MACHINE D ÉPUISEMENT A DOIBLE EFFET

La machine d'épuisement, à balancier ou à traction directe, avec son attirail de tiges et ses relais de pompe, exige un entretien attentif et coûteux. Des ouvriers spéciaux sont constamment employés pour surveiller et réparer les tiges maîtresses ou latérales, réparer et

changer les clapets des pompes, et, malgré les précautions les plus attentives, l'appareil est sujet à des accidents souvent longs et coûteux à réparer. La rupture d une tige peut avoir, par exemple, les conséquences les plus graves, tant pour Tattirail des tiges lui-même que pour le cylindre à vapeur, conséquences telles que la réparation peut exiger plusieurs semaines pendant lesquelles les eaux envahissent les travaux souterrains.

Ces inconvénients incontestables des machines d'épuisement, que ces machines soient à balancier ou à traction directe, ont conduit à chercher d autres dispositions. La seule qui soit devenue pratique consiste à placer dans la mine même une machine à double effet, qui donne le mouvement à une pompe également à double effet, et qui refoule, d'un seul jet, les eaux du fond jusqu'à la surface du sol.

Cette disposition, essayée d'abord sur une petite échelle, dans certaines galeries d'écoulement, pour assécher des exploitations en vallée, fut établie d'une manière fixe dans les houillères de Lucy près Blanzy, en 1845.

L'avantage de ce système est la suppression complète de l'attirail des tiges et des relais de pompes. La colonne d'épuisement est simplement composée d'une pompe à double effet, placée à la base d'une colonne de tuyaux qui monte jusqu'au jour.

D abord monté au puits de Lucy 2, ce système a été ensuite établi, en 1858, au puits de la Carrière à Blanzy, et les conditions de construction du dernier

appareil sont spécifiées par les planches LXI et LXXI. Une pompe à double eflfet est toujours d'une construction difficile, à cause de la multiplicité des assemblages qu'elle exige. Il faut, en effet, que cette pompe refoule et aspire successivement l'eau par les deux faces du piston, d'où résulte la nécessité de quatre clapets et de deux tuyaux latéraux, l'un destiné à l'aspiration, et Vautre au refoulement. L'étude des détails de construction les plus convenables a conduit à fondre d'une seule pièce le corps de pompe, les deux boîtes à clapet et les deux tuyaux latéraux, conformément au plan et coupes delà planche LXI.

On remarquera, en examinant le plan, figure 1; les coupes longitudinales, figures 2 et 3; les coupes transversales, figures 4, 5 et 6 ; que le corps de pompe ainsi fondu d'une seule pièce est disposé de manière à recevoir à l'intérieur un cylindre tourné et alésé en bronze, tube travaillant de 0"*,18 de diamètre, dans lequel se meut le piston avec une course de 1",20; plus quatre clapets à charnières serrés sur leurs sièges par des coins en bois.

L eau aspirée par le milieu d'un des tuyaux latéraux est refoulée par une tubulure prise sur l'autre tuyau et communiquant avec un réservoir d'air placé sur le milieu même du corps de pompe.

Ces dispositions rendent très-faciles l'entretien et le changement des clapets, ainsi que le changement du piston et même celui du corps travaillant lorsqu'il a besoin d'être alésé. Les clapets et leurs sièges sont en

— «86 — bronze mais garnis de cuir. Leurs sièges sont fixés dans des logements avec des coins eu bois et le joint du siège avec le logement est obtenu par sa pression sur un boudin en caoutchouc placé dans une rainure. Ces sièges ont une inclinaison d'environ 60 degrés.

Cette pompe refoule leau à 100 mètres de hauteur, avec une vitesse moyenne de vingt*deux coups doubles par minute.

La planche LXXI donne le détail, en plan et élévation, de la machine complète à double effet, avec sa pompe, telle qu'elle est établie au fond du puits de la Carrière. Le diamètre du cylindre à vapeur est de 0",50, et sa course de 1"*,80.

Le mouvement est transmis directement de la machine à la pompe ; il est régularisé par deux volants placés en arrière et activés par deux bielles latérales. Cette machine est très-fortement membrée, afin d'éviter autant que possible les réparations, et Ton s'est appliqué surtout à rendre promptes et faciles toutes celles qui peuvent être nécessaires.

Les expériences, pour constater l'effet utile de ce système d'épuisement, ont été faites à Lucy 2, où se trouve placée, depuis 1845, une machine du même système, mais un peu moins forte.

La pompe à double effet a 0"*,12 de diamètre et 1 mètre de course; le diamètre du piston à vapeur étant 0"»,293. On a fait deux séries d'expériences sur une vitesse d'abord réglée à trente tours de manivelle par minute et ensuite à vingt tours.

l"" A trente tours par minute. La pompe a fourni par heure 32~^011; le volume engendré par le piston (en tenant compte de l'espace occupé par la tige] ayant été de 39"3,240. La différence ou perte a donc été de 7"',229, soit environ 1/5.

