LE TUNNEL DU MONT S A 1 M T-GUTII A KL

au moyen (run large tube de l'",20 de diamètre, suspendu sous l'intrados, dans toute la longueur des parties voûtées. l*our comprendre cette disposition, le lecteur est prié de se reporter à la figure 77 (page 244) qui représente Ventrée du tunnel du côté d'Airolo.

On voit, au plafond ilu tunnel, le conduit métallique, X, qui, aboutissant, dans l'intérieur de la galerie, aux parties supérieures de la voûte, là où travaillaient les ouvriers maçons, venait déboucher au dehors et em[)orter l'air vicié.

Au bas de la même figure, on voit le réservoir d'air comprimé, A, qui servait à envoyer l'air dans toute la longueur du tube suspendu à la voûte.

Le mécanisme d'aspiration se composait de deux cloches en tôle, qui plongaient dans des cuves annulaires dont le cylindre central était fermé par le bas au moyen d'un diaphragme muni de soupapes. Une machine à colonne d'eau faisait monter et descendre les deux cloches, qui étaient liées aux extrémités d'un grand balancier. Le fond supérieur de ces cloches est muni de soupapes servant à expulser, i)endant leur descente, l'air aspiré pendant leur élévation.

A chac{ue double oscillation du balancier, ces cloches aspiraient et expulsaient dans l'atmosphère 50 mètres cubes d'air, et elles pouvaient atteindre une aspiration de 30,000 mètres cubes par heure.

Ce mode d'aspiration, inventé en 1825, par Pauwels et Du Bocliet, pour l'extraction du gaz des cornues, a été, comme on le sait, adopté dans quelques usines à gaz.

Nous dirons, toutefois, que les cloches d'aspiration furent promptement supprimées au tunnel du Sainl-Gothard. On y suppléa, avec avantage, par une augmentation dans le volume d'air pur envoyé dans le tunnel. Les cloches d'aspiration avaient pour effet d'aspirer 30,000 mètres cubes d'air par heure, et la bouche d'aspiration était, comme nous l'avons dit. placée en haut de la voûte, là où travaillaient les ouvriers. Cet appareil devint inutile parce que les innombrables supports nécessités par les failles qui s'étaient produites du côté sud, et les terrains éboulants rencontrés sous Andermalt, interceptaient tout le dessous de la voûte. On y suppléa par l'effet des cylindres compresseurs^ qui pouvaient introduire jusqu'au fond du souterrain, 8,000 mètres cubes d'air pur, ainsi qu'un complément qui pénétrait du dehors par la section -entière déjà achevée du tunnel.

La quantité d'air introduite jusqu'aux chantiers en activité, élait ainsi quadruple de celle qui aurait été suffisante, sans le mélange inévitable de l'air pur avec l'air plus on moins vicié. Les condilituis livgiéni(pies étaient donc

aussi favorables qu'il l'ùL possible de le désirer, el bien supérieures, en l(»ul cas, à celles de la |)lupart des travaux qui s'exéculenl dans les mines.

LES iMÂCHliNES PERFORATRICES.

Les travaux du moni Sainl-llotliard onl donné naissance à des machinas perforatrices nouvelles et à des améliorations importantes dans la construction et l'emploi de ces utiles appareils.

La i)remière perforatrice rationnelle destinée à i)ercer ties trous dans la l'oclie dure, par rem[)l()i de l'air comprimé, fut construite, dès 1855, par l'ingénieur anglais, Th. Barllcll. (jiii élail le représenlanl de M. Brassey, entrepreneur du chemin de fer Victor-Emmanuel.

Cette maclune, très remarquable, fut essayée, en mars 1857, à la Coscia. en présence de la commission nommée en vue des futurs travaux du tuimel du P'réjus.

Sommeiller assistait à ces expériences, et la rapide action de cette machine le mit sur la voie d'une perforatrice nouvelle, pour laquelle il se lit breveter, et qui fut employée, exclusivement à toute autre, ainsi ipie nous l'avons dit, au percement du tunnel du mont Genis.

