donc ff Rt — w r« == li'^SôS
et d'autre part :
d'où Ton tire r = 1*,38.
Or, ce premier rayon d'enroulement est dans l'appareil actuel de i",70; il a donc 0",32 de plus qu'il ne devrait avoir. La marche de la machine est bien un peu lourde au commencement, et elle devient de plus en plus légère jusqu'à la fin, mais pratiquement cela offre peu d'inconvénients et l'appareil s'accommode de ce régime.
On pourra donc porter à 0°*,75, peut-être même à 0'»,80, le premier rayon d'enroulement des deux câbles en fil de fer.
Les observations de M. Devillez sont très-exactes, car,
ainsi que nous l'avons dit précédemment, les calculs appliqués à la détermination des rayons d'enroulement ont, en général, pour but, non pas d'obtenir pour les machines d'extraction un effort exactement constant, mais de contenir les irrégularités dans certaines limites.
On arrive donc à résoudre le problème de l'extraction sans sortir des conditions et des possibilités actuelles, ce qui est beaucoup plus rassurant que s'il fallait compter sur des inventions nouvelles.
Les questions relatives à Fépuisement des eaux et à l'aérage ont été traitées au même point de vue. M. Devillez a démontré, en même temps, le peu de confiance qu'on doit accorder aux procédés qui ne sont pas appliqués, et celle qu'on doit, au contraire, avoir dans les procédés qui ont été créés et perfectionnés par une longue pratique. Il pose les hypothèses sur les quantités d'eau à épuiser, sur les quantités d'air nécessaires pour diluer et entraîner les gaz délétères; il calcule les pièces essentielles des machines et appareils qui devront être employés, et démontre que nos moyens de construction répondent dès à présenta toutes les difficultés que présenterait l'exploitation à la profondeur de 1 ,000 mètres.
En résumé, le concours de Bruxelles aura rendu un grand service en mettant en évidence un principe dont ceux qui pratiquent connaissent seuls toute la valeur; un perfectionnement d'un appareil déjà éprouvé, dût- il porter sur un détail, est un progrès plus réel que les plus brillantes théories qui ne peuvent jamais se traduire en réalités.
loppera en sens inverse et équilibrera progressivement une partie du câble descendant.
Ce double contre-poids peut être obtenu par un seul. Que Ton suppose une petite poulie fixée surFarbredes bobines et sur cette poulie un câble qui, au moment du départ, sera tendu par un contre-poids, formé d'une chaîne suspendue dans un puits de 50 à 60 mètres de profondeur. La profondeur du puits et le diamètre de la poulie sont dans un rapport tel qu'au moment de la rencontre des cages dans le puits d'extraction, toute la chaîne contre-poids se trouve déposée au fond du puits, et Tarbre des bobines n'a plus d'autre contrepoids que les 60 mètres de câble attachés à la chaîne. A ce moment, le câble du contre-poids se trouve complètement déroulé ; il est attaché à la poulie par une boucle qui change de côté, et ce câble s'enroule en sens inverse sur la poulie en soulevant de nouveau la chaîne contre-poids, de telle sorte qu'à l'arrivée de la cage au jour, toute cette chaîne contre-poids se trouve soulevée et exercera son effort sur l'arbre des bobines, de manière à équilibrer une partie du câble descendu dans le puits d'extraction.
Ce moyen d'équilibre est employé depuis longtemps; il se trouve décrit dans le travail de M. Piot sur les houillères de Newcastle, travail publié en 1842. Dès cette époque, M. Piot signale l'objection principale qui a empêché le système de s'établir sur le continent, c'est l'entretien de tout un système mécanique compliqué, depuis la poulie calée sur l'arbre des bobines, et le
câble qui manœuvre le contre-poids, jusqu'à Textrémité même de ce contre -poids et y compris le puits supplémentaire qui le reçoit.
Sur quelques puits, on a remplacé ce système de contre-poids par un waggon montant et descendant sur un plan incliné. Hais les questions d'entretien sont peut-être encore plus gênantes dans ce cas, et mieux yaut encore la chaîne dans un puits.
Les machines à contre^poids tendent à se généraliser en Angleterre, et Ton peut se demander comment il se fait que, malgré la complication qui en résulte, pas un seul établissement n'en ait fait l'application en France ou en Belgique. M. Qnillacq, constructeur à Anzin, après avoir visité les installations anglaises, propose cette application avec la disposition indiquée planche XLVIl, figure 1, dans laquelle deux cylindres à vapeur conjugués verticaux donneraient le mouvement aux bobines placées au-dessus du puits.
