V.iW

MACHINES A COtiONNB DEAU

faits en fonte partout où il y avait pression , comme dans les colonnes montantes des pompes, les traversées de vallons , passages de rivières., etc.

Je ne puis malheureusement pas m’étendre plus long-temps sur les détails d’exécution de cet immense travail , je dirai seulement que tout y est parfait, et que partout, dans-ces magnifiques salines, à côté des plus ingénieuses conceptions, on reconnaît la sagesse , l’esprit d’ordre et île conservation qui caractérisent les Allemands et font W&Ês&k- traverser les siècles h leurs entreprises ( i ).

Caractères Les neuf machines à colonne d’eau établies distinctifs entre Berchtesçaden et Rosenheim ne sont pas à colonne toùtes pareilles entre elles : construites a trois epode d M U de ff Ues principales ; de 1 808 à 1817, elles consti tuent ' Reichenbach. trois systèmes différons , qui présentent les caractères d’un perfectionnement successif. Les deux plus nouvelles sont à simple effet, les sept autres, qui, peuvent se diviser en deux groupes, savoir : quatre de première et trois de deuxième création, soht à double effet ; toutes cependant portent le cachet de la main lmbilfe qui les a touchées , et offrent les améliorations principales qui établissent leur prééminence sur toutes les machines anciennes. • *

t Ces améliorations consistent :

i° Dans l’emploi d’un régulateur h piston tellement construit que les colonnes d’eau en'mou-

(1) On peut consulter pour de plus amples détails , l’excellent ouvrage intitulé : Mefallurgische Reise in Baiera und Oe.ilerreich , -Italie , 1821, par M. Karsten , qui a visité et décrit avec le soin qui lui est ordinaire les établissemens et les ouvrages d’art dont je n’ai pu donner ici qu’une idée bien imparfaite.

DE LA MINE d’hüELGOAT ( FINISTÈRE ). ,a3

veinent s’arrêtent et -se meuvent sans secousses ni chocs, et que les orifices , tant «l’admission que d’émission, sont assez grands. pour éviter à la veine fluide des contractions et des vitesses excessives;

:i° Dans l’idée d’emprunter à la colonne d’eau motrice la force nécessaire pour faire mouvoir ce régulateur avec mie sûreté et une précision presque mathématiques ;

3° A n’employer, lorsqu’elles sont destinées à élever de l’eau , qu’une seule pompe , quelle que soit la hauteur de la colonne de refoulement.

11 y a là un progrès tellement remarquable, qu’on peut dire que c’est du moment où on a pu mettre en œuvre des colonnes d’eau formidables que date l’application utile du grand et simple principe de notre immortel Pascal. M. de Reichenbach fera oublier Hoëll, Winterscbmidt, et tous ceux qui, avant lui, ont construit, essayé ou projeté des machines de cette espèce ; comme Watt , par Remploi du condenseur, du modérateur à force centrifuge, du parallélogramme, etc., a laissé loin derrière lui les JNewkomen,les Savery, et tous ceux qui avant lui ont appliqué la merveilleuse invention de Papin.

A Dieu ne plaise que je veuille établir lamoin^ dre comparaison entre les services réels rendus à la société par ces deux illustres mécaniciens, ni même entre le mérite de leurs inventions; mais au moins puis-je croire que M. de Reiehenbach serait devenu le Watt de sa patrie, si l’Allemagne avait été aussi avancée en industrie que l’Angleterre , et si les mêmes questions se fussent agitées à la mênïe époque dans les deux pays (i).

(i) Le génie mécanique de M. de Reiehenbach s’est ré-

Le patronage de M. de Reichenbach , avec tout le poids de son expérience, dans la question d’art qui m’occupait alors, a été pour moi d’un prix inestimable ; car indépendamment des plus précieux enseignemens , j’ai encore puisé auprès de lui , et j’ai pu faire partager à mes commettans , cette ferme confiance fbnàée sur la conviction du vrai , qui est une condition de succès dans les entreprises industrielles.

Application Ayant accepté les idées et les principes de M. de observations Reichenbach, énoncés plus haut, c’est à lui que recueillies • reviennent les dispositions générales et organiques aux machine* ^ es mac ^ines motrices importées à liuelgoat. de Hneiçoat. Tout ce qui est exécution et application m’est tombé en partage, et je n’ai pas besoin de dire à Aïeux particulièrement qui se sont occupés de mécanique appliquée , combien encore cette tâche m’a présenté d’inconnues, de difficultés et de travail , par suite des conditions particulières auxquelles la solution du problème d’Huelgoat avait à satisfaire.

