CL

DE LA MINE d’hUELGOAT ( FINISTÈRE ).

comme la quantité d’eau à élever est de i par minute, il doit avoir pour surface — —

= en supposant toutefois que la pompe

Î iroduiseson effet théorique , ce qui est à peu près a vérité, comme on le verra plus loin.

La charge principale de la machine consiste donc en une colonne d’eau de a3o mètres de hauteur sur o "* - ?;, 14 de hase.

11 ne restait plus qu’à déterminer les résistances Résistances qui sout la conséquence ordinaire -et inévitable secondaires, du mouvement : eues sont de plusieurs sortes.

Les unes se rapportent à l'inertie des masses, savoir : des pistons, de l’attirail et de la colonne d’eau montante. D’autres sont dues aux frqttemens de toute espèce, soit des parties solides entre elles, soit de l’ea;. dans les diverses parties de l’appareil et même des molécules liquides les unes contre les autres. 11 en est enfin qui naissent du choc de l’eau, tantôt dans les coudes des tuyaux, tantôt dans les points anguleux de l’appareil et dans ceux où le fluide change brusquement de vitesse en passant dans des espaces de capacités différentes; la quantité d’action perdue dans ces derniers cas est toujours fort grande , si l’on admet que pour les chocs elle doit être proportionnelle au carré de la vitesse.

On verra au surplus, dans le cours de la partie descriptive de la machine, que toutes les précautions ont été prises pour amoindrir ces résistances. Particulièrement en ce qui concerne l’eau montante , 1 emploi d’une pompe unique, de tubulures, de soupapes et de tuyaux à sections égales et grandes relativement à la surface du piston ( o lu “*’,o56 à o' 1 "*, 1 4 ) > ont été des moyens ellicaces

(Di

Surface du pi»ton de la machine

Eau dépensée eflet utile théorique.

36 MACHINES A 0OLONNE d’eAO

pour atteindre ce but. Il est évident aussi que les îrottemens des corps solides doivent être ici peu considérables j ils se réduisent à ceux de deux

} listons dans leurs cylindres et de deux tiges dans eurs boites à cuir.

Quoi qu’il en soit, toutes ces résistances ayant été évaluées aussi exactementquepossible, d’après les principes généralement admis aujourd’hui , puis rapportées à la lige du piston moteur , j’ai trouvé enfin que ce piston devait avoir une surface de o m -' , -,8i77, déduction faite de la tige qui a o œ,, -,oi 33 de section : cela donne i m ,o>87 pour le diamètre intérieur du cylindre principal.

En se rappelant que le nombre de pulsations est de 5 ■' par minute et la course de 2”,3o, on trouve que la masse d’eau dépensée est de *

0,8177 x 2 ">3o x 5, 5o= io, 34 mètres cubes.

La hauteur de chute étant de 60 mètres , la force dépensée sera représentée par le produit de io ,34 X 60 , ou près de 620 unités dynamiques, que je porterai à 63 1 , en raison de ï’eau nécessaire à la régulation. .

Le produit analogue pour l’eau à élever est de 0,14 x 2,3o x 5 , 5 o x 23 o = 4 ° 7 > IO -Le rapport de ce nombre au précédent, ou 1 effet utile théorique de la machine , est donc exprimé par la fraction 0,64b. 11 est à regretter que ce résultat n’ait pas encore pu être vérifié par l’expérience ; cela tient à ce que, par suite de diverses circonstances provenant du fait de l’exploitation , la pompe de la machine déjà exécutée n’a pas pu être placée à sa limite de a 3 o mètres , mais seulement à 1 55 mètres sous la galerie d’écoulement.

DE LA MIRE d’huELGOAT ( FINISTÈRE ). Zq

Comme à ce point Ta machine produit o,45o d’effet utile mesuré , on peut croire que lors de son entier achèvement il ne se trouvera aucune erreur négative sur le chiffre de 0,646 s qui est relatif à ce cas.

L’excédant actuel de la puissance est amorti par un modérateur pratiqué au bas de la colonne de chute et qui étrangle considérablement la veine fluide : cet excédant deviendra actif à son tour, lorsque le puits ayant atteint le niveau de a3o m., la pompe pourra être descendue à ce point.

Une machine unique, construite d’après l’exposé qui précède, et capable, par conséquent, d’élever la quantité d’eau fixée par les jaugeages d’hiver, n’aurait cependant pas été suffisante pour assurer le service Je l’épuisement et préserver le fond de la mine d’Huelgoat de toute nouvelle submersion ; condition impérieusement commandée par lescirconstancesactuelles de l’exploitation et la nécessité de descendre les travaux jusqu’au niveau’de a3o mètres.

On conçoit , en effet, qu’ayant calculé les facul-. tés de cette machine d’après l’hypothèse d’une action non interrompue, comme dans les strictes limites de sa vitesse et de la quantité de travail utile à produire, on restait exposé, sous ces trois rapports, à des mécomptes dont il importait de prévenir les fâcheuses conséquences. Ainsi , l’on sait que les machines les mieux construites éprouvent des dérangemens, exigent des réparations qui entraînent Jes temps d’arrêt quelquefois très longs, pendaut lesquels l’eau envahit les travaux inférieurs, lorsqu’il n’y a pas de réservoirs assez vastes pour la recevoir.

D’un autre côté, le régime de la machine, basé

Nécessité de deux machines accouplées-

sur une vitesse de 2 m. par seconde dansles tuyaux de chute, est peut-être un peu forcé , surtout s’il fallait le continuer long temps de suite ; car à ce taux on commence à observer dans la colonne d’eau quelques légers ébranlemens qui pourraient augmenter et devenir préjudiciables à Ja durée de l’appareil.

