II

522 fiPUISEHEM.

robinet d'amorçage, qui permet d'y amener l'eau de ta colonne île

refoulement, et de les remplir avant la mise en marche.

II est souvent utile, avec les moteurs à rotation, d'établir en outre une communication directe entre le cylindre el le tunu d'aspiration. Elle est normalement fermée par un robinet, ihi l'ouvre avant d'admettre la vapeur dans la machine, afin d'annuler momentanément la résistance.

•8T — Tiges de piston, — Les tiges de piston se font en fer ou en acier. Lorsqu'elles sont commandées par une maitressc-tigc. elles y sont fixées en porte à faux à l'aide do potences ((ig. 669).

Cet inconvénient peut être évité, en particulier pour les plongeurs des jeux foulanis. si l'on bifurque la maltressc-tige en forme d<' cadre embrassant extérieurement le corps Ae pompe. Cette condition détermine la largeur dans œuvre de ce cadre. Quant à sa hauteur, elle est égale à celle du cylindre augmentée de la course de la mal tresse-tige. Cette bifui^ cation s'établit en juxtaposant, l'une contit' l'autre, des épaisseurs successives, en quaittilé suffisante pour rejeter la dernière h la distance voulue de l'axe de symétrie.

Une autre solution consiste à transformer.

sur une longueur égale à la course, ou ménu'

sur toute la hauteur, la maitrosse-lige cnun

du pision. fer rond, de solidité équivalente à celle de la

section normale. Il traverse de part en pari

les deux fonds du cylindre, et porte le piston à l'intérieur ileii.'

corps de pompe. L'inconvénient de bifurquer la mai tresse-tige b>i'

trouve alors remplaai par celui de doubler le nombre des sliif-

(ing-box.

988 — MaUresse-li<je. — La tige maîtresse, qui sert d'intermédiaire entre le moteur et les pompes, lorsque le premier csl

POMPES m UNES.

insiâllé au jour, règne sur loute la hauteur du puits. Le plus souvent, elle est en bois de sapin du Nord, sauf pour la partie supérieure, plus eiposéc aux influences atmosphériques, que l'on construit en chêne. En vue de l'alléger, on lui donne un équarrissage décroissant du haut en bas par mises prismatiques succcs-

Mves, de manière à rapprocher sa forme générale de celle du solide d'égale résistance (N* 779).

11 est essentiel que les assemblages soient attentivement serrés. Le moindre jeu donnerait lieu à des chocs désastreux, en raison de I importance des masses en mouvement. Ces joints se font souvent Hi trait de Jupiter. Il est plus simple de réunir les pièces bouta

33i ÉPtlISENEKT.

bout à l'aide de dames boulonnées dans le corps des tiges lùg. 6J0 et 671), et snr deux files, atin de recouper moins fréquemment les mêmes libres. On peut même éviter complètement cet inconvénient, en employant des «Pelisses de bois (fig. 672), d'un équarrissagc égal à celui de la lige. Elles sont fortement serrées contre celte dernière, à l'aide d'ctriers, et l'on s'oppose encore au glissement en intercalant, à mi-bois, des chevilles d'une section suflisantc, qu'il faudrait cisailler pour arracher le joint.

889 — On tend à substituer au bois le Ter, et surtout l'acierC). en vue d'obtenir plus de légèreté, à égalité de résistance. Cependant l'élasticité et la souplesse du bois méritent la préfOronce, pour les puits profonds et les allures relativement rapides. Il faut, en outre, remarquer que lavantage de l'allégement est, dans le cas actuel, moins intéressant qu'en toute autre circonstance. Nous verrons en effet {N* 1004) que le moteur d'épuisement, à l'in-

MaHrewe-tige Hiltrosic-llge mélallique creii». MaUresse-tigc ini.'lallique cruciale.

iii^laniquo en ireMis.

verse de toutes les autres machines, que l'on cherche a dégager le plus possible do poids inutiles, a besoin, pour son bon fonctionnement, de renfermer des masses tellement considérables.

(I) «echamps. llnltrcss<>-tigc en ada: Hrv. unh. d. m., î', VII, W9, — Dcclumps « llunroltp, liidupncc de l'ilaslicitë du mùlal sur ta fatigue des maUresscs-liKes. IMf' 3'. V, 2*3.

POMPES DE Mi:SES. 325

que Ton est quelquefois même conduit à en ajouter d'étrangères à sa constitution, qui ne jouent qu'un rôle de présence» sans concourir elles-mêmes à la transmission de la résistance.