Conditions Ces conditions peuvent se résumer dans le paparticuiiérea rallèle suivant :

mJcaniqoe* ,0 La machine d’épuisement destinée pour nos d'Hncigoat- mines, devait avoir une puissance considérable,

vélé encore dans une foule d’autres circonstances.que celles déjà citées. A Berchtesgaden et à Reichenhall on trouvait à chaque pas des traces de son fécond génie. 11 a construit une belle machine hydraulique pour alimenter d’eau la ville d’Augsbourg , une machine à forer les canons pour le gouvernement autrichien , etc , etc. Il avait de grands projets encore que lui permettait de réaliser sa position de directeur général des ponts et chaussées, lorsque la mort est venue le frapper et l’enlever à la noble communauté des hommes utiles. *

Digitize

DE LÀ MINE d’hcELGOAT ( FINISTÈRE ). 25

double au moins de celle de I 3 machine d’Illsang. Or, on sait que les dillicultés d’exécution et de pose dans ces sortes de constructions augmentent beaucoup plus rapidement que la raison simple de la force qu’il s’agit de développer, et qu’au delà de certaines limites, on rencontre des obstacles presque insurmontables.

2 0 Les machines de Bavière sont toutes placées au jour, dans un espace indéfini. Elles reposent sur un sol fixe, ainsi que les pompes qu’elles font mouvoir et les tuyaux qui en dépendent.

A Huelgoat, au contraire, ces objets ont dû être posés ou plutôt suspendus dans un puits, et , par conséquent, dans un espace très resserré, et, de plus, occupé en partie par une vieille machine qu’il était indispensable de maintenir provisoirement en fonction ;

3°. Dans les machines de Bavière, l’appareil moteur est placé immédiatement au-dessus de la pompe foulante des eaux salées. A Huelgoat, la distance qui sépare ces deux parties l’une de l’autre est très grande. De là la double nécessité d’employer et d’équilibrer une longue tige, capable dune résistance considérable, et partant fort pesante;

4° Ici toute la masse d’eau motrice étant amenée dans le centre de l’exploitation, il a fallu songer aux mesures de précaution propres à empêcher son infiltration lente ou son irruption soudaine dans les ouvrages inférieurs. Ainsi, des travaux de maçonnerie considérables sont devenus nécessaires pour assurer la. solidité et l'imperméabilité que réclamaient certaines parties des aqueducs souterrains. On a fait encore divers autres muraillemens, tant pour assurer l’invariabi-

aG

lité des points d’appui de la puissance, que pour servir de moyens de soutènement contre des parois ébouleuses dans les points les plus importans des excavations occupées par les machines et leurs accessoires. • f

Pla de 1 ‘ï >our faire mieux sentir, par l’exemple que je

description, cite , combien les questions de mécanique appliquée peuvent changer dé face par l’introduction d’élémens nouveaux , même de ceux qui sont en apparence i nsi gui lia ns, il eût été bon de faire connaître ici, par une description complète et une représentation graphique, la macbine-d’lllsang, ce type auquel doivent se rattacher désormaisles appareils de même nature que l’industrie des mines appliquera sans doute plus fréquemment à ses besoins; mais les limites que j’ai été contraint de me poser dans la rédaction de ce mémoire ne me le permettent pas : je me vois également forcé d’en retrancher les considéra tio*> théoriques sur lesquelles je me suis appuyé, les recherches auxquelles je me suis livré, les matériaux que j’ai recueillis dé tons côtés, l'examen historique , statistique et critique des machines publiées on -construites en divers pays ; en un mot, les principaux élémens que je voulais primitivement y placer pour en faire un travail complet sur les machines i colonne -d’eau.

Je me bornerai donc, pour le moment, à présenter la description pure et simple -de l’appareil que je viens de faire établir à Huelgoat. Je la rendrai aussi complète que possible, pnree que , à mon avis, ces sortes d’enseignemens pratiques sont d’une utilité beaucoup plus grande pour ceux qui sont appelés à mettre la main à V’ceuvFe, que les dissertations théoriques auxquelles, d’ailleurs,

DE Là MINE. d’hUELGOAT ( FINISTÈRE ). VJ

chacun peut se livrer selon ses propres idées; les bons livres de théorie ne manquent pas, tandis que les docuntens d’une pratique éclairée sont rares; quant à moi, je. n’en ai trouvé aucun lorsque j’en ai eu sérieusement besoin , et il m’a fallu courir au loin, pour voir la lumière auprès désœuvrés de M. de Reicheubach. Je crois donc faire une œuvre de conscience , ou du moins remplir un devoir, en essayant de propager à mon tour les bonnes traditions que j’ai reçues et appliquées, et en présentant au mineur un résultat important sanctionné déjà par plus de trois années d’une heureuse expérience.

