZeiUchrift f, B. u,H., 1882. — Hausse, Jahrbuch fur dos Berg und HûUenweaen im Kônigreiche Sacfuen, 1882. ~~ Commission anglaise des Ventilateui's, Transact, NEI, 1881.

(') Parfois, quoique rai*ement, on dispose des ouïes sur les deux faces.

(*) PA, Allemagne, 202. — Harzé, Bev. univ. d, m. et ti., 2», III, 754. — Demanel, Cour$ d'exploitation des mines de houille, II, 200.

458 ÂËRÂGE.

ainsi la dépression, on augmente le volume dans le rapport de 1 à \/2 (éq. 13, p. 393), c'est-à-dire de 40 7d environ. L'air arrive par les galeries A, B dans le ventilateur G. De là, il se rend par les passages D,E, F dans le second appareil G. Si, au contraii*e, on ferme la porte d'aérage P', en ouvrant la cheminée D, on marche avec le seul ventilateur G. Si, de même, on ferme P et F, en ouvrant la porte P', on fonctionnera avec l'appareil G seulement.

f 088 — Â l'origine, la roue était à aubes planes radiales, et nue, sans enveloppe (*). Combes y introduisit des ailes courbes, qui se raccordaient presque tangentiellement avec la circonférence extérieure. Cette combinaison, empruntée à la théorie des turbines hydrauliques, avait pour but de n'abandonner la molécule d'air qu'autant que possible sans vitesse absolue, afin de la dépouiller de la force vive qui lui avait été communiquée, et de diminuer d'autant la perte de travail. On atteint, en effet, théoriquement ce résultat, en opposant directement la vitesse relative (qui est en prolongement du dernier élément de Taube), à la vitesse d'entraînement (tangente au cercle de rotation) ; de telle sorte qu'en rendant égales, d'après l'allure de l'appareil, les valeurs de ces deux vitesses, on obtienne une résultante nulle.

L'expérience n'a pas sanctionné cette manière de voir, et le résultat a mis en évidence la grande différence qui est due à la faible densité de l'air, comparée à celle de l'eau. Le fluide, ainsi déposé, sans vitesse à la circonférence de la roue, obéit alors, sans opposer par sa masse le moindre obstacle, à l'appel qui le sollicite à rentrer immédiatement en arrière de l'extrémité de la palette, dans le vide créé par le mouvement de cette dernière, en môme temps qu'une nouvelle quantité d'air y pénètre par l'ouïe, sous la même influence. De là un trouble nuisible au rendement géométrique de l'appareil, et des tourbillonnements qui usent, en pure perte, la force vive produite par le moteur.

f 089 — M. Létoret, pour remédier à cet inconvénient, enferma

(*) C'est ainsi qu'on le voit représenté dans les figui*es du Traité d'ÂgricoIa, De re metallica, édition de 1621, p. 162.

VENTIUTEURS. 45»

le venlilateur dans une enveloppe qui embrassait toute sa circonférence, sauf un orifice ménagé pour l'évacuation (').

M. Guibal, par une vue très remarquable, compléta ce perfectionnement en adaptant à l'orifice un appendice, appelé trompe ou cheminée (fig. 675). Ce couloir, évasé sur une certaine longueur,

Fie 673 \entiUleurGuibil

■à pour eflct, en laison de l'élargissement de sa section, sans une vaiiation appréciable de la densité, qui reste comprise entre des limites extrêmes aussi resserrées, de ralentir progressivement l'écoulement. On réduit ainsi finalement la force vive emportée par l'air, quand il quitte définitivement le ventilateur. Le resullat poursuivi par Combes se trouve donc atteint par une voie bien différente ('). Pour ce motif, M. Guibal n'avait plus aucune raison de conserver la complication des aubescourbes,qui devenaitsans but, puisqu'au lieu de se préoccuper d'annuler la vitesse au débouché de l'oiive-

(') Glépin, fentilaiion dei mine», 1844, p. 46. — Ponson, 11, 15!. — AP, Belgigtit, 48. — Demnnet, Traité d'eiploilalion, II, 183.