Pour donner à ces pièces la plus grande solidité, on les construit en treillis (fig. 673). On augmente également le moment d'inertie de la section en Févidant dans le centre (fig. 674), ou en lui donnant une forme cruciale (fig. 675). On réalise ce dernier type en assemblant quatre fers de cornière, avec des disques interposés, qui sont traversés alternativement par des rivets, ou par des vis à t^te conique, munies de boulons. Les tronçons doivent être reliés les uns aux autres au moyen d'éclisses, assemblées d*une manière identique aux cornières.

••O — Les maitresses-tiges sont guidées à Taide de moises, avec un faible jeu. Pour éviter l'usure de ces pièces importantes, il est bon de doubler les parties exposées au frottement avec de minces planchettes, que l'on renouvelle de temps en temps.

De distance en distance, on installe, sous le nom de parachutes, de forts sommiers, capables d'arrêter des corbeaux fixés à la tige, en cas de rupture de cette dernière. Pour amortir un choc aussi intense, on a soin de disposer, sur ces sommiers, des doubles de vieux câbles plats de nature végétale.

•91 — Tuyaux. — Les colonnes de pompe se faisaient toujours autrefois en fonte. Il est arrivé que certaines fontes, de nature poreuse, laissaient filtrer le liquide, une fois soumises aux énormes pressions dont nous avons donné quelques exemples. On est parvenu à prévenir ces suintements, en injectant dans le métal, à l'aide de la presse hydraulique, des huiles siccatives lithargirées, qui ont pour eflet de boucher tous les pores, par un procédé analogue à l'embouage des digues perméables.

Depuis quelques années, on établit de préférence les conduites de refoulement en fer étiré, qui ne présente pas les mêmes inconvénients et qui résiste mieux aux chocs.

lorsque les eaux sont acides, la foiîte et le fer se corrodent rapidement. Aussi se voit-on forcé, dans certaines mines de pyrite.

d'employer le bronze pour les organes du mécanisme. Quant aui tuyaux, on les préserve alors à l'aide d'une épaisse couche de peio' ture: et celle-ci se trouve elle-même défendue contre l'usure dueau mouvement du liquide, au moyen d'un doublage en plancheUes de bois. Ces sortes de douves sont maintenues en place, à l'aide d'un serrage, que l'on détermine en subdivisant l'une des planchettes rectangulaires en deux trapèzes altci'nes-intemes, com-

Fig. 616. — Appareil* de dilalalion pour condul(i>s d'eau ou de vapeur (élftalion).

primés en deux sens opposés, k la manière d'un coin et de son conlre-coin.

La bonne exécution des joints est de la plus haute importance, afin de prévenir les pertes d'eau ou les rentrées d'air. Ils sont à brides, avec des portées dressées de la manière la plus attentive. Un grain d'orge circulaire permet, pour assurer l'étancbéîté. d'écraserdu plomb, ou de malcrdu cuivre ou du laiton. On emploie aussi la gutta-percha, la glu marine, ou des mastics composés. Le^ substances compressibles méritent la préférence sur les assemblages rigoureusement rigides, en vue des mouvements idtcriei"^

du terrain. On fait aussi fréquemment usage de joints à emboitement.

Comme pour les maitresses-tiges, il est bon théoriquement de faire varier Tépaisseur des tuyaux, en la réduisant un certain nombre de fois,» de. la base au sommet, à Finverse de ce qui a lieu dans la maitresse-tigc. Celle^i» en eiïett travaille par suspension, en se portant elle-même ; tandis que la colonne tend à se comprimer sur sa base. On soulage d'ailleurs ce poids, en le faisant porter sur des moises (fig. 676).

Afin de permettre la dilatation des conduites sous Teflet des variations de température, on répartit de distance en distance sur la colonne de refoulement des boites à plongeur (fig. 676), disposées au-dessous des moises de support. Suivant la dilatation du métal, la partie A pénètre plus ou moins dans le tuyau B, d*un diamètre supérieur. La jonction est assurée par un stnffing-box CC. Ces appareils sont espacés de 100 à 200 mètres.

— Cloches d'air. — Il importe de prévenir Tinfluence des- Iructive des coups de bélier, c'est-à-dire de l'ébranlement général qui accompagne la fermeture brusque des orifices. Cette influence est facile à comprendre. En effet, la force vive des masses en mouvement ne peut disparaître que par le développement d'un travail numériquement égal au double de sa valeur. Lorsque tout débouché se trouve géométriquement intercepté, il faut que ce soient les parois elles-mêmes qui cèdent, sous un effort qui sera nécessairement énorme, puisque leurs déplacements élastiques ne peuvent offrir qu'une étendue inappréciable.