Enfin la quantité d’eau à épuiser dans un temps donné peut augmenter :

Soit momentanément , à la suite d’une saison exaordinairement pluvieuse, d’une suspension ou d’un ralentissement de la machine; d’un accident imprévu qui , malgré les précautions prises , occasionerait une irruption d’eau motrice dans les ouvrages inférieurs;

Soit d’une manière permanente, parce qu’en étendant les travaux souterrains selon la pente et fa direction du filon , on ne peut manquer de rencontrer des sources nouvelles plus ou moins abondantes. C’est ainsi qu’en i8?3 une "galerie d’alongement, poussée en recherche vers le midi au niveau de ?oo mètres sous le jour, rencontra la nouvelle colonne métallifère qui constitue le véritable avenir de la mine d Huelgoat, mais en même temps donna issue à une source considérable retenue dans le filon derrière un interstice stérile, imperméable, et qui aurai tinfailliblement nôyé la mine , si nous n’étions point parvenus à la maîtriser au moyen d’un serrement construit à la hâte dans la galerie en question (r). ’ V

• Cette même masse d’eau est toujours devant

(1) M. Nailly, alors sous-directeur de la mine d’IInclgoat. adonné la description de cc'travail dans une notice insérée tlans la 2" série dcssinnales des Mines, tome VI II, p.

DE LA MINE d’hUELGOAT ('FINISTÈRE ). 3g

nous, etil s’agira delà combattre dèsque nouspourrons attaquer par sa base la coloqnemétallifère qui la renferme, e’est-à-dircdans un très petit nombre d’années. 11 y a plus, des recherches qui sont dirigées perpendiculairement au filon actuel peuvent rencontrer des gîtes parallèles, dont les eaux viendront s'ajouter à là masse de celles qui sont à épuiser présentement.

Toutes ces considérations , et surtout les dernières, justifient pleinement, ceme-semble, le parti que j’ai prisile' fortifier l'appareil d'épuisement par la construction d’une machine d’aide égale en puissance et en tout semblable à la première , mais non solidaire avec elle ; c’est-à-dire que chacune a sa colonne de chute, son régulateur, sa pompe et sa colonne montante.

En les faisant marcher simultanément, on a l’avantage de pouvoir diminuer de moitié la vitesse et d’éloigner ainsi les chailces de dérangement et de suspension pour chacune d’elles. Cependant lorsque , pour une cause quelconque , l’une des machines sera arrêtée, l’autre reprendra sa vitesse maximum et sera forcée de faire seule l’épuisement. Elle n’y sullira plus toutefois, lorsque l’eau intérieure aura augmenté par suite de la rencontre de nouvelles sources ainsique je l’ai expliqué plus haut; mais alors, l’exploitation qui aura marché de bas fcn hautdans les; massifs nouveaux , ne sera plus exclusivement reléguée, comme aujourd’hui , dans le fond de la mine , et il existera déjà au niveau *de a3o mêt. des vides sufïisans pour recevoir la quantité d’èau qui dépassera les facultés d’une seule machine, mais qui sera bientôt enlevée lorsque la seconde aura pu être remise en mouvement.

| Conp-d’œil général sur

le nouveau système d'épuisement.

40 MACHINES A COLONNE d’eaü

Après l’exposé qu’on vient de lire des principes et des observations, sur lesquels j’ai fait reposer l’organisation de notre nouveau système d'épuisement, il ne sera pas inutile, je crois, pour mieux fixer les idées, de donner ici un aperçu de ce système considéré dans son ensemble ; je serai mieux compris lorsqu’ ensuite je décrirai ses divers élémens.

L’appareil complet se compose de deux machines à simple effet, mais non solidaires. Il doit élever par minute 3™%58 d’eau <i une hauteur de ? 3 o mètres, et dépenser dans le même temps une quantité d’action représentée par i .260 unités dynamiques, ou par 2 1 mètres cubes d’eau tombant de6o mètres de hauteur, force énorme et réellement disponible pendant une grande partie de Vannée. Son effet utile est, d’après cela, de 0,646.

L’eau motrice est amenée, depuis le jour jusqu’au point où elle doit être mise en travail, par uu aqueduc souterrain construit en maçonnerie et terminé par un grand bassin d’épuration dans lequel se fait la prise d’eau des colonnes de chute.

Celles-ci sont placées dans un puits particulier, muraillé aussi sur une partie de sa hauteur , à partir de son couronnement, et qui , à son extrémité inférieure, est mis en communication avec le puits princifial au moyen d’une vaste galerie horizontale , dans laquelle les tuyaux de chute se replient vers les machines situées dans ce dernier.

Les deux cylindres principaux sont accolés et fixés verticalement sur un même support qui consiste en un pont de fonte de fer jeté sur le vide du puits, et s appuyant par ses extrémités sur deux foi'tes culées de maçonnerie , soutenues ellesmêmes par deux voûtes.

DE LA MINE d’üUELGOAT (FINISTÈRE). 4*

Les pistons, dont les tiges traversent, au centre, les bases des cylindres, reçoivent de bas en haut l’impulsion de la puissance, qui prend ainsi son. point d’appui sur le pont de support»

Chaque machine porte auprès d’elle un régulateur , destiné comme d’ordinaire à régulariser l’intermitfence de l’admission et de l’émission de l’eau motrice. Le puits, dans la partie occupée par les machines , a été élargi et muraillé.

A chacune des tiges du piston est attelée une série de tirans descendant verticalement dans le puits, et fixée par son extrémité inférieure à la lige du piston de la pompe qui est unique pour chaque machine.

L’eau est donc refoulée d’un seul jet depuis le fond delà mine jusqu’à la galerie d écoulement, savoir, de a3o mètres de hauteur dans une colonne verticale de tuyaux montans en fonte, placée à côté de l’attirail , directement au-dessus d’une chapelle à deux soupapes. Celle-ci est en communication avec la partie supérieure , fermée, du corps de pompe par une tubulure latérale qui sert au passage de 1 eau aspirée et refoulée.