Lors du traité international i)ourle chemin defei' du montSaint-Gothard, le gouvernement italien avait mis, comme condition de sa subvention, le rachat par le gouvernement suisse, ou par la Compagnie exécutrice, tle tout l'ancien matériel qui avait servi au percement du Fréjus. Ce rachat fut une des charges imposées àl'entrepreneur, Louis Favre, à l'époque delà signature de son traité. 11 se vit contraint d'acheter, pour l'entreprise, une centaine de machines perforatrices du système Sommeiller, dont on ne se servit d'ailleurs, jamais, et qu'il fallut dépecer, pour en utiliser le vieux bronze.

Le système Sommeiller n'est plus usité aujourd'hui. Des inventions nouvelles ont amené de nombreuses transformations dans la construction des appareils perforateurs, dont on distingue actuellement plus de vingt variétés.

Tous ces appareils ont des pièces essentielles analogues, et se composent généralement :

1° D'un ( i/lindfe principal , [)mv la percussion par l'air comprimé ;

2° D'un piston percuteur, dont la tige se prolonge, et sert de porte-outil , })arce qu'on fixe à son extrémité le ciseau, burin, ou fleuret, destiné apercer les trous dans le roc ;

3° D'un tiroir, ou roinnet distributeur , dont le mouvement de va-et-vient introduit l'air comprimé alternativement à l'avant ou à l'arrière du piston, comme dans le cylindre d'une machine à vapeur;

■4'' D'organes deslinés, soit à faire tourner le piston, sa lige porte-outil, et le ciseau perceur, soit à faire avancer le cylindre et ses annexes vers le front lie taille, pendant les progrès de Toulil :

5° D'un support, r//tiss/s. on cadre, rigide, formé ordinairement de deux barres, (n\ longerons, le long dcsfpielles le cylindre et ses annexes peuvent glisser, pour se ra|)])rocher du Irou en pcrcemenl. Ce cadre, ou sni)porl, destiné à être placé sur un aff)'it, doit i)Ouvoir s'incliner en différents sens, selon la direction des trous que l'on veut percer.

Le ciseau-perceur doit avoir un mouvement i'a[)ide et puissant de va-etvient. Il doit aussi tourner autour de son axe, pour ne pas s'engager, se co'ineer, pendant le percement, et pour faire un trou droit et cylindrique. Le piston et la lige porte-outil doivent évidemment participer auxmèmes mouvements. Enfin, le cylindre et ses [)rincipales annexes, doiveni avancer soit autnmatiqueinent, soit à la main, vers le front de taille, pendant le percement.

La main du mineur qui travaille avec une barre à mine, réalise d'une manière admirablement simj)le, ces trois mouvements ; mais la force musculaire d'un homme devient insuffisante quand le percement doit être rapide. Il faut alors recourir à des machines et à l'air comprimé, dans le cas sni'Iout (III on veut agir dans la profondeui' d'un sonlcrrain.

Outre la réalisation des trois mouvements exposés ci-dessus, il exisie d'autres éléments de comparaison, qui déterminent l'cnlrepreneur dans le choix d'une perforatrice, tels que: la dépense d'air comprimé pour un ccilainefïet produit; — la bonne exécution de l'appareil et le choix des métaux employés à sa construction; — le capital d'achat; les frais d'entretien ; — la manutention, plus ou moins facile, pour les ouvriers mineurs; — le poids de l'appareil, ses dimensions en longueur et largeur; — enfin la profondeur des trous que l'on peut obtenir en une opération, sans changer l'outil perceiu'.

L'entreprise du mont Saint-Gothard essaya, soit à Genève, soit aux abords du tunnel, plusieurs modèles demachines perforatrices. A la suite de ces essais, elle selimitaàl'emploi de trois ou ijualre modèles, (pii avaient, chacun, ses avantages spéciaux. La variété de ces systèmes ne nuit en aucune manière à la rapidité d'exécution du travail ; car l'entreprise exige des constructeurs que chaquemachine perforatrice puisse s'adapter immédiatement àl'alïùt, surlequel on en place un certain nombre, pour les faire travailler en commun. Elle exige, de plus, que le mode d'emploi de ces machines soit assez facile et assez simple pour que tout mineur puisse les faire agir, après un très court apprentissage.

