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En étudiant les conditions de marche de ces machines , on trouve tous les éléments de construction dont on peut avoir besoin. Ainsi, on voit qu'en moyenne la charge effective sur le piston de la machine est généralement au-dessous d’une atmosphère; cette condition permet le développement de l’action de la détente ; la course pouvant presque s’achever sous la simple action du condenseur , où la pression est de à n d'atmosphère. On a donné généralement aux machines une course plus grande que celle des pompes ; l'inégalité des bras du balancier qui résulte de cette disposition facilite encore le départ de la machine et l’usage de la détente. L’effet utile des machines est calculé d’après le volume des pompes , et non d’après le jaugeage direct de l’eau élevée; ce volume est donc un peu au-dessous des chiffres indiqués dans le tableau; mais ces chiffres représentent réellement l’effet de la machine, parce que la plus grande partie des pompes étant foulantes, n’agit que pendant la descente de la maîtresse tige, de telle sorte que la machine a toujours à enlever le même poids , que les pompes soient en bon ou en mauvais état. Aussi l’entretien de ces pompes est-il l’objet des plus grands soins.

Machines à colonne d’eau.

Toutes les fois qu’on a la faculté de faire entrer dans une mine des eaux dont le niveau est supérieur à celui des galeries d’écoulement, on peut créer ainsi un moteur pour épuiser les eaux des niveaux les plus bas. Ce moteur pourra être une roue hydraulique à laquelle on attachera des pompes; mais, lorsqu’il s’agit spécialement d'épuisement, la machine à colonne d'eau a sur tout autre moyen hydraulique une supériorité qu’on peut assimiler à la supériorité des machines du Cormvall sur les machines il vapeur ordinaires.

Les machines à colonne d'eau paraissent originaires de Bohême ou de Hongrie; c’est du moins dans les mines de ces deux contrées qu’elles ont d’abord atteint un mode de construction

Epuisement

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normal et pratique. On doit à M. Reichenbach , qui en a fait construire un grand nombre pour le service des salines de la Bavière, et à M. Junker, qui les a importées en France en créant le beau système d'épuisement d’Huelgoat, les perfectionnements qui ont élevé cette machine au premier rang parmi les applications de la mécanique.

Prenons pour type de description la machine dans sa plus grande perfection, celle d’Huelgoat. Cette machine est à simple effet; le principe sur lequel repose son fonctionnement est, en quelque sorte , le même que celui des machines du Comwall , mais la transmission de la pression par l’eau a conduit à des détails de construction bien différents. Pour qu'il y ait lieu à établir une machine à colonne d’eau, il faut d'abord qu'on puisse rassembler des eaux dans une colonne de tuyaux d’une certaine hauteur, et leur donner une issue après avoir mis à profit la pression à laquelle cette eau est soumise à la b;ise de la colonne ; comme dans la machine à vapeur, le mode d’application consiste à appliquer cette force sur un piston qui enlève la charge, puis, supprimant la communication lorsque le cylindre est plein , à donner un écoulement aux eaux qui ont ainsi travaillé , en laissant retomber l'attirail des tiges par son excédant de poids.

Dans les machines établies à'IIuelgoat jfig. 160 et 161), le cylindre moteur, placé le couvercle en bas, reste ouvert par le haut ; il porte à sa partie inférieure une tubulure qui est successivement mise en communication, au moyen d’un tuyau vertical, avec deux tuyaux, l’un conduisant à la base de la colonne d’eau, l’autre à la galerie d’écoulement, tous deux jouant par conséquent le rôle de tuyau d’arrivée et de sortie des eaux motrices. Il suffira évidemment, pour déterminer le jeu de la machine, de faire communiquer la tubulure du cylindre avec le tuyau d’arrivée; puis, le piston ayant été enlevé jusqu’en haut de sa course, de boucher cet orifice et de mettre le cylindre en communication avec le tuyau de sortie, de telle sorte que les eaux soient chassées par le poids du piston et des tiges, qui déterminent l’oscillation descendante.

Le fluide moteur étant l’eau , il a fallu établir ce jeu par des

orifices très-larges, qui eussent, par exemple, un diamètre moitié de celui du cylindre, sans cependant absorber une portion notable de la force de la machine ; ce problème a été résolu par la disposition représentée dans la planche 160. Si, devant la tubulure d'entrée de l’eau motrice, on place, dans un tul>e vertical , deux pistons, /), p', réunis par une tige et fermant à la fois l’issue en dessous et en dessus de l’entrée, ce double piston pourra se trouver dans trois conditions d’équilibre.

Les deux pistons étant égaux , il y aura à peu près équilibre , ou du moins le poids de l’appareil tendrait seul à le faire descendre. Si les pistons ont des diamètres inégaux, la pression entraînera l’appareil dans le sens du piston le plus grand. Ainsi, si />’ est plusgrand que p, le piston régulateur montera, et l'orifice d'écoulement d'eau sera mis à découvert ; si p est plus grand que p' , l’appareil descendra et l'eau entrera- dans le cylindre moteur. La question de mouvement de tout le système est donc ramenée à faire successivement p’ plus grand que p, et p plus grand que p', et cela dans les proportions convenables pour que le mouvement soit doux sans être trop lent.