La galerie d’écoulement qui reçoit et éconduit les eaux motrices et intérieures , est muraillée sur une partie de sa longueur. Elle aboutit dans le flanc du puits , au-dessus du point où les machines sont fixées.

Cette disposition, qui présente un obstacle k la libre émission de l’eau motrice, a donné le moyen de contrebalancer le poids de l’attirail par celui d’une colonne d’eau , ayant pour hauteur la distance |[ui sépare le solde la galerie d’écoulement du plafl de pose des cylindres, et pour base la surface du piston.

4a MACHINES A COtONNE d'^Aü

Division Je passe maintenant à la description détaillée pourra dé l’appareil dont je viens de donner une idée gédescription nérale. Cette description , cpii doit s'étendre aussi dépuisément. ’ 1 tous I e ? travaux accessoires, comprendra quatre parties :

i° Lès machines proprement dites, les colonnes de chute , le bassin de prise d'eau ;

2 ° Les pompes élévat;oires, ainsi queles chaîiîes ou maîtresses tiges qui les rattachent aux machines motrices; enfin , le balancier hydraulique employé pour équilibrer le poids desdites chaînes ;

3° Les supports et la pose de toutes les parties de l’appareil, les diverses mesures prises potir.èn écarter autant que possible toutes chances de dérangemens, de détériorations et d’accidens quelconques;

4° Les ouvrages souterrains nécessités par l’établissement du nouveau système d’épuisement surtout les maçonneries exécutées dans ces ouvrages tant comme moyen de support et desoutènément, que pour empêcher les filtrations des eaux motrices vers les travaux inférieurs de l’cx-v ploitation. 1 ' ' »

■ ■ yi .

I" PARTIE. — Machine motrice, colonne de chute , bassin, de prise d'eaü.

jJLe grand cylindre Y(P/. /) ,dauslequçlsemcut le piston principal P porte, à son extrémité inférieure, une tubulure T, rpii sert alternativement à l’introduction et à rémission de l’eau motrice. Ce piston P est poussé de bas en haut avec toute sa charge dans le premier cas, et il redescend sous un excédant de poids dans le second; ainsi pour assurer la continuité de son mouvement alternatif de va-et-vient, il faut régulariser l’intermittence de ces deux fonctions.

Dans la plupart des anciennes machines, dans celles de IIocll particulièrement, on obtenait cet effet par l’emploi d’un robinet à trois orifices, placé dans le tuyau de communication entre le cylindre et la colonne de chute; mais ce moyen , qui présente de graves inconvéniens pour les grandes machines surtout, doit être abandonné et remplacé dorénavant par le régulateur ;i piston que je vais décrire ci-après, et qui est pour ainsi dire l'âme de la machine.

La tubulure T est adaptée contre une pareille que présente une pièce HH', composée de pl usieurs cylindres ayant un même axe, et intonposée verticalement entre le cylindre principal Y et la colonne de chute. Dans cette pièce aboutissent, k distances égales de la tubulure T', mais du côté opposé, deux tuyaux’ horizontaux O, S; le premier, qui termine inférieurement la colonne de chute, est, à proprement parler, le tuyau d’admission; le second, qui communique avec la galerie d’écoulement, est le tuyau d’émission. Un

Machine

motrice.

R»'’gulatenr a piston.

44 MACHINES A COLCWNE d’eaU

piston R fonctionne dans l’intérieur de cette pièce, et peut venir se placer alternativement dans les deux espaces cylindriques bce t bd égaux en hauteur et en diamètre, et symétriquement placés par rapport à la tubulure T»

Dans ta première de ées positions la communication entre le tuyau d’émission et le cylindre principal Y est fermée, tandis que le piston P, mis en rapport avec la colonne de chute , exécute en conséquence son mouvement ascensionnel. Dans la seconde position , au contraire, l’admission de Peau motrice est interdite et l’émission favorisée; le cylindrese vide et le piston P redescend.

Le piston R pourra donc être regardé comme le régulateur de la machine, dès le moment où il aura reçu lui-même les lois d’un mouvement fa- . cile et régulier pour aller occuper successivement et en temps opportun les espaces b c et b' c\

Il semblerait que ce piston, qui est constamment pressé de haut en bas par la colonne de chute, exige l’emploi d’une force considérable, soit pôur être déplacé de bas en haut, soit pour conserver au moment de sa descente une vitessé modérée : mais cette double difficulté a disparu devant l’artificç simple et ingénieux que je vais indiquer.

Un nouveau piston J, assemblé sur la tige prolongée du premiety se meut dans un cylindre particulier placé en contre-haut du tuyau d’admission. Il est presqu’inutile de dire que tous ces cylindres H', o c, b' d sont rigoureusement alésés sur le même axe. La surface inférieure de ce piston J étant sans cesse en présence de la colonne motrice, il s’y développe une force permanente qui agit de bas en haut, c’est-à-dire en sens contraire

de celle qui sollicite le piston régulateur; ainsi , en négligeant pour un moment les frottemens et le poids de ce système de pistons, il y aurait équilibre entre eux si leurs diamètres étaient égaux; dès lors la moindre dépense de force seràit suflisante pour déterminer et modérer à volonté le mouvement du piston régulateur.

Mais les choses n’ont pas été disposées tout-àfait ainsi; le diamètre du cylindre H' est un peu plus grand qu’en bc, b' c, de telle sorte que les pressions exercées sur les deux pistons opposés n’étant plus égales, il y a résultante dans le sens du plus grand, et partant, mouvement ascensionnel ; lors donc que le système est abandonné à luimême , le piston R va se placer dans l’espace bc , et y reste jusqu’à ce qu’il soit sollicité par une combinaison de forces nouvelle.

Il s’agit pour obtenir le mouvement inverse de détruire la résultante ascensionnelle et de la remplacer par une autre dirigée en sens contraire. Or, ce but est rempli tout simplement en appliquant (dans le moment opportun ) une force plus grande que cette résultante sur la surface supérieure du piston d’aide J.