(■) L'iaUuenee de la cheroinâe a élé mise en lumière, avec la plua grande évidence, par des expériences de H. DeviUei (Ser, Mémoirei dei ingénimrê cititU, 1878, 0&5).

460 ÂÉRAGE.

loppe, qui forme Tentrée de la trompe, on doit, au contraire, lui laisser une valeur suffisante pour dégorger nettement la roue ; la restitution de force vive ne s'opérant que plus loin,. dans la cheminée. Les palettes sont donc redevenues planes, sauf un congé de raccordement suivant la direction de rentrée, destiné à présenter le premier élément de l'aube tangentiellement à la vitesse relative au sortir de Touïe, de manière à ce que l'introduction de l'air s'opère sans choc.

M. Guibal a encore, dans le même ordre d'idées, introduit un nouvel organe. C'est une vanne, installée au point d'insertion de la trompe sur l'enveloppe, et destinée à faire varier ce débouché. On arrive ainsi à le régler, de manière que la vitesse, qui se produit sur ce point, soit la plus convenable pour assurer le dégorgement aussi net que possible de la roue, en prévenant les rentrées en arrière, et les tourbillonnements qui en sont le résultat.

f 090 — Au lieu d'une enveloppe avec cheminée unique, M. Ilarzé, dans son remarquable ventilateur, a disposé, autour de la roue, un diffusoir (*). Il désigne sous ce nom (fig. 674, 675) une enveloppe d'une nature particulière, que l'on peut considérer en quelque sorte comme la monnaie de la trompe Guibal. En disposant ainsi, sur tout le pourtour, des débouchés évasés, on supprime le frottement de l'air entraîné inutilement le long de la circonférence jusqu'à l'entrée de cette trompe.

En revanche, on perd le bénéfice du fonctionnement de la vanne, et l'on est moins sûr de régler exactement le courant pour éviter les rentrées. De plus, les ailes deviennent beaucoup plus nombreuses, ce qui tend à diminuer la valeur totale de l'orifice de passage (n** 1075).

Telle est, pour la réduire à ses traits essentiels, la série d'idées fondamentales, dont la succession a progressivement amené le ventilateur à force centrifuge, de son état rudimentaire, au type excellent auquel s'attache aujourd'hui principalement le nom de M. Guibal. On doit adjoindre à cette nomenclature, d'après des nuances que je ne m'arrêterai pas à détailler, de nombreux systèmes

{*) Harzé, Rev. univ, d. m. et u., 2*, I, 109.

VESTIUTEURS.

Fig era VenbllteuT Uiné (coupe bonioiilalej

462 ÀÉRâGE.

tels que ceux de Audemar ('), Béer (*), Bourdon (^), Brunton (*), Duvergier (*), Eckard (•), E. D. Farcot C), Favet (•), Galet (•), Gendebien {% Gonther ("), Kraft ("), Lambert ("), Murphy ("), Nasmith ('•), Reichenbach (*•), Reisinger ("), Rittinger H, Roger (*»), Schiele ('•), Sievers H, Stevenson {% Yeillon, Waddle ("), Winter n, etc.

1091 — Théorie analytique. — On peut préciser davantage ces notions générales, en empruntant le secours de Tanalyse.

Appelons r^^ la dépression depuis l'intérieur de la mine, aux environs de l'ouïe, jusqu'à l'entrée des aubes, et t;,, la vitesse absolue avec laquelle l'air se précipite dans ces dernières, par un épanouis-

(*) Burat, Cour$ tC exploitation, 227. — Type horizontal, effacé en terre, à joint hydraulique.

(*) PA^Belgique^hl. — Ouïe double, petites dimensions, enveloppe et cheminée en tôle.

(') Palettes trapézoïdales.

(*) Aminci en lentille.

(') Horizontal.

(6) ZeiUchrift BHS, V, 79.

C) Moniteur ittdustriely 15 novembre 1883, p. 376. — Scienii fie American Supplément, 23 juin 1883, p. 6221. — Ailes infléchies dans un sens opposé à celui qui est ordinairement adopté (n'' 1092).

p) Pièces annexées aux procès-verbaux de la Commission du grisou, !•' fasc, 79. — Ventilateur anti-grisou (n* 1073).