Dans les pompes actionnées directement par des moteurs à rotalion, les coups de bélier peuvent provenir d'une cause particulière (*). Considérons par exemple le cas d'une pompe unique à simple effet. Pendant le refoulement, le piston exerce sur la masse liquide un effort constant, égal à la pression hydrostatique plus la force variable nécessaire pour lui communiquer une accélération égale à la sienne propre. Or dans les machines de ce genre, où le

^) Débauche, Étude sur les machines d'épuisement souterraines [Mémoireê de t Union ^^ Ingénieurs de Louvain, 1895).

bouton de manivelle possède un mouvement uniforme, la vitesse du piston varie comme le sinus de l'angle décrit par la manivelle, et son accéléralîon comme le cosinus du même angle. Celle-ci csl donc négative entre 90 et 180 degrés; par suite, si la rotation est trop rapide, il peut arriver durant cette période que l'eflort qui s'exerce entre le piston et le liquide devienne néfiatif. Ils se sépareront dès lors l'un de l'autre, et il se produira un coup de bélier lorsque les deux corps reviendront au contact.

On remédie à ces divers inconvénients par l'emploi de ciochet d'air, qui renferment une sorte de matelas gazeux, capable, à l'inverse des parois métalliques, de se comprimer dans une mesure importante. Cet air restitue ensuite, par son élasticité, le travail qu'il a momentanément emmagasiné. Cette quantité d'énergie se retrouve donc fidèlement, au lieu de disparaître en s'employanl â >duirc des effets destructeurs.

Les clocbes sont parfois distribuées sur la conduite de refounent. Plus souvent on n'en établit qu'une prés de chaque pompeles construit en fonte de forte épaisseur. Elles sont munies d'un momètre et d'un indicateur du niveau de l'eau. Lorsque l'air ainsi confiné s'est épuisé par dissolution sous ces îssions élevées, on le renouvelle en mettant la cloche à sec à ided'un jeu de robinets. Si cependant la charge est trop consirable, et qu'un remplissage du récipient à la pression atnioliérique ne suffise plus, on a la ressource d'employer une mpe de compression spéciale, mue par un petit cheval ausiliaire. dernier système est préférable à celui qui consiste à disposer ns la paroi du corps de pompe de petites soupapes, diles reiii- ,rds, par lesquelles un peu d'air est aspiré à chaque coup de iton, puis refoulé avec l'eau jusqu'à la cloche à air. Quand le circuit oflerl au liquide présente des points hauts, on a in d'y placer de semblables cloches, afin de les faire profiler s volumes d'air, nuisibles en toute autre circonstance, qui s'in- )duisent dans l'appareil. Il peut même arriver qu'il en survienne isi des quantités surabondantes, que l'on se voit alors obligé Hacuer périodiquement à l'aide d'un robinet de sortie. Les cloches à air, dont le but est d'éviter les chocs et d'unifor-

miser le mouvement du liquide dans les tuyaux, trouvent aussi leur emploi sur la conduite d'aspiration. Mais la cloche qu'on adapte parfois à cette dernière est pour ainsi dire un réservoir négatif; la tension de Tair s'y maintenant inférieure à la pression atmosphérique. Il se dilate au moment d'une aspiration trop brusque, et empêche comme précédemment la production de coups de bélier. Ce dispositif présentera d'autant plus d'utilité que la conduite d'aspiration sera plus longue.

POMPES KITTINCEK

— A la suite du type fondamental des pompes de mines dont nous venons de nous occuper, je citerai quelques dispositifs spéciaui, et d abord la pompe Rittinger, dont le principe a été formulé originairement par Colson (').

Tout l'ensemble est disposé en ligne droite depuis la surface jusqu'en bas du puits (fig. 677, 678). Les corps de pompe sont mobiles, et suspendus à une maitresse-tige formée de deui fers ronds. Ils se foulent dans leur mouvement contre dos soupapes. A la base, se trouve une cavité fixe A. L'eau de la bâche peut s'y introduire par un clapet a qui s'ouvre de bas en haut. Une colonne mobile B y pénètre par la partie supérieure, à travers un stuffmgbox. Elle-même embrasse, au moyen d'une autre garniture, un lube fixe C qui fait partie de la conduite supérieure.