Avant de m’engager dans la description détail- Considérations lée de notre nouvel appareil d’épuisement, je sommaires crois devoir présenter sommairement les considé- ] e s principes rations qui m’ont guidé dans le choix et la dé ter- , , et

• • 1 i ,1 ; u . î , -i les elemens

nnnation des elemens principaux dont. il se com- constituai» pose. Les personnes qui voudront prendre cet dc , s mac,,ines appareil pour sujet de leurs investigations théori- dI ucl s ojt ques , trouveront dans ce court exposé toutes les indications qui leur seront nécessaires.

11 a été décidé d’abord que l’on' adopterait le système des machines à simple effet; les principaux motifs de cette préférence sont. les suivans :

Les machines à simple effet, plus simples aussi sous le rapport des mécanismes que celles à double effet, sont toujours plus faciles à établir et à maintenir avec une parfaite stabilité , surtout quand on peut s’arranger de façon que la puissance s’exerce de bas en haut entre le soi ou un plan de pose invariable et le piston moteur. Gette disposition procure aussi 1 inappréciable avantage d’avoir des cylindres découverts à leur partie supérieure, ce qui permet d’entretenir leur surface

Caractères

particuliers.

intérieure d’un corps gras, de visiter le piston à tout instant, et d’apercévoir les moindres fuites

3 ui pourraient se déclarer par suite d’usement es garnitures de cuir; celles-ci, au surplus, durent fort long- temps, sous la salutaire influence d’un parfait graissage. C’est ainsi que le premier cuir, quoique marchant dans un cylindre neuf, a pu fonctionner pendant plus de trois années , sans laisser passer une goutte d’eau , sous unepresssion de 7 ^ atmosphères.

Dans les machines à double effet, les tiges,.tirans, axes , etc., en un mot tous les intermédiaires entre la puissance et la résistance , sont alternativement soumis à des efforts opposés qui tendent à désunir les assemblages et à occasioner dans toutes les parties du système des chocs et des vibrations très préjudiciables à leur durée et à la conservation des forces vives dépensées parle moteur.

L’expérience a appris d’ailleurs que les matériaux de construction (le fer, le bois) qui sont placés dans de telles circonstances , se détériorent progressivement, tandis qu’ils conservent leurs propriétés physiques, leur élasticité surtout , et restent, par conséquent, doués d’une force plus grande lorsque l’eîfort, quoique variable , est exercé constamment dans Je même sens, celui de la résistance absolue. Ces observations tournent au désavantage des machines k double effet, pour lesquelles on est contraint de recourir à une augmentation notable dans les dimensions, et partant, dans le poids des diverses parties du mécanisme. Lorsqu’il s’agit de transmettre la puissance par refoulement k de grandes distances comme cela se voit souvent dans les mines, l’inconvénient que je viens de signaler s’aggrave encore en se compli-

DK LA MINE d’hUELGOAT (FINISTÈRE). 2<)

quant de la difficulté matérielle d’assurer aux attirails, maîtresses tiges, etc., la rigidité nécessaire.

Je ne pousserai pas plus loin le parallèle entre ces deux espèces de machines, quoique je sache . bien qu’il reste beaucoup à dire encore même en faveur de celles » double effet. Si je continuais cette discussion , qui m’éloignerait inutilement de .mon sujet, j’arriverais à cette conclusion bien vague et sentie de tout le monde, c’est qu’il n’y a rien d’absolu dans la question, et aue la préférence doit être donnée à l’une ou à 1 autre de ces machines, selon les circonstances eües conditions auxquelles elles sont soumises. Je dirai cependant encore que le choix ne saurait être douteux dans les cas d’épuisement , pour les mines surtout où les engins doivent toujours être simplifiés le plus possible, où la surveillance , l’entretien , les moyens de pose et de réparations doivent être ménagés, facilités de toutes les manières.

Ces mêmes motifs m’ont décidé à n’employer pour l’épuisement qu’une seule pomjpe placée au fond de la mine, et accompagnée dune colonne de tuyaux montans continus jusqu’à la galerie d’écoulement. Ayant de plus la conviction que le maximum d’effet utile doit être le résultat d’un système exempt de toute espèce de chocs , de contrecoups et de vibrations , qui détruisent si rapidement les machines les plus solides et dissipent la force , comme on voit l’électricité se perdre à travers des corps conducteurs, j’ai tenu à disposer cette pompe, relativement à la machine motrice, de telle façon que la transmission de la puissance à la résistance se fit en ligne droite , sans intermédiaire de balancier ni de levier d’aucune espèce.