Louis Favre avait ainsi maintenu le champ libre pour des perfectionnements utiles, tout en évitant les difficultés qui pouvaient provenir de la variété des ap[)areils. L'expérience montra que ce mode de faire est préféralile à celui

qui avait prévalu dans les travaux du mont Cenis, c'est-à-dire à l'usage exclusif d'une seule perforatrice.

Aussitôt après la signature du contrat, l'entrepreneur, Louis Favre, s'était décidé à faire l'achat, en Belgique, de deux compresseursd'airii vapeur, provisoires, qui furent placés aux extrémités nord et sud du tunnel. Il traita, en même temps, avec les construcleurs Dubois et François, pour la livraison d'un nombre restreint de machines perforatrices de leur système.

La perforatrice Dubois et François a des points de ressemblance avec celles du mont Cenis, mais elle en diffère par plusieurs organes essentiels.

La machine inventée par Sommeiller est composée, h l'imitation de celle de Bartlett, de deux appareils distincts : un très petit moteur à air comprimé, avec volant à rotation continue, et une perforatrice proprement dite. C'est par l'intermédiaire de ce petit moteur que Sniumeiller faisait mouvoir le tiroir disiributeur, et qu'il obtenait la rotation du piston percuteur aéritique et la progression du cylindre du côté du rocher.

L'appareil de MM. Dubois et François (fig. 88) est plus simple que celui de Sommeiller, et dépense moins d'air comprimé, à égalité d'effet. Ces constructeurs ont supprimé le petit moteur à air comprimé, modifié le mouvement du tiroir, et obtenu la rotalion du piston percuteur par l'action alternative de l'air comprimé sur un levier qui commande la rotation d'un engregage à rochet, lié au porte-outil.

L'avancement du cylindre percuteur vers le front de taille, s'opère à la main, par la rotation d'une vis parallèle au cylindre.

Peu de temps après la mise en action des machines perforatrices Dubois et François, le succès obtenu en Angleterre par une machine américaine, inventée par M. Mac Kean, engagea Louis Favre à faire des essais avec cet appareil, moins volumineux et plus puissant que le précédent.

La perforatrice anglo-américaine diffère totalement de la machine Dubois et François. La rotation du piston, de sa tige et del'outil-perceur s'obtiennent par le va-et-vient du piston, au moyen de deux roues à dents héUcoïdales, très inclinées. L'une de ces roues est fixée sur la tige du piston ; l'autre, qui engrène avec la première, est fixée sur un petit arbre spécial; ce second arbre porte, en outre, une roue à rochet.

La grande roue participe au va-et-vient du piston ; la pression de sa denture hélicoïdale contre celle de la petite roue, tendrait à imprimer à celle-ci et à son arbre un mouvement rotatif oscillatoire et alternatif, en deux sens opposés; mais la roue à rochet et son cliquet ne permettent la rotation de la roue que dans une seule direction. Il en résulte qu'à chaque retour du piston percuteur, la réaction des dents hélicoïdales de la petite roue contre

celles de la grande, oblige cette dernière à tourner d'un cerlain angle sur son axe; ce qui entraîne la rotation du piston percuteur et celle du ciseau.

Le tiroir de la madiine Mac Keanest cylindrique, et le mécanisme qui le fait mouvoir est plus simple que celui des appareils Sommeiller et Dubois,

M. Mac Kean a conservé, pour l'avancement du cylindre et de ses accessoires, l'emploi d'une vis parallèle au cylindre moteur. Il a, de plus, utilisé le mouvement rotatif alternatif de l'nrbre du tiroir, pour obtenir un avancement automatique, au moyen de lavis, à laquelle est adaptée une roue à rochet, qu'un cliquet fait tourner d'une ou deux dents, à choque mouvement rotatif du tiroir.

On a conslniit deux modèles de cet appareil : l'un a un piston de 10 centi-

FlG. 88. — LA SIACHIME PEHI'OKArllICB DUBOIS ET FRANÇOIS

mètres de diamètre; la course du fleuret est de 1",210, sa dépense d'aii' comprimé est de 1 litre 500 par évoUilinn com[)lète, et son poids de 1 70 kilogrammes.