J'appellerai h la course verticale, li et to les sections de B et C. Lorsque le tube B s'abaisse de cette quantité /i, il vient occuper, dans la capacité A, un volume Qh, 11 faut donc qu'une quantité <'gale d'eau abandonne ce récipient A, en passant dans le tube B à travers le clapet b. Une partie, à la vérité, trouve à se loger dans le vide wA laissé libre par la sortie relative de la partie fixe C,

•) BuU, min., 2*, VUl, 813. Buisson. — CBM, 1879, 174; 1884, 68. — Ponsoii, ^^PpUment, H, 398, — Bural, Exposition de 1878. — Zeitschrift BBS, XIX; 60; XXV, i'>^. — Von Uauer. Berg und Bûtlenmâiimêches Jahrlmch, XXX, 4- li\T.

ÉmÉ

>e Bitlingor (rli^ralion].

POMPES DE NLNES. 351

pendant la descente absolue de B. Mais lexcédent (û — <o) h doit, en raison de rincomprcssibilitc de Teau, faire refluer un égal volume* par le canal C» dans la bâche supérieure.

Au moment où remonte le tube B, la soupape b se ferme, et il n existe plus aucune communication avec la capacité A, qui emploie (*e temps à remplir d'eau, à Taide du clapet a, le volume ÛA que B y laisse libre par sa sortie. En même temps, le tuyau C rentrant, par un mouvement relatif, à Tintérieur de B, il devient pour cela nécessaire qu'un volume d*eau tah quitte cette capacité mobile, en refluant à travers C jusqu'à la bâche supérieure.

En résumé donc, on a élevé, pendant la course descendante, un volume (Q — u>)/i, et pendant Tascension : u>A. Le total ÛA reproduit bien la quantité qui, comme nous venons de le dire, afdue, pendant cette dernière phase, de la bâche inférieure à Finlérieur de A.

••4 — 11 serait facile de s'arranger de manière que les deux courses élevassent la même quantité de liquide, en posant :

(Û — co) h -- toA ,

Il suffirait donc de faire la section du tube B double de relie de C,

ce qui établirait entre leurs diamètres le rapport v^'2.

Mais on peut, plus utilement, lorsque le moteur doit être une machine à simple eflet, se proposer de faire en sorte que l'élévation d'eau (Û — io)h, pendant la course descendante, fasse équilibre, dans le moteur, au poids P du système mobile. On écrira pour cela l'équation :

P = 1000 (U — co) A -f- F,

en représentant par F l'ensemble des résistances passives à la descente C) .

}] Kous supposons ici, pour simplifier, que les mouvements ascendant et descendant sont unifonnes; et nous négligeons, dans cette hypothèse, de tenir compte des forces nécessaires pour donner à la masse liquide l'accélération convenable. Pour donner

La possibilité d'obtenir Téquilibre sans contrepoids accessoires, ou du moins avec des contrepoids beaucoup plus restreints que dans le système ordinaire, constitue un réel avantage pour la pompe Rittinger.

11 est bien entendu que, lorsque cet appareil devra être actionné par un moteur à double effet (N** 1016), comme cela arrive fréquemment, on disposera des diamètres û et <o de manière que reffort dû à la vapeur soit le mémo à la montée qu'à la descente.

La pompe Rittinger se recommande également par sa symétrie, qui, en simplifiant les parcours du liquide, permet une allure un peu plus rapide; par l'économie d'emplacement dans le puits; et par la suppression des chapelles. Malheureusement, elle exige un prix de revient relativement élevé.

POMPES D*A¥AI.EKESSE

995 — Lorsque l'on se trouve aux prises avec les difficultés du fonçage d'une avaleresse à travers les morts-terrains aquifercs, il devient indispensable d'avoir recours aux moyens d'épuisement les plus puissants qu'il soit possible de faire intervenir. En même temps, les conditions de celte installation sont provisoires, précaires et gênantes. Ces diverses circonstances impriment aux pompes d'avaleresse un caractère particulier, qui les sépare, jusqu'à un certain point, des pompes de mine proprement dites. Les desiderata que l'on doit, à cet égard, avoir présents à l'esprit sont les suivants.

Il faut d'abord rechercher la légèrelé. En effet, le fond étant perpétuellement à l'état d'avancement, ne saurait en aucune façon servir de base à l'appareil. On est donc obligé de suspendre ce dernier par sa partie supérieure, ce qui constitue le jeu volant, par opposition au jeu posé.

plus de précision à ce calcul approximatif, il serait nécessake de les introduire dans l'évaluation de F.