Le but de cette installation serait : l"" la suppression des molettes, en plaçant les bobines directement au-dessus des puits; 2** une meilleure conservation des câbles, qui n'auraient plus à se ployer deux fois pour chaque trait, l'un des deux devant subir ce ploiement dans deux sens inverses; 3"* l'adoption de très-grands diamètres d'enroulement sans que les conditions d'équilibre aient à en souffrir, cet équilibre devant iMre obtenu par un contre-poids spécial.
Ces divers avantages seraient obtenus, dans la disposition proposée, sans qu'il en résulte d'inconvénients
bien sensibles. Sans doute, les câbles ainsi placés immédiatement au-dessus du puits ne se maintiendront pas dans Taxe de traction, et il se produira des frottements latéraux ; mais en employant des câbles en fil de fer, qui ont moitié moins d'épaisseur que les câbles en chanvre, et des bobines d'un très-grand diamètre, de manière à avoir le moins de superpositions possible, ces frottements se réduiront à peu de chose.
Le mouvement inverse des bobines est obtenu par des bielles et des manivelles; cela est essentiel, car dans plus d'une disposition on a déjà établi ce mouvement à l'aide d'un engrenage, ainsi qu'il est indiqué par la figure 2 de la planche XLVII. Il est resté démontré, après divers essais, que l'économie obtenue par la suppression du câble d'en dessous, c'est-à-dire de celui qui subit deux flexions en sens inverse (les câbles se trouvant, grâce à l'engrenage, tous les deux en dessus), que cette économie, disons-nous, se trouvait complètement détruite par les inconvénients que présente un engrenage soumis à des efforts et à des chocs aussi considérables que ceux qui se produisent dans le service d'extraction. L'usage des bielles et des manivelles ne présentera probablement pas les mêmes inconvénients.
Enfin, il faut se soumettre aux embarras et aux frais d'entretien d'un contre-poids spécial; l'avantage de pouvoir employer des rayons d'enroulement de 6 mètres sera peut-être une compensation. Le système proposé mérite donc d'être essayé; mais cet essai devrait être fait sur un des puits les plus profonds pour lequel
le système ordinaire exigerait des rayons d'enroulement très-faibles.
L'usage des contre-poids n'exige pas l'emploi de deux cylindres conjugués; presque toutes les machines anglaises sont à un seul cylindre.
n est d'un grand intérêt de comparer au type que toutes nos houillères tendent à adopter le type que Ton peut considérer comme l'expression actuelle de l'étude et de la pratique en Angleterre. Nous trouvons des éléments précieux pour cette comparaison dans un rapport fait par M. Cabany à la Compagnie d'Ânzin, après un Yoyageen Angleterre, précisément entrepris dans ce but de l'étude comparative du matériel.
La machine dominante dans le bassin de Newcastle est à un seul cylindre vertical, dont la partie supérieure est à peu près au niveau du clichage ; le diamètre du cylindre varie de 0",90 à 1"*,60, suivant que l'on marche à haute ou à basse pression.
L'arbre des bobines est le plus souvent en fonte, placé à 7 mètres au-dessus du cylindre.
La bielle commande directement une manivelle en fonte, calée sur cet arbre.
La course est généralement de 1"',80 à 2 mètres.
Le plus souvent les bobines sont deux volants de 5 à 6 mètres de diamètre, sur la jante desquels on boulonne des bras en bois.
Les rayons d'enroulement sont donc très-grands; ils dépassent même quelquefois 6 mètres, lorsqu'on emploie des câbles en fil de fer.
Les bobines et la poulie de frein calée sur le même arbre pèsent jusqu'à 25,000 kilogrammes, et font ainsi fonction de volant.
Les distributions des machines sont généralement à soupapes et très-faciles à gouverner.
La disposition anglaise supposée sans contre-poids aurait l'inconvénient de déterminer des écarts entre les moments de résistance au commencement et à la fin de l'ascension d'une cage, tels que la machine devrait enlever une charge énorme au départ, et que, peu après la rencontre, la charge serait au contraire enlevée par le câble déroulé. Il a donc fallu régulariser ce mouvement par un contre -poids variable.
Le contre-poids est suspendu à l'extrémité d'une chaîne à la Vaucanson, dont l'épaisseur est de 0",04 et dont la largeur est de 0",12 à 0",13. Cette chaîne, attachée au fond de la gorge d'une poulie calée sur l'arbre des bobines, s enroule et se déroule alternativement, pendant une oscillation des cages, de manière à se trouver, au moment du départ, entièrement enroulée sur la poulie.