Cette condition est remplie en suspendant le

30 MACHINES A COLONNE DEAÏJ

cylindre de la machine dans le puits même , directement au-dessus du corps de pompe, et en réunissant les deux pistons d’une manière invariable par une maîtresse tige verticale.

L’absence detout mouvementangulaire , la suppression du balancier, dont la géométrie; est aussi difficile à Inexécution qu’elle paraît Simple eu théorie, la réduction des atlirailsà leur plus simple. expression , par le rapprochement le plus grand possible entre l’appareil moteur et celui d’épuisement ; enfin, l’emploi d’une pompe unique, tels sont donc les caractères distinctifs de notre système d’épuisement; je crois que ce sont autant d’améliorations qui réagissent d’une manière éminemment favorable , non-seulement sur l'effet utile, mais encore sur les frais d’entretien de toute nature de ce- système. • .....

Déterminai ion Après avoir ainsi fixé les dispositions générales de la puissancede l’appareil, on s’est occupé de la détermination d et de" leurs S de ses dimensions principales, et, par conséquent, dimensions de l’appréciation exacte de la résistance , comme principales. ausg ; ,}e ] a f orce nécessaire pour la vaincre. Quantitédeau La connaissance de la quantité d'eau à épuiser à épuiser, étant le point fondamental -de la question, on a Jaugeage, procédé au jaugeage de toutes les sources qui apparaissent dans les ouvrages sou terrai ns.Cette opération, assez délicate en général, a été faite avec des soins particuliers, dans des saisons différentes, et d’après différentes méthodes, qui se sont réci- ■ proquenient contrôlées. Tantôt on a disposé (quand on l’a pu) des espaces d’une capacité connue, qu’on a remplis; tantôt on a l’ait couler le liquide à mesurer dans un canal rectangulaire, à pente uniforme, et l’on a déterminé la vitesse du courant au moyen de corps flottans à.la surface,

t>E LA *HB>$ d’hUELGOAT ( FINISTÈRE ). 3l

en ayant égard aux corrections indiquées par M. de Prony (i). Enfin oh s’est servi avec avantage de l’écoulement par des orifices pratiqués en minces

E arois, d’une surlace bien connue, et sous une uutjeur de pression déterminée. - Ce dernier mode, d’une application commode et sure , a üni par être exclusivement employé pour mesurer la quantité d’eau. qui sort de la mine et qui , .lorsque les machines fonctionnent , se compose de toutes les sources tant inférieures que supérieures au sol de la galerie d’écoulement (2), Les observations ont été répétées souvent * et durant des périodes assez longues pour que les variations provenant du service irrégulier des machines 11’exerçassent pas une influence notable sur les résultats. On a eu soin de constater aussi le niveau de l’eau depuis le fond de la mine ,

{ 1 ) Recherches physico-mathématiques sur la théorie des eaux courantes.

^ 2 ) A Cet effet l’on a placé à l’extrémité d’une tranchée à ciel ouvert et à parois bien dressées, qui termine la galerie d’écoulement, un barrage imperméable en planches, présentant dans le bas deux ouvertures garnies de plaques de cuivre amincies et percées vers le milieu de trous

F arfaitement circulaires. .Un peu en arrière, du côté de eau , était fixée une règle ou echelle verticale bien divisée, dont le zéro correspondait exactement au centre des trous placés de niveau , et qui avait pour objet de mon trer à chaque instaut la hauteur de l’eau ou la charge sur le ceqtredes trous. La grandeur et le nombre des orifices d’écoulement doivent. être fixés d’après le volume des sources à jauger, de manière qu’il reste toujours en contre -haut le plus d’eau possible. Pour calculer les vitesses de la veine

fluide, oii s’est servi de la formule connue v = 4/4 7 9 1 V^> et Ton a adopté la fraction 0,6x5 pour le coefficient d e la contraction. : . ...

3a < MACHINES A COLONNE D*BAÜ

niveau qui, pour plus d’exactitude, devait être maintenu constant pendant la durée' des observations. 1 '

La quantité d’eau sortant de la mine dans ces circonstances et dans l’hiver a été trouvée de i ,g5g par minute.-

Une autre expérience a eu pour objet de jauger la quantité d’eau fournie- par les sources supérieures à la galerie d’écoulement; on conçoit, en effet, qu’en la déduisant du total ci-des6us, ou a pour différence le produit des sources inférieures ou la quantité d’eau à élever par les machines. , Les roues ayant été simultanément arrêtées, on a répété les observations à l’embouchure de la galerie , et l’on a trouvé que le volume d’eau qui s’écoulait alors n’était plus que de o' uc y }6'] par minute.