(^) Ailes courbes.

(*^) Gendebien, Les ventilateurs de mines, Bruxelles, 1882, p. 11. — Sortie directe et infléchie à angle droit sur toute la circonférence.

{»«) PA^Angleten-e^m.

(*«) PA, Belgique, 48. — Demanet, Traité d'exploitation, lî, 183.

(«) Rev. univ, d. m. et u., 2«, I, 107. — Demanet, Traité d: exploitation. H, 180. — CBM, mars 1875. »- Enveloppe tournant avec la roue.

('*) Ventilateur américain, ailes courbes, deux parties solidaires ou indépendantes, a volonté.

(*•) Pièces annexées aux procès-verbaux, etc., 2» fasc., 264.

(*^) Dingler, Polyt, Journal, 194, p. 411. — Brosses remplaçant les ailes.

(") Ponson, Supplément, I, 394. — Berggeist, 1867, 46. — 62 palettes courbes.

(»*) Gurlt, Berghau und Hûttenkunde, 3« édition, 78.

(*») PA, Angleterre, 211. — The Engineer, 22 octobre 1880, 309. — Petit diamètre, grande vitesse, aminci à la circonférence, deux appareils symétriques accolés par la face opposée à l'ouïe.

(») Gluck auf, Essen, 1869, n-» 33.

(") Engineering, 28 février 1877, p. 177.

(•*) PA, Angleteire, 209. — Grand diamètre, aminci vers le bord, sans enveloppe.

(«) PA, Allemagne, 203. — Très petit diamètre l-,60; largeur 0-,30; rapidité considérable : 500 tours, pouvant être poussée à 700, ce qui réprésente une vitesse de 00 mètres par seconde à la jante.

VENTIUTEURS. 465

sèment symétrique dirigé suivant les rayons. On aura, entre ces deux éléments, la relation (éq. 10, p. 393) :

Vo* = 2g — .

La vitesse d'entraînement u^ de la roue est tangentielle au cercle de rotation, c'est-à-dire normale au rayon, ou à v^. Quant à la vitesse relative w^y elle forme la résultante du parallélogramme construit sur la vitesse absolue et la vitesse d'entraînement prise en sens contraire. On aura donc, dans ce rectangle :

tt'o* = Vo* ■+- tto'.

Suivons maintenant par la pensée, dans ce mouvement relatif, un mètre cube d'air, pendant le trajet qu'il accomplit à l'intérieur de la roue. Nous lui appliquerons le théorème des forces vives, en adjoignant aux forces réelles la force centrifuge, suivant les règles que fournit, à cet égard, la mécanique des mouvements rela-

tifs. La masse de l'unité de volume ayant pour valeur — > le premier

membre de l'équation sera 3- {w^ — w^)^ si w désigne la vitesse

relative à la sortie. En appelant yj la différence de pression entre les deux points extrêmes, le travail s'obtiendra (n*'1023) en multipliant cette dépression par le volume, qui est ici égal à l'unité.

Quant à la force centrifuge, elle a pour valeur — wV, si w marque

la vitesse angulaire, etr le rayon variable à chaque instant. La projection du chemin parcouru sur la force est, d'après cela, dr, le tra-

XS Tii

vail élémentaire — wVdr, et son intégrale ô-^*(^* — ^0')» ^^* s*

xS l'on veut, 5- (m* — Wq'), en appelant u la vitesse à la jante. En réu-

^9 nissant ces divers termes, et divisant par ^ j on obtient l'équation :

464 AÉRâGE.

A la sortie de la roue, la yitesse absolue v est fournie par la résultante du parallélogramme construit sur la Yifesse à la jante u fît la vitesse relative w. Cell&<:i est dirigée en prolongement du dernier élément de Taube, qui rencontre la circonférence sous un angle 0 (fig. 675). On aura donc la relation :

r' = tt'-f-ti^ — 2uircos0.