Cette force est momentanément empruntée à la colonne de chute; à cet effet une prise d’eau est faite en a\ au moyen d’un petit tuyûu qui aboutit en o à la partie supérieure du cylindre H'. Celuici est fermé par une boite à cuir, dans laquelle passe, à frottement doux, un manchon ou grosse tige K, fixée sur le piston J, et qui a pour objet de diminuer la surface supérieure de ce dernier pour ne laisser exposée à la pression hydraulique qu’on se propose d’exercer dans l’intérieur *de

Petit appareil hydraulique pour renier le jeu <lu régulateur priucipal.

46 Machines a colonne d'eau

l'annulaire iv, que la partie île cette surface déterminée par les conditions de descente du système.

Cette descente s'effectue dès que l’on donne accès à l’eau motrice dans l’annulaire te 'au moyen du tuyau <ia,n,a 3 . Elle ne cesse que lorsque le piston R est venu occuper l’espace h c , cè qui constitue la seconde partie de la régulation.

Pour ramener ensuite les choses dans leur premier état, c’est-à-dire pour faire remonter le piston R dans la position bc, il faut non seulement interdire la communication entre la colonne de chute et l’espace annulaire, mais encore présenter une libre issue à l’eau dont eet espace est rempli. C’est par les tubes ce,e t e } que cette eau peut s’échapper et gagner le tuyau d émission. Dès lors le système il es pistous R et J, remontera spon anémeut comme il a été dit, et le cy- . liudre principal sp videra. ,

Tout se réduit donc, pourobteuirles deux fonctions du régulateur, à faire parvenir un filet d’eau motrice dans l’annulaire tv, ou à vider ce dernier alternativement et en te'mps utile. Un robinet à trois orifices, placé en avant de la petite tubulure 0, aurait pu satisfaire à ces conditions; mais ici encore la préférence a été donnée à un petit régulateur à pistons disposé d’après les mêmes principes que celui R J K.

Aiqsi, un cylincfre vertical ei muni de deux tubulures latérales a, o, renferme deux pistons p,p' assemblés sur la même tige , et placés de telle manière qu’ils sont toujours pressés en sens contraire par l’eau motrice, qui est en permanence au point 17; le piston.'/) est de plus assujetti à prendre position alternativement au-dessus et audessous de la tubulure o. Dans le premier cas,

DE LA MISE d'hLELÇOAT ( FINISTÈRE ). ^7

J’espace annulaire if peut se vicier; clans le second, au contraire, la communication est établie entre yw|nérne espace et la coloune.de chute.

Le pistou // est surmonté d’une grosse tige ou noyau qui remplit le même oilice que son aualogue dans le grand régulateur, et qui , comme lui , .passe îi travers une garniture de cuir fixée au haut du cylindre ei. Un petit tube a sert à transmettre la pression de la colonne motrice sur la partie libre de la surface supérieure du piston p ' . Cette force additionnelle (qui équivaut à peine à 3 o kilog.) a pour objet de contrebalancer une pression pareille exercée de bas en haut sous le piston inférieur p, dans le tuyau démission, et qui résulte de la position du cylindre principal Y à i 4"‘,20 sous la galerie d’écoulement.

La question vitale de la machine trouve donc une solution aussi simple que complète dans le mouvement bien ordonné des petits pistons pp t , que la main d’un enfant peut déplacer. Quand oh les fait monter, le régulateur principal monte aussitôt après; il y a émission dans le grand cylindre, et le piston P s’abaisse. Quand , au contraire, on les oblige à descendre et à occup.er la position indiquée {Pl.I), le grand régulateur 'descend à son tour êt le piston moteur monte; il y a admission.

Le jeu de la machine est ainsi parfaitement assuré, en admettant toutefois qu’il y ait un moyen facile et sûr pour faire fonctionner le petit appareil en temps opportun.

On conçoit tout d’abord'que c’est le grand piston P qui doit donner le signal du mouvement et fournir la très petite force nécessaire pour le

Mécanisme qui règle les fonctions du petit appareil.

produire. Un mécanisme très simple remplit c& double objet.

Le système des petits pistons est suspendu une tige articulée en t , qui, passant à travers la pièce v" v", aboutit a un premier levier v t , ayant son point d’appui en v' ; un second levier s s', qui tourne autour de l’extrémité s' d’un montant (consolidé par les pièces z et v" v"), est relié au premier v' t par un petit tirant t', et terminé à son autre extrémité par un secteur s maintenu dans son mouvement par un guide fourchu qui se projette verticalement en vv. Deux crochets ou mentonnets, 1 et 2, en saillie sur l’arc de cercle, sont fixés en sens inverse , sur les deux faces planés opposées de ce secteur. En projection horizontale ils apparaîtraient écartés l’un de l’autre de toute l’épaisseur du secteur. Ces leviers sont combinés de manière à procurer au piston p la levée nécessaire; le levier inférieur serait devenu superflu si l’on avait pu ménager un espace suffisant entre le cylindre Y et la pièce HH' pour établir le - rapport voulu par la course de p entre les deux bras du seul levier s s'. ,<

D’un autre CQté , le piston principal P a reçu en f un sabot en fer dans lequel vient s’assembler à vis une tige de fer verticale dd'. Cette *tige est guidée dans le haut par deux colliers , qui font partie d’une pièce unique voyez Jîp;. 1,2, 3

Planche /), fixée par deux pattes sur la bande arquée en fer hh, qui porte aussi la pièce fourchue déjà citée vd .

La tige d d, qui est ronde, est munie longitudinalement et du côté du régulateur d’une tringle rectangulaire bien dressée, dont l’épaisseur est égale à celle du secteur s, auquel elle est et reste

DE LA MINE d’hLELGOAT (FINISTÈRE). 4 9

tangente pendant toute la course du piston R ( il est bien entendu que les colliers g % g } , qui guident la tige , sont échancrés pour donner un libre passage à la tringle en. question ).