2'' A vingt tours par minute. La pompe a fourni par heure 24''^048, le volume engendré par le piston ayant été de 26"M60. La différence a donc été de 2"M12, soit environ 1/12.

Ainsi, en marchant à vingt tours par minute, on a réduit la perte à ce qu'elle est ordinairement pour des pompes à simple effet du même diamètre.

La hauteur de la colonne de refoulement était de 90 mètres. Elle a été portée un peu plus haut à la Carrière, et Ton sait que Ton pourrait aller jusqu'à 200 mètres et même au delà. A Ilsang, dans les salines de la Bavière, une pompe a été construite qui refoule les eaux salées d'un seul jet, à une hauteur de 355 mètres.

Les avantages de ce système sont à prendre en très^ sérieuse considération» C'est d'abord la simplicité que nous avons signalée précédemment, mais c'est en outre une économie considérable dans les frais de premier établissement; ainsi, voici une petite pompe, qui, à la vitesse de trente tours, peut fournir 32 mètres cubes d'eau par heure, d'abord parce qu'elle est à double effet, et, en second lieu, parce que la vitesse imprimée à la colonne deau ascendante peut être plus grande que dans le système ordinaire.

Pour obtenir un pareil débit avec la machine à simple effet et son attirail de tiges, il faudrait des pompes d'une capacité triple et une dépense d installation supérieure dans la même proportion.

La préférence à accorder à ce système ne serait donc pas douteuse si, à côté des avantages, ne venaient se placer les inconvénients. Le premier est la dépense en combustible, que Ton peut évaluer de 4 à5 kilogrammes par heure et par force de cheval, c'est-à-dire deux fois et demi la dépense des machines à simple effet. Le second est l'embarras qui résulte toujours de l'établissement d'une machine dans les travaux souterrains, surtout à cause des chaudières.

A Lucy, on a mis les chaudières dans la mine, en se servant d'un puits d'aérage comme cheminée ; à la Carrière, on a pris le parti de mettre les chaudières au jour, en entourant les tuyaux de vapeur et prenant toutes les précautions possibles pour empêcher leur refroidissement. On a réussi, parce que la distance que la vapeur doit parcourir n'est guère que 250 mètres, mais on ne peut se dissimuler qu'il y a là un obstacle sérieux pour tous les cas ou la distance entre les chaudiènîs et la machine devrait être beaucoup plus considérable.

lue machine d'épuisement ainsi construite exige d^^Ueurs une condition qui n'existe pas toujours; c e^ i^u eu dessous du niveau de la pompe et dans une Uinuleur de quelques mètres en contre-bas, il y ait des cicd^^iùou^as^i grandes pour former un réservoir qui

puisse emmagasiner la venue d'eau pendant dix ou quinze jours. Si cette condition n'existait pas, un accident qui nécessiterait une réparation importante pourrait déterminer un chômage assez long pour noyer la machine.

Dans les mines de houille, on peut placer la machine au-dessus de la voie de fond, qui a toujours une grande étendue, et, par conséquent, satisfaire à cette condition essentielle.

En résumé, une pompe à double effet, fonctionnant au fond de la mine et refoulant d un seul jet les eaux jusqu'à la surface, ne donne pas autant d'effet utile que les relais de pompes à simple effet placés dans le puits, mais l'entretien est plus facile et moins coûteux. La machine qui met cette pompe en mouvement consomme de 4 à 5 kilogrammes de houille par heure et par force de cheval, au lieu de 1,50 à 2 kilogrammes que consommerait une machine du système Cornwall à simple effet ; mais l'ensemble de l'appareil a coûté le tiers en frais d'installation de ce qu'aurait coûté le système Cornwall. Enfin, ce qui est plus encore, on n'est plus astreint à la multiplicité des réparations qu'exigerait l'attirail des tiges et des relais de pompes à simple effet.

On peut donc, dans certains cas, gagner en intérêt d'argent, en simplicité de construction et en économie d'entretien, plus qu'on n'aurait gagné en économie de combustible : cela nous paraît incontestable pour les houillères, qui peuvent toujours brûler sous leurs chau-

dières à vapeur des combustibles de qualité inférieure, dont on ne pourrait trouver la vente qu'à des prix minimes.

En industrie, la simplicité des moyens et l'économie du capital engagé doivent être quelquefois préférées à une économie journalière. C'est ainsi qu'on a été conduit à donner la préférence à ce moyen d'une installation rapide et peu coûteuse, qui fonctionne avec le moins d'arrêts possible et avec le personnel le plus restreint.