Si eîifln nous appliquons le théorème des forces vives au mouvement absolu qu'accomplit le mètre cube d'air à travers la cheminée, le premier membre de l'équation sera ^ (r^* — »*), si r,

représente la vitesse avec laquelle l'air quitte la trompe à son débouché. Quant au travail, il se réduira encore (n"* 1023) à la dépression 1],, qui se produit de l'entrée à la sortie de ce couloir; d'où la formule :

Ajoutons maintenant ces cinq équations, en ayant égard aux nombreuses réductions qui s'opèrent entre les termes relatifs aux vitesses. En ce qui concerne les dépressions, nous remarquerons que la somme algébrique r^o + '^Q + ^i exprime la différence qui existe entre les pressions extrêmes du trajet que nous avons suivi par la pensée» à savoir celles de la mine et de l'atmosphère extérieure. Ce sera donc — A, si A désigne la valeur absolue de la dépression due à l'aspiration produite par le ventilateur, laquelle constitue l'inconnue principale de la question. U vient, par cette addition :

Vi* = 2m* — 2uw CCS 6 — 2jf — ,

et nous en déduisons cette relation fondamentale, pour exprimer la dépression que fournit le jeu de l'appareil :

zj ~ g ~ 2g g *

YENTILÂTÉURS. 465

109IS — Cette équation montre que h augmente avec 0. Théoriquement, on pourrait aller ainsi jusqu'à 6=180''. Mais, outre que, pour cette limite abstraite^ la section d'écoulement s'annulerait complètement, on peut penser que, pour des valeurs bien moindres déjà, les résistances passives développées par ce renversement de la courbure habituelle auraient entravé cette croissance. Pour ce motif, M. Murgue, dont les recherches ont beaucoup avancé les questions qui nous occupent, adopte comme type l'angle droit :

auquel correspond la dépression. spéciale (*) :

et il y rattache la dépression effectivement obtenue, dans des conditions quelconques, par la formule :

(3) h = kxj—,

en donnant au coefficient k le nom de rendement manométriquei^). Cependant des expériences directes ont montré à M. Ser que, conformément à la théorie, on obtient encore un accroissement, en faisant croître 6 d'une certaine quantité au delà de l'angle droit. Elles ont été vérifiées par M. Tresca, qui en a fait l'objet d'un rapport. M. Emmanuel-Denis Farcot a de même renversé en avant la courbure des ailes de son ventilateur, de manière à prendre, pour la valeur de 6, un angle obtus.

(*) Si l'on admet pour ci (éq. 12, p. 595) la yaleur 4,2, il vient :

i?) Il est bien essentiel de ne pas confondre le coefficient ainsi introduit avec le rendement dynamique^ qui sert à rapporter au travail dépensé le ti*avail utilisé, ni avec le rendement géométrique ^ assez constant aux environs de la valeur 0,55 et qui est destiné à comparer le volume d'air effectivement débité, avec l'espace géométriquement engendré pai* la rotation des palettes. Le débit varie en effet [n<* 1094), pour une

AÉRiGE.

1 093 — Les calculs précédents ne tiennent pas compte des résistances passives qui sont développées dans le trajet à travers Tappareil. Q faut, pour le faire franchir, un supplément h' de dépression, déterminé par son orifice de passage a au moyen de la relation (11, page 595) :

En même temps, ce débit q s'écoule à travers la mine, représentée par son orifice équivalent a, sous Tinfluence de la dépression A, d'après la relation analogue :

mine déterminée, proportionnellement à la vitesse de rotation (Rapport de la Commission dn Gard, Bull, min., 2-, VU, 481).

H. Mnrf^ue a dressé (B%UL min., 2", IX, 46) un tableau de 58 ventilateurs, dont il a pa évaluer le rendement manométrique. Nous en extrairons les résultats suivants :

Sans enveloppe

Enveloppe sans cheminée

— avec cheminée prismatique

— avec cheminée évasée. . .

Ensemble

KOHBRES

d'observations

RENDEl

MINniUV

[ENT M ANOMi

MOTEXXE

Striqiie

HAIWni

o.sao

[. Pemolet et Aguillon (PA, Angleterrej 209; Belgique, 49) ont indiqué, de leur cfttc, les valeurs suivantes pour 43 autres appareils :

VENTIUTELRS

Gaibal .

Waddie.

Lambert Schiele.