POÏPES UE NLNES. 355

Les montages cl dénaontages doivent être faciles, car ils seront fréquenls. pour suivre rapprofondissement et réparer toutes les avaries.

La pompe doit pouvoir marcher ;

Qoyùe, avec des venues d'eau aussi irrégulières. La moindre réparation laissera, en outre, monter le niveau dans le puits.

Les eavi à épuiser sont très impures et très chargées, car les parois sont à l'état de dislocation, et il est impossible de songer à aucune clari- Dcation.

Les coups de mine risquent d'atleindre des organes aussi rapprochés (lu point d'avancemenl.

On doit enfm s'attacher à ménager l'cmplacemcnl, et à réaliser la plus lirande puissance avec le minimum d'eucorobremenl.

99B — Examinons successive* ment les conséquences de ces principes. On emploie (fig. 679| un jeu forme de tirants susceptibles de s'allonger comme des tiges de sonde, ou des chaînes passées sur des molettes.

ai amarrées à des treuils à la surface desquels elles se trouvent enroulées en provision, pour permettre de descendre la pompe au fur et à mesure de I approfondissement. Après avoir parcouru de cette manière 30 ou . ^^^

'il) mètres, si l'on rencontre des parois solides, on pose une bâche, et l'on transforme cette première IravÉc en un jeu fixe, relié d'une manière définitive à de forts

cadres placés à l'orifice du puils. On continue ensuilc, avec un nouveau jeu volanl, à suivre la progression du travail.

Il résulte de ce mode d'installation que Ton doit employer exclusivement le type élévatoire, en excluant la pompe foulante. Dans le premier, en effet, Faction motrice exercée sur les eaux se fait sentir de bas en haut, et tend par conséquent à soulager les tirants, tandis que le mode foulant comprime le liquide de haut en bas pour déterminer son ascension dans la colonne, ce qui fatiguerait d'autant la suspension.

On supprime la chapelle qui, pour le moindre dérangement, se trouverait noyée avant que l'on eût pu la démonter. Le piston et le clapet dormant sont retirés par le haut, comme nous ravons expliqué à l'occasion de la pompe de fond des appareils définitifs (N** 978). Les clapets atteignent quelquefois des dimensions considérables, en raison de la puissance de ces machines. Le piston Lctestu (N^* 985) s'adapte convenablement au pompage des eaux impures.

Le corps de pompe, ou la hmvaillantey est très épais et enveloppé de vieux câbles, pour se trouver en état de résister aux projectiles des coups de mine. Cette surépaisseur permet en outre de Taléser plusieurs fois, quand sa surface a été altérée par les graviers entraînés dans l'intérieur. Le diamètre est parfois considérable, attendu qu'un gros corps de pompe produit moins d'encombrement dans le puits, que plusieurs cylindres formant un total égal de volume utile. En môme temps, on réduit par là le nombre des organes et les chances de dérangement. Cependant on trouve à celte unification l'inconvénient de s'exposer à des chutes d'eau écrasantes, si la pompe vient à crever. 11 convient donc de garder une juste mesure, et de partager au moins l'épuisement entre deux pompes, ce qui facilite d'ailleurs les réparations, dans les moments où l'on peut arriver, avec un seul de ces appareils, en l'activant autant que possible, à surmonter les venues d'eau.

L'aspirant, qui se trouve absolument au contact des coups àe mine, doit être établi dans des conditions de grande solidité. On emploie aussi, dans les pompes d'avaleresse, ïépée à fourreau. c'est-à-dire un ensemble de deux tuyaux emboîtés Tun dans l'autre. Le tube mobile peut être tiré successivement au dehors, sur une

POMPES DE MLNES. 555

longueur variable, de manière à baigner toujoui*s dans le puisard, jusqu'à ce que Ton procède à un abaissement général de tout le jeu volant, en faisant alors rentrer le tube dans son fourreau» ainsi qu'au moment du tirage des mines. II est bon également que l'aspirant soit réuni à la travaillante par un joint souple, afin que Ton puisse le diriger à volonté vers les diverses anfractuosités que les circonstances du tirage peuvent détei miner dans le fond- La colonne de tuyaux est allongée par la partie supérieure, au fur et à mesure de la descente de la pompe. On les fait en tôle, et non plus en fonte, pour obtenir plus de légèreté. Les joints sont encore à brides. On les réalise en assemblant, à Textrémité de chaque virole, un fer de cornière roulé à chaud en forme de cercle.