Ce nombre, retranché du précédent, a donné pour les sources à épuiser la quantité de i mc, ,793 par minute, qui peut être considérée comme un maximum, attendu qu’elle est déduite d’expériences faites dans ün moment où les filtrations ont atteint le point de leur plus grande abondance.

Limites Un autre élément , non moins essentiel que le la rofondenr vo ^ ume de l’eau dans une question d’épuisement , a laquelle restait à fixer encore : c’est la profondeur de lg- ^doivfù'i't* 6 * < î ue ^ e cette eau devait être éleyée. atteindre. Les sources dont lé volume vient d’être indiqué ne sourdent pas toutes du fond de la minç ; on en a retenu une portion notable dans une galerie d’alongement supérieure poussée en recherches fort en ^vant .du champ actuel de l’exploitation. Mais comme le filon- est d’une contexture lâche et extrêmement fissurée , les travaux inférieurs

DE LA MINE d’hCELGOAT ( FINISTÈRE). 33

dessécheront bientôt complètement ceux de 1^ région supérieure ; en sorte qu’il a été nécessaire d’admettre que toutes les sources suaient à élever du point le plus profond des ouvrages souterrains.

Les anciennes machines ne pouvaient maîtriser les eaux que jusqu’à Jt 55 m. sous la galerie d’écoulement; cette limite pour le nouveau système d’épuisement a été portée à a3o mètres, d’après les supputations les plus probables sur le prolongement dans ce sens des colonnes métallifères. C est donc de cette profondeur qu’il s’agit d’élever i “-%792 d’eau par minute.

Le problème réduit à ces termes était encore indéterminé, tant sous le rapport dynamique que sous celui de l’exécution; et, en effet, il n’a pas encore été question des élémens qui constituent la puissance non plus que de la vitesse avec laquelle elle peut agir.

Si l’on compare la résistance ci-dessus fixée à la La force force motrice disponible indiquée au commence- , ““‘T 1 '*

. , ", 1 » v des ancienne*

ment de ce mémoire, on reconnaît au premier machine» coup d’œil dans celle-ci une prépondérance cou- P 1 ”? sidérable , plus que sullisante pour contrebalaifeêr pou r toutes les résistances accessoires qui naissent du le * nouvelles, mouvement, et pour écarter toute crainte de la nécessité d’un renfort d’eau motrice.

Il était indispensable , pourtant, de préciser la fraction de cette force qu’il s’agissait d’utiliser , et pour cela de calculer la surface du piston principal pris pour inconnue définitive de la question ; la hauteur de chute étant invariablement fixée et égale à la distance qui sépare la galerie d’écoulement de l’aqueduc supérieur, distance qui est exactement (le 6o mètres.

La surface cherchée, de même que celle du

à colonne d’eau.

^Limites ^pi s t 0 n de la pompe , est évidemment fonction de * dam** > a vitesse que l’on peut développer dans le genre les machines J e machines qui nous occupe. Cette vitesse ne peut pas être presque indéfinie, connue pour le cas oui.» puissance réside dans un fluide élastique. L’incompressibilité presque absolue ou la rigidité du liquide moteur est ici un obstacle insurmontable et devient même une cause énergique de destruction , ou d’immenses pertes de force , lorsqu’on veut outrepasser certaines limites que l’expérience a puseuleindiquer. Le moment n est pas venu d’expliquer le moyen à l’aide duquel on parvient à amortir la force vive dont est animée une colonne d’eau en mouvement et à prévenir les chocs, qui sans cela seraient inévitables; mais je dois dije ici que ce moyen n’est efficace que lorsque la vitesse n’excède pas beaucoup 2 mètres par seconde. Je me suis bien assuré , par quelques approximations préalables, que cette condition pourrait être satisfaite dans notre appareil, où l’on n’a pu donner que o'",38 ( 1 ) de diamètre intérieur aux tuyaux de chute , en imprimant au piston moteur une vitesse de o ra ,3o par seconde it la montée en charge; la vitesse de descente , au moment de l’émission, peut être portée sans inconvénient à La course totale ayant été fixée à 2 ,n ,3o, la durée des pulsations est de 10 ", y , et leur nombre d’environ 5 par minute.

Surface Tel est aussi le jeu du piston de la pompe qui «lu pistou ge mcu t solidairement avec le précédent; et

(Je la pompe. tr

Résistance

principale.

(1) La catiscdtf c&tte sujétion e t purement financière ; il fallait tirer parti d’une grande quantité «le tuyaux tout neufs (126), ayant o n, , 3 S de diamètre intérieur, «jue ‘ l’étahiissemeut possédait’.