Pour établir ce jeu on a d’abord construit p’ plus grand que p , et on l’a surmonté d’un manche p”, sortant au dehors de l’appareil, et de dimension telle qu’on eût p ” plus petit que p. Si donc on suppose que l’espace annulaire qui établit ces deux conditions entre les pistons supérieur et inférieur à l’entrée de l’eau , soit successivement- isolé de la colonne d’eau motrice et mis en communication avec elle , le mouvement aura lieu. Par conséquent on ramène le mouvement de la machine à la manœuvre d’un robinet à trois eaux, qui serait disposé devant le petit conduit aboutissant à l’espace annulaire , et mettrait cet espace en communication tantôt avec l’eau de la colonne motrice , tantôt avec le tuyau d’émission. Ce robinet pourrait être manœuvré par une tringle à taquets placée sur le piston moteur P. On a substitué à ce robinet deux petits pistons , b et c, entre lesquels se trouve l’orifice du tuyau qui amène l’eau motrice; le piston inférieur c, étant disposé de telle sorte qu’il peut, par une course

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de 15 à 16 centimètres, mettre l’espace annulaire, z, en relation tantôt avec la colonne de pression, tantôt avec la colonne démission. Le piston b est surmonté d'un piston plein a, passant dans une boîte à cuir, qui laisse une petite zone annulaire en communication constante avec la colonne d'eau motrice au moyen d'un petit tuvau soudé'. L’ensemble des trois petits pistons ainsi équilibrés est très-facile à mouvoir; la course est déterminée par le système de leviers indiqué, et par la tige à taquets mobiles fixée sur le piston moteur.

On voit que , par cette série d’artifices mécaniques , le mouvement du piston moteur est d'abord ramené au mouvement des trois pistons régulateurs p, p' , p" , lequel mouvement est déterminé par l’injection et l'émission successives d'une petite quantité d'eau motrice dans l’espace annulaire z; cette injection est ellemême produite par le mouvement des trois petits pistons équilibrés, a, b, c, mouvement qui n’exige qu’une très-faible quantité de force empruntée au piston moteur.

Les robinets r, r , permettent de régler le temps de l’injection et de l’émission dans l’espace annulaire de manière à régler la vitesse de la machine. On peut évidemment accélérer une des oscillations et diminuer l’autre, et rendre égaux ou inégaux les mouvements d’ascension et de descente du piston moteur , suivant que cela est plus ou moins avantageux pour le service des pompes. Les taquets sont mobiles de manière à permettre en outre de faire varier la course. Enfin le robinet r” sert à arrêter la machine ou à la mettre en train.

La pièce la plus importante, et dont l'exécution est assez difficile dans une pareille machine , est le système des trois pistons régulateurs. Ces trois pistons et les cylindres qui les reçoivent doivent être exactement dans le même axe , afin d'éviter les déperditions de force par suite du gauche que ne manquerait pas de donner la moindre excentricité. Pour éviter

1 Cette force additionnelle est destinée k contre-balanccr la pression exercée de! as en liant au-dessous du piston c, pression qui résulte de ce que tout l'appareil moteur d'IIuclgoat a été placé à 14 mètres en contrebas de la galerie d'écoulement k cause de l’équilibre général.

le point mort, le piston inférieur qui bouche la tubulure du cylindre moteur n’a de partie cylindrique pleine que celle qui est nécessaire pour le recouvrement exact de cette tubulure. Le surplus du piston est cannelé, et les cannelures sont angulaires, ainsi que l'indique la coupe, de sorte que l'introduction de l’eau, ayant lieu par ces cannelures avant de se faire par 1 orifice principal, la puissance motrice n’ugit jamais d’une manière brusque sur les pistons, mais graduellement et sans déterminer aucun choc.

Quant à l’ensemble de l’appareil, les principaux détai’s de sa construction sont suffisamment indiqués par la fig. 161. La colonne de pression est C C C ; la colonne d’émission D D D. Cette dernière est placée en contrebas de la galerie d'écoulement , parce que l’appareil des tiges étant plus lourd que la colonne d'eau élevée par les pompes dans le tuyau E E , on a évité par cette disposition tout contre-poids supplémentaire.

Deux cylindres moteurs ont été ainsi disposés l’un à côté de l'autre. Leur diamètre est de m. 1,05, leur course maximum de m. 2,30. La capacité du cylindre détermine la consommation d'eau motrice; elle est de m. 1,880. Quant à la consommation faite dans l'espace annulaire, elle n’est que de m. 0,033. Le nombre des oscillations est de 5 } par minute , ce qui exige une vitesse d'environ 2 mètres par seconde pour l’eau motrice dans la colonne de pression , qui a m. 0,38 de diamètre.

11 est évident que les machines à colonne d’eau peuvent être disposées pour une action à double effet. Les calculs qui peuvent servir à déterminer les diamètres des pistons des régulateurs et des tuyaux sont d’ailleurs encore plus simples que ceux des machines à vapeur; M. Junker a donné à cet égard les détails les plus intéressants et qui suffiront complètement à ceux qui auraient de semblables machines à établir. L'application de ces moteurs ne se borne pas d'ailleurs à l’épuisement des eaux dans les mines ; on peut les employer pour l’extraction, l’aérage, etc.

L’application des machines à colonne d’eau aux salines situées au sud de la Bavière, à Reichenhall et Berchtesgaden , est une des plus hautes conceptions de l’art de l'ingé-

ÉPUISEMENT DES EAUX

nieur. Ces salines fournissent des eaux chargées de sel qui ne peuvent être concentrées dans le pays où le combustible manque ; M. de Reichenbach conçut et exécuta le projet d’envoyer ces eaux à travers une contrée montagneuse, sur quatre points avantageusement situés, entre la Salza et l’Inn, pour la fabrication et les débouchés. A cet effet, il dut élever les eaux salées à 1035 mètres de hauteur, en quatorze reprises; cette ascension fut effectuée par neuf machines à colonne d’eau et cinq roues à augets. La plus puissante de ces machines, celle d’illsang, est mue par une chute d'eau de 100 mètres de hauteur, et élève d’un seul jet les eaux salées de 355 mètres. Enfin les eaux , ainsi élevées , parcourent environ 110,000 mètres de tuyaux pour arriver aux usines évaporatoires.