Le second modèle a la même course de 1", 210, mais le diamèire du pislou est de 13 centimètres; il dépense 2 litres 500 par évolution complète, et pèse 200 kilogrammes.

La vitesse de perforation obtenue avec l'appareil Mac Kean dépasse d'une manière notable celle que donne la machine Dubois et François. Dans les expériences faites en Suisse, on put obtenir, avec une pression de 4 à 5 atmosphères, un avancement normal de 0",10 à 0",12 par minute, dans un bloc de granit, d'une grande dureté.

L'appareil entier a moins de longueur et occupe moins de volume que la

perforatrice Sommeiller, ou celle de Dubois et François. Son [)oi(ls est moindre ; ce qui rend sou transport et sa mise en place faciles. Des machines de ce système, fixées sur de petits alfùts spéciaux, ont rendu d"uliles services pour les travaux d'élargissement du tunnel au Saint-Gothard.

Les premiers a|)par('ils Mac Kean reçus au Saint Gotliard, s'adaptaient mal aux grands alïùls dont on se servait. En 1875, l'inventeur surmonta ces difficultés, et l'entrepreneur du tunnel se décida à lui faire une nouvelle commande de 68 de ces appareils, pour les installer du côté d'Airolo.

M. A. Seguin, chef des ateliers à Airolo, a considérablement simplifié les appareilsMac Kean. lia supprimé lesengrenages et lavis d'avancement. Depuis 1875 toutes les perforatrices employées du côté d'Airoln ont été du système simplifié Mac Kean-Seguin.

Le tunnel du Monte Génère a été entièrement percé par ces machines.

Un troisième système a donné de meilleurs résultats au mont Saint-Gothard. Il a été imaginé, en 1874, par M. Ferroux, ancien chef d'atelier des travaux du mont Cenis, à, Modane, rpii fut ensuite mécanicien en chef des ateliers de Gœschenen, au mont Saint-Gothard.

M. Ferronx avait d'abord repris, pour sa perforatrice, l'emploi d'une petile machine distincte; mais, abandonnant le mécanisme compliqué qui met en jeu le tiroir distributeur de Sommeiller, il le remplaça |)ar un excentrique, auquel le petit moteur transmet un mouvement direct de rotation.

Le mécanisme pour la rotation de l'outil sur son axe, est à peu près le même que dans l'appareil Sommeiller.

Le mode d'avancement progressif de l'appareil percuteur, à mesure que le trou de )nine devient plus profond, constitue la partie essentiellement ingénieuse et nouvelle de la perforatrice de M. Ferroux.

Le cylindre percuteur se prolonge à l'arrière par une tige creuse. Celle tige creuse a deux fondions : 1'' elle sert de conduit à l'air comprimé, pour l'introduire dans la chambre du tiroir distributeur; 2» elle pousse constauinieiil vers le !V(Uil de taille le cylindre percuteur, par l'action de l'air compiimé, (jui pi'esse sur un second piston, fixé à l'extrémité de la tige creuse. Ce second piston est renfermé dans un S(^cond cylindre, placé à l'ari'ièie du cylindre percuteur.

L'appareil percuteur tend donc sans cesse à avancer vers le front de taille ; mais il est retenu par un cliquet, qui engrène sur une crémaillère que portent les longerons; le porte-outil est muni d'un liourrelet qui dégage ce cliquet et permet l'avancement, chaque fois que le ciseau a besoin d'avancer. Pour éviter le recul du cylindre percuteur par l'effet du choc, M. Ferroux a [)lacé, dans la tige creuse, deux petits pistons perpendiculaires aux parois de cette

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lige, el (lui, [)ar la i)i'ossioii de l'air compriiùé, l'oiil arrèl contre les longerons.

C'est en 1873 que M. Ferroux créa cette i)remière machine. Depuis cette éi)0- (jue, il a apporté successivement à son appareil île nombreuses modilicalions, tendant à simplifier et à réduire le plus possible les organes extérieurs de la dis- Iributiou d';iir et de la rotation du lleuret. Il a définitivement l'énoncé ;iu [tetil moteur dislincl. Le dernier type établi, dont nous allons donner la description el le dessin, est presque nniilié moins lourd el moins coûteux que rapi)areil luàmilif. cl il est facile à enlretenir et à réparer.