Deux cames, 3 et \ , sont fixées, en position inverse et au moyen de vis, sur les deux laces opposées de la tringle, qui , à cet effet, porte une série de trous, à l’aide desquels on peut faire varier la distance d’une came à l’autre. Celles-ci correspondent d’ailleurs respectivement aux raeatonnets i et 2 du secteur.

Voici maintenant le jeu do ce mécanisme :

lorsque le piston P, obéissant à la pression de l’eau motrice, s’élève dans son cylindre avec la tig edd, la came 3 rencontrant le mentonnet correspondant du secteur, l’entraine avec elle, et,parsuite, fait monter les petits pistons pp'. Mais bientôt, par suite du mouvement angulaire de ce dernier, il y a échappement, et le piston P achève sa course pendant que la régulation ascendante s’opère pour fermer le tuyau d’admission et favoriser l’émission.

Un instant après le piston P redescend; mais cette fois la came 3 ne rencontre plus le mentonnet qui lui correspond, et qui, après son échappement, était demeuré immobile. C’est au contraire la came 4 qui accroche le mentouneta, lequel s’est avancé vers la tringle eu même temps que l’aut,re s’en était éloigné. Le secteur redescend, et avec lui les petits pistons, qui viennent reprendre la position indiquée à la fig. 1 . A ce moment, il y a nouvel échappement, et le piston P continue à descendre jusqu'à la limite inférieure de sa course pendant que s’effectue la régulation qui a pour objet de le mettre de nouveau en rapport

• If

5o . MACHINES A COLONNE DEÀU

avec l'a colonne de chute , et lui faire commencer une nouvelle pulsation.

Principe Le système de régulationqueje viensde décrire, de cette e t q U i assure la continuité du mouvement de la * s n ' machine, repose sur l’idée aussi neuve qu’heureuse d’emprunter directement à la colonne motrice elle-même la petite provision de force dont tout régulateur doit être doté pour fonctionner en dehors de l’impulsion immédiate du piston principal. Ce magasin de forces, sans lequel le piston s’arrêterait indubitablement au moment d’atteindre les limites de sa course et de franchir ses points de rebroussement, a été placé pour d’autres appareils à colonne d’eau ou à vapeur, tantôt dansdes masses plus ou moins pesàntes ? que la machine élève pour les laisser retomber , tantôt dans l’action de ressorts, de volans, etc. Notre moyen, qui réunit à une grande simplicité le mérite de se rattacher au principe hydraulique fondamental dè la machine elle-même , possède aussi l’avantage de présenter toute facilité pour modérer ou accélérer autant que l’on veut le mouvement du piston . régulateur.

d f/^Trier changemens de vitesse , qui sont infiniment

* liî'course précieux pour faire varier à Volonté et avec une An piston rare précision la course du piston moteur, s’obmotea*. p ennen t avec le secours de deux robinets modérateurs a % , c ; le premier sert à étrangler plus ou moins la veine fluide qui pénètre dans l’annulaire rv, l’autreproduit le même effet sur cette veine au fnoment «le son émission. Ces robinets sont à cet effet munis f un et l'autre de clefs ou manches (non représentés sur le dessin), que le machiniste peut tourner à la main lorsqu’il le juge nécessaire, et qui sont pour lui un véritable gouver-

DE LÀ HïfiE d’ÊDELGOAT ( FINISTÈRE ). 5l

nail. Ils fournissent' aussi un moyen facile darrê- ^Moyen ter la machine : quand, en effet, le piston R est la machine, arrivé au milieu de sa course ascensionnelle et se trouve placé parle travers de la tubulure 1 T', il suflit de fermer le robinet e pour faire cesser instantanément tout mouvement dans la machine ; on la remettra en train avec la même facilité en rouvrant lé robinet <?. On obtient un résultat semblable dans la marche opposée du piston R ,mais alors il faut fermer le robinet à % .

Mais là ne se bornent pas les avantages de no- Dispositions .c , . r» . . w ^ • capitales du

Ire régulateur à pistons. 11 est une autre disposi- régulateur

tion d’une haute importance qui le distingue par- bavarois.

dessus tont, et que j’ai signalée déjà, à propos

des machines de Bavière, comme un moyen eili-

eace de prévenir les chocs qui se manifestenttoutes

les fois qu’il s’agit d’arrêter de hautes colonnes

d’eau en mouvement dans le sens de la gravité, ou

lorsqu’on veut soulever brusquement de pareilles

colonnes quand elles sont à l’état de repos.

Cette disposition capitale consiste simplement à donner au piston régulateur une forme et un mouvement tels qu’il ne fermepas tout à coup , mais seulement par degrés insensibles, les orifices d’admission et (rémission.

Le piston R est un cylindre creux en bronze assez bien tourné et rodé pour remplir exactement les espaces bc, b' d parfaitement cylindriques aussi. Au milieu, sur une hauteür Æ'.r,iin peu plus grande que celle b b' de la tubulure I y , la surface extérieure est pleine et unie; mais à chacun des bouts, sur le reste de sa hauteur, il présente huit entailles ou cannelures cunéiformes x' x" ... x t x y ... qui ont leurs têtes x" rangées sur le pourtour des deux bases du piston.

5a MACHINES A COLONNE d’eaU

Lorsque la régulation s’effectue, en montant par exemple , on voit que le piston R , qui occupait b ' d , après avoir cheminé à travers la tubulure T, va présenter sa surface supérieure à l’entrée du cylindre b c : à ce moment le mouvement de la colonne de chute serait arrêté si le piston était Uni ; mais les cannelures offrant encore une issue à l’eau, celle-ci continue à pénétrer dans la tubulure en quantité toujours décroissante, jusqu’à ce que les sommets od des cannelures soient eux-mêmes engagés dans le cylindre b c. C’est alors seulement que le piston P arrive à la 'limite supérieure de sa course, et que la colonne de chute, reprend l’état de repos. Mais comme presqu’au même instant les sommets x t des cannelures inférieures atteignent le bord b' de la tubulure , l’émission commence, et, partant aussi, la descente du piston P, dont le mouvement s’accélère à mesure que les cannelures x,x t se dégagent, et surtout quand la base inférieure du piston R s’élève au-dessus du point b' et atteint le point b terme de sa course. .