Quant au contre-poids, il se compose d'une chaîne en fonte dont les anneaux pèsent de 40 à 50 kilogrammes; cette chaîne étant alternativement développée ou déposée au fond d'un puits.
Au départ, la machine est aidée par le contre-poids qui est entièrement soulevé. Mais ce contre-poids descend dans le puits rempli d'eau ; il perd donc une partie de son poids, et en même temps les anneaux
eux-mêmes sont déposés au fond du puits, à mesure do déroulement, jusqu'à la rencontre des deux cages, point où le contre-poids est réduit à son minimum.
Après la rencontre, Tenroulement de la chaîne à la Yaucanson sur sa poulie se fait en sens inverse : le contre-poids se développe de nouveau par ce nouvel enroulement, mais en changeant de signe.
Au delà du point de rencontre, le contre-poids s'ajoute ainsi à la charge ascendante , à mesure qu'il se développe par l'enroulement de la chaîne à la Yaucanson; il est sorti de l'eau et à son maximum lorsque la charge arrive au clichage du jour.
Pour bien apprécier tous les détails de cette disposition, H; Gabany a étudié spécialement une de celles qui lui ont paru établies avec le plus de soin, à Dunkerk- CoUiery, dans le district du Wigan.
Les dimensions du cylindre à vapeur, qui est vertical, sont :
Diamètre i'^.Zfi
Course 1 ",80
La machine est à condensation, et la pression de la vapeur deux atmosphères. Elle a été livrée par le constructeur pour une force de 150 chevaux.
Elle extrayait deux waggons, contenant ensemble 1,000 kilogrammes de houille, de 545 mètres de profondeur, en 75 secondes; son travail effectif était par conséquent de 97 chevaux. La vitesse moyenne des cages était de 7°,20 par seconde.
La profondeur du dernier accrochage était de 626 mètres, et pour cette profondeur, la machine fournissait 29 tours, le diamètre d'enroulement initial étant de 6",36, le diamètre moyen de 6"*,87, et le diamètre final de 7",38.
Le moment de la résistance pour enlever la charge du fond, y compris le poids de la cage et celui du câble, était de 20,536 kilogrammes. Le moment dû à la cage descendante étant de 5,136 kilogrammes, le moment réel était donc 15,400-
La machine ne fournissant qu'un effort maximum de 8,326 kilogrammes, un contre-poids était évidemment nécessaire.
Le contre-poids maximum est de 6,588 kilogrammes. Il agit sur l'arbre des bobines, sur un bras de levier de 1",48; par conséquent, il diminue la résistance de 9,751 kilogrammes. Le moment exigé de leffort de la machine se trouve donc rëduit à 5,649 kilogrammes ; comme il peut être de 8,326, on est certain que la charge sera enlevée.
Le tableau suivant, extrait du travail de M. Cabany, indique la succession des moments de la résistance pour les quinze premiers tours, c'est-à-dire jusqu'au point de rencontre des cages:
Au renlevage. .
Après le !•' tour.
Hètret.
UlogramniM.
HMrat.
Kilogrunmei
Après le 5* tour. .
La longueur de la chaîne à la Vaucanson, qui supporte le contre-poids et qui en fait elle-même fonction quand elle est développée et que les anneaux du contre-poids sont tous accumulés au fond du puits, est de 108",31; la profondeur du puits est de 58",52.
L enroulement minimum du contre-poids est de l^'^SO de diamètre, le maximum de ^"^,96.
La chaîne à la Vaucanson a 0",04 d'épaisseur; elle pèse 28 kilogrammes le mètre courant.
Au point de rencontre, le moment est de 1,959 kilogrammes ; il descend à 1,221 kilogrammes un peu avant que la cage descendante soit déposée au fond.
Le moment moyen de la résistance est au-dessous de 4,000 kilogrammes, c est-à-dire plus de deux fois moindre que le moment disponible de la puissance.
Le volant a 8",50 de diamètre; le poids de la jante est de 9,000 kilogrammes; Tensemble des masses des bobines et du volant est d'environ 25,000 kilogrammes ; les molettes ont 4",50 de diamètre; larbre des bobines
est en fonte, de 0"',45 d'équarrissage ; il a (^,40 de diamètre aux tourillons.
Tous ces détails, recueillis par M. Cabany à Dunkerk- Colliery, permettraient d'appliquer le système anglaisa une fosse quelconque. On pourrait, dans ce cas, établir le contre-poids de manière à éviter les variations considérables que présentent les moments de résistance dans l'exemple cité ; mais avec les poids qu'auront des bobines de 6 mètres, avec un volant de frein de même diamètre, on peut, sans inconvénient, laisser une certaine latitude à ces variations.