La figure 89 représente, en coupe, la i)er l'oratrice de M. Ferroux.

Cet appareil comi)rend deux cylindres : l'un, L, à grande course, est le cylindre propulseur ; la tige N de son piston, est creuse et reliée solidement à l'arrière du cylindre percuteur T, dont la tige porte le fleuret.

Cet ensemble est tixé sur deux longerons à crémaillère, pardes dispositions analogues à celles qui sont employées

dans la perforatrice Mac Kean el Seguin, c'est-à-dire au moyeu d'ergots,

maiiiteiiiis en prise par de petits cylindres à air comprimé et lem' piston.

Le mouvement de percussion est produit comme il suit. L'air comprimé est conduit, par la tige creuse, N, dans la boite de distribution, P, du cylindre percuteur ; le piston 0, conique à ses deux extrémités, effectue lui-même la distribution, en soulevant alternativement les deux petits pistons «, a, rendus solidaires l'un de l'autre par le levier b. En arrivant à l'une de ses extrémités, le i)iston 0 soulève l'un des tiroirs «, qui ouvre l'admission et abaisse le tiroir oppposé lequel découvre l'orifice d'échappement. En raison delà simplicité de ces organes de distribution, le piston percuteur peut atteindre une très grande vitesse.

La rotation du fleuret est produite, comme dans l'appareil Mac Kean, par un mécanisme inventé par l'Américain Burleig. C'est une rainure hélicoïdale pratiquée dans la tige du piston percuteur. Dans cette rainure est engagé l'ergot, f, d'une roue à rochet, d. Lorsque le fleuret frappe la roche, la roue tourne sur elle-même, mais, au retour, le cliquet s'o[)[)ose à la rotation contraire: et c'est le porte-outil lui-même qui tourne, ainsi que le piston moteur.

Quant au mouvement d'avancement, voici comment il est réalisé. Lorsque le lleuret a pénétré dans la roche d'une longueur égale à la distance des dents de la crémaillère, l'embase conique, 0, de la tige du piston, vient soulever la fourchette, D, et l'action de l'air comprimé sur le piston propulseur, M. fait avancer le cylindre d'un cran.

Pour obtenir le mouvement de recul, on ramène brusquement la perforatrice en arrière en fermant le robinet, I, et ouvrant le robinet, J. L'air qui poussait la machine en avant, s'échappe; tandis que celui introduit parle tuyau, K, vient agir sur l'autre face du piston. M, et le ramène à fond de course en arrière.

Le diamètre du |)iston percuteur est de 105 millimètres, le volume d'air dépensé pour une évolution complète, est de 1 litre 400, et le poids de la perforatrice complète de 180 kilogrammes.

Cette machine est bien préférable à celle de Dubois et François, pour la facilité de la manœuvre et la vitesse d'avancement. Nous la représentons, dans son ensemble, dans la figure 90.

M. Turrettini, directeur des ateliers de la Société genevoise de construction^ a inventé, en commun avec M. Colladon, une perforatrice entièrement nouvelle par la disposition de ses organes et parleur mode d'action.

Cet appareil a son piston composé de deux parties qui se séparent un peu avant le choc du ciseau, et donnent au coup plus d'élasticité. C'est le choc même du burin qui détermine le changement de distribution et le retour du

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porte-oiitil. On évite ainsi le grave inconvénient qui se présente souvent dans la plupart des machines perforatrices, d'un choc imparfait, résultant d'un changement anticipé de la distribution de l'air comprimé.

La rotation du piston et de l'outil perceur, ainsi que le jeu du tiroir, sont obtenus par des combinaisons dont l'expérience a démontré l'efficacité, et l'économie, au point de vue des frais d'entretien.

Enfin, l'avancement progressif automatique du cylindre percuteur, le long des longerons, et au besoin son recul, s'obtiennent par un procédé entière ment nouveau.

C'est en utilisant le principe

de la réaction

de l'air comprimé, que les inventeurs obtiennent, à volonté, l'un ou l'autre