Immédiatement après , commence la régulation .en descendant : ainsi l’émission de l’eau du grand cylindre se ralentit dès que le piston R qui rétrograde atteint le point b', et elle cesse bientôt tout-à-fait quand la partie x t x t de ce piston s’est entièrement logée dans l’espace bd. Mais alors aussi apparaissent dans la tubulure les sommets x' des entailles supérieures, et avec elles les premiers filets d’eau motrice; il y a admission : c’est ce qu’exprime la' figure i de la PL /, où le piston P, mis en contact avec la colonne de enute, a commencé son ascension. La vitesse, très petite d’abord, augmente graduelle-

ment en raison des sections de débit toujours croissantes que les cannelures présentent successivement à l’eau motrice , et se trouve à son maximum quand ces dernières sont entièrement dégagées; le piston R regagne bientôt le bord inferieur de la tubulure, point de départ.

On voit par ces détails , sur lesquels je me suis Importance m un peu longuement, que le attachés disposé comme il l’est, opère » un « ses fonctions, tant en montant qu’en descendant, de deux manières également favorables à l’effet et à la conservation matérielle de la machine :

i° Il anéantit peu à peu, mais vers la fin de la course seulement, toute la vitesse dont le piston moteur est animé ;

a° U dispose ce dernier à. reprendre sa marcherétrograde par degrés insensibles et sans vitesse initiale. . , * «

De là il résulte que la puissance n’agissant jamais d’une manière brusque sur le piston, et par conséquent sur la résistance, il n’y a jamais dé chocs, lorsqu’il s’agit de faire sortir de l’état de re-. pos les masses à mouvoir tant solides que liquides : il en est de même quand ces masses en mouvement , et en particulier la colonne de chute , reprennent leur immobilité.

Ces effets sont analogues à ceux que l’on produit avec des corps élastiques , avec des réservoirs d’air, par exemple, qui en pareille occurrence sont employés quelquefois et conseillés dans l’intérêt du principe de la conservation des forces vives. Je dois dire toutefois que ce moyen, bon et vrai en théorie , offre dans la pratique, et surtout pour les puissantes machines, de grands inconvé-

appesanti a desse piston régulateur dans - chacune de

mens; aussi a-t-il été bientôt abandonné en Bavière, où l’on y avait songé, parce qu’il ne présentait pas à beaucoup près la sûreté et la constante efficacité de celui que je viens de décrire. Les bons effets de ce dernier sont au surplus clairement démontrés par l’exemple de la machine d’Huelgoat, dans laquelle il est impossible d’apercevoir sur aucun point la moindre manifestation matérielle de force vive, de chocs, de contrecoups et de vibrations. Les mouvemens s’y effectuent partout avec un moelleux et un silence que je n’ai encore observé dans aucune autre machine.

Ces exeellens résultats sont dus à l’application d’une idée tellement simple qu’elle semble avoir été sentie par tout le monde, sans que pourtant elle ait été émise et exécutée par personne. Du reste, il n’y a pas lieu de s’étonner a’un tel retard qui est sans doute un effet de l’inertie propre h l’esprit humain comme aux choses; car combien n’y a-t-il pas de procédés ingénieux , d’inventions de la plus haute importance qui reposent ainsi 6ur des riens , sur des traits de lumière ou sur les combinaisons les plus simples de l’intelligence(i)!

(i) Je ne prétends pas , au surplus , préconiser les {Mitons cannelés d’une manière absolue; je pense au contraire qu’il peut y avoir d’autres manières de satisfaire au principe sur lequel repose tout bon système de régulation , à savoir s que les orifices , ou vitesses d’écoulement , diminuent par degrés insensibles jusqu’à zéro, vers la fin de la course du piston moteur. Ainsi Un piston sans cannelures qui tout près de la fin de sa course ferait un temps d’arrêt , ou se mouvrait avec une très petite vitesse , pourrait également offrir les avantagés énoncés ci-dessus. 11 n’y aurait pas non plus de chocs, si Je régulateur se mouvait très lentement; mais cette excessive lenteur serait elle*

Le régulateur à pistons , qui sera sans doute Autre partout substitué au robinet employé dans les an- aTa j e t ^ s * ciennes machines, présente encore un avantage régulateur* que je' né dois pas laisser inaperçu ; il per- *P* ston *met d’employer un orifice d’admissjon aussi grand que l’on veut, égal du moins en section à ia colonne de chute, et par conséquent de diminuer autant qu’on veut la vitesse de l’eau motrice*

Si le diamètre du piston régulateur proprement Dimension* dit est arbitraire , il n’en est pas de même de sa ® u ,io " s n t " longueur, non plus que du nombre et des dimen- réguîàtear. sions des cannelures qui le terminent. Je confesse qu’à çet égard je ne saurais donner aucune indication rationnelle, et que j’ai moi-même suivi les seuls enseignemens de la pratique; je dirai cependant que la longueur du piston doit être au moins triple de la hauteur de la tubulure , et qu’en gér nçral eîledoitaugmenter,demêmeque le nombre et la profondeur des entailles, avec le volume des eaux motrices et la vitesse que l’on veut donner à l’appareil.

JLa . détermination des diamètres du piston d’aide et du manchon qui le surmonte est soumise

même un inconvénient grave. On pourrait peut-être aussi amortir la force vive de la colonne de chute avec une régulation rapide , en donnant issue , au moment de ia clôture , à une certaine quantité d’eau par un orifice ad hoc muni d’un robinet qui serait mu par la machine. Cet artifice qui , à la vérité , tend à diminuer l’effet utile , donnera peut-être le moyen de construire des machines marchant à grandes vitesses et propres par conséquent aux nombreuses applications qui demandent un mouvement de rotation. Je me propose de faire incessamment diverses expériences selon ce but qui est digne d une sérieuse attention.

à des règles beaucoup plus positives, et rentre même tout-à-fait dans le domaine de l’analyse. Après avoir fixé la vitesse moyenne de la régulation et arrêté les principales dimensions des pièces qui s’y rapportent , on cherche et on exprime algébriquement les forces qui sollicitent le système des pistons, tant en montant qu’en descendant, ainsi que les diverses résistanceshydrauliqu es et autres (qui seront évaluées en pression d’eau et rapportées aux tiges des pistons); on arrive ainsi à deux équations, au moyen desquelles on détermine les deux inconnues de la question.

Ordinairement cette première approximation suffit; mais si l’on veut plus’de précision encore, on partira de ces premiers résultats pour en obtenir de nouveaux qui suffiront à toutes les exigences de la pratique (i).

En général , il vaut mieux pécher par excès que par défaut dans l’évaluation des résistances qui sont opposées à la régulation, parce qu’au moyen des petits robinets modérateurs on peut se rendre maître d’une résultante trop grande dans l’un et

(i) Dans toutes .les machines de Bavière, au lieu du manchon K on fait usage d’un troisième piston assemblé sur le même aie que les deux autres , et qui pour notre machine se .serait trouvé au-dessous du piston R ; une telle disposition, bonne pour certaines circonstances locales, avait le grave inconvénient de rejeter le mécanisme vital du régulateur au-dessous de la tubulure T' et de la pièce HH', c’est-à-dire dans une région incommode et obstruée par le tuyau montant de la pompe. J’ai donc préféré le manchon qui , entre autres avantages, avait celui de placer le machiniste dans une position favorable à la- surveillance et à 1’entretien des parties délicates de l’appareil. On facilitait beaucoup aussi de cette manière la visite et la réparation des pistons. -*

DE LA MINE DHl’ELGOAT ( FINISTÈRE ). ^ »

l’autre sens. Il n’y a là d’autre inconvénient que celui de dépenser inutilement un peu plus d’eau motrice, mais cette dépense, est toujours si petite relativement à celle qui se lait dans le cylindre principal, qu’elle peut être négligée. Dans notre machine, en effet, on voitque pour une consommation d’eau de i mc- ,88o fuite sous le grand piston , on n’injecte dans le vide annulaire du régulateur qu’environ o mc- ,o33,et qu’une économie de moitié, par exemple, sur cette quantité, serait tout-à-fait insignifiante.

' J’ai expliqué comment on peut faire varier la Modérateur course du piston principal , soit en changeant la P our . fyire distance qui sépare les deux petites cames fixées ] a CO urse sur la tige dit, soit, ce qui est préférable, en de la machine, modifiant la vitesse de la régulation. Mais il fallait de plus,. pour se rendre parfaitement maître du jeu de la machine, un moyen pour modifier la vitesse de la course du même piston , et régler par conséquent le nombre des pulsations de la machine. On parvient à ce but au moyen de modérateurs ou valves circulaires V,V' placés dans les tuyaux d’admission ou d’émission O t , S, et emmanchés sur des axes de rotation verticaux qui traversent les parois supérieures desdits tuyaux.

Chacun de ces axes est emprisonné dans une petite boîte à cuir W,W', et porte à son extrémité un secteurdenté^y/jqui engrèneavec unevissansfm munie d’une manivelle. Lorsqu’on veut faire varier la vitesse de la montée du piston P, oh tourne la valve Y; quand c’est au contraire la vitesse de descente qu’il s’agit de modifier, c’est à la valve Y' du tuyau d’émission - que l’on s’adresse. Il est presque inutilede direque l’on ferme les valves pour ralentir, et qu’on les ouvre pour accélérer le mouve-

Dispositions ' L accessoires.

58 • MACHINES A COLONNE d’eaU s

ment. Celle d’admission est presque entièrement fermée dans ce moment, parce que la machine r calculée dans la supposition d'une pompe placée à la profondeur de a 3 o mètres, ne fonctionne encore qu’à celle de 1 70 mètres.

Ces considérations sur les modérateurs complètent la description de toutes les parties organiques ou principales de la machine. Il ne me reste plus, pour terminer ce qui la concerne, qu’à parler de plusieurs dispositions qui , pour être secondaires, ne demandent pas moins d’être mentionnées; quelques détails d’exécution sur les pistons , les boîtes à cuir, etc. ne seront pas inutiles non plus.

Les pièces U et I ont pour objet de limiter en haut et en bas la course du régulateur RJK. Lorsque le manchon K arrive à la limite supérieure de sa course, il serait bien, à la rigueur, arrêté contre le fond de la boîte à cuir H"; mais comme les boulons qui le fixent sur le piston d’aide J pourraient se fatiguer et se détériorer à lo suite de ces rencontres répétées , il rn’a paru préférable d’arrêter le manchon par son sommet courouné d’un plateau K', contre la traverse d’une potence en fer { fi g'- 5 ) fixée sur la pièce H". Cette potence U, pour plus de précaution, est munie d’une boite en tôle, composée de deux parties U U', pouvant rentrer l’une dans l’autre, dans laquelle se trouve en U" ( fig. j ) un matelas élastique en liège.

IJ’un autre côté , le plateau’ e,e t qui ferme en bas la pièce IL H", porte à son centre un godet I toujours plein d’eau , dans lequel vient s'engager et se poser une béquille qui se trouve sous le pistou R, lorsque celui-ci descend; l’eau qui s'é-

DE LA MINE d’iTüELGOAT ( FINISTÈRE ). 5$

cliappe alors avec peine du godet devient un obstacle assez grand pour amortir sans choc le mouvement du régulateur.

Un moyen semblable a été employé dans le cylindre principal pour le cas où le piston P viendrait à dépasser le bord supérieur de la tubulure T, limite ordinaire de sa course. Une cuvette Z, qui est assujettie par des boulons sur le milieu de la base du cylindre, reçoit alors une couronne en plomb de même diamètre Z', qui est fixée en contrebas du moyeu central du piston P, et le mouvement s’arrête sans choc apparent.

Au surplus, ces diverses dispositions sont plutôt des mesures de prudence que des nécessités; en Bavière ou n’y a pas recours. En les indiquant, j’ai eu aussi pour but de faire connaître un artifice qui peut recevoir d’utiles applications dans la construction des machines hydrauliques, lorsqu’il, s’agit de prévenir des chocs là où des réservoirs’ d’air ni d autres corps élastiques ne peuvent pas être employés.

Lorsqu’il est question de remettre la machine en mouvement (après une réparation qui avait forcé de la vider entièrement), on éprouverait de la part de l’air contenu alors dans toutes les

P arties de l’appareil de grandes contrariétés, si on n’avaitpas un moyen facile de s’en débarrasser. Deux vis creuses, avec trou latéral, ont été adaptées à cet effet sur le piston moteur, l’une au point P, l’autre, plus petite, et qui n’a pas pu être figurée dans le dessin, sur la tubulure o du cylindre qui renferme les petits pistons pp'. Pour donner à l’air le temps de circuler et de s’échapper autant que possible, on a soin de ne faire arriver l’eau motrice que très lentement; puis on

60 MACHINES A COLONNE ÜEAO

ferme les orifices aussitôt que cette dernière s'y présente à son tour; bientôt après la colonne de chute est pleine, mais il faut aussi remplir le tuyau d’émission qui se relève vers la galerie d’écoulement, et dont la communication avec la colonne de chute est interceptée par le piston R. Ce but est atteint au moyen du tube horizontal coudé a,e ' | (Jïg.5), qui porte à son milieu un robinet; en ouvrant ce dernier, l’eau passe du dessus au dessous du piston R , et pénètre dans la colonne en retour h S,. Ce même tube est utile quand il s’agit de vider la partie de la colonne d’eau qui s’élève au-dessus de la galerie d’écoulement.

Enfin, pour compléter la réunion en un même point et sous la main du surveillant, de tous les moyens propres à lui faciliter le maniement de sa machine, j’ai mis en rapportle tuyau d’admission avec la colonne montante O, ( dessin n° a) de la pompe qu’il faut toujours remplir d’eau avant de mettrela machine en mouvement.

C’est le tube coudé f>, e ( qui sert à cet usage; il est adapté en contre le tuyau montant, et en e t sous le plateau e, e t ( Pl. /, fig. 7 ; de la base du régulateur, et un robinet est intercalé entre ces deux points. Je me dispense de répéter comment l’eau est amenée dans cet endroit : on vient de le voir dans l’instant à propos du tube n y ë t .

Je ne parlerai ici que pour mémoire de la cage de fer hexagonale que l’on aperçoit sur le haut du cylindre principal; son objet sera expliqué plus loin , dans la troisième partie de cette description.

Les dessins joints à ce mémoire expriment si clairement et avec tant d’exactitude la forme , les dimensions et le mode d’assemblage de la ptu-

DE LA MINE DHïELGÛAT ( FINISTÈRE ). 6l

part des pièces qui entrent dans la composition de cette machine , que je crois pouvoir me dispenser de procéder ici à son anatomie complète(i), ni de m’appe-antir ici sur des détails d’ exécution que tout constructeur saura deviner. Je ferai exception toutefois en faveur des garnitures de pistons et des boîtes à cuir, ou des moyens d’assurer l’imperméabilité des joints entre les parois fixes et les parties mobiles.

Le piston principal porte deux garnitures diffé- Garnitures rentes: la première est formée de quatre bandes de ® P ls . t0 . ns ou cercles de cuir, tires d épaisseur, superposes et à cuir, logés dans une rainure à queue d’hironde, pratiquée sur le pourtour du piston; ces cercles sont ensuite réunis l’un à l’autre au moyen de clous ayant les têtes embreuvées dans l’épaisseur du dernier cuir, dont la saillie sur le corps métallique du piston n’est guère que o m ,ooi5.

(i) Pourtant il n’est pas une seule des pièce' ni des dispositions delà machine qui n’ait été pour moi l’objet d’uq véritable travail 11 ui’a fallu pour rhacune examiner la

Q uestion de convenance ou de commodo et incortimodo ;

éterminer les dimensions d'après l’eirort auquel il fallait résister; fixer les (ormes les plus avantageuses sous le double rapport de la fonction et de la podtion de la pièce ; résumer enfin ces investigations err une description détaillée et un dessin d’exécution particulier. r

Aussi ces documens circonstanciés ont-ils complètement suffi à MM. Manby, Wilson et C ie , qui ont fabriqué les machines avec cette incontestable perfection qui distinguait alors les produits du bel établissement de Charenlon , dont tous les amis de l’industrie regrettent sans cesse encore la chute. J’ai eu surtout à me louer des soins et de l’empressement de M. Wilson , qui a dirigé cette construction avec tout l’intérêt qu’elle méritait à la fois

F ar la grande puissance et la nouveauté en France de appareil qui en était l’objet.

La seconde garniture consiste en une seule plaque ou rondelle de cuir serrée contre le dessous du piston au moyen d’une autre rondelle en cuivre et de 2 \ boulons. Le bord extérieur du cuir, qui dépasse le piston est retroussé , ambouti d’équerre pour frotter contre la surface intérieuredu cylindre, et interdire de la sorte tout passage à l’eau. La surface frottante 11’a que 0",020 h 0,025 de largeur.

La boite à cuir, qui est située sous le plateau de base du cylindre, et que traverse la tige X du

{ liston , est aussi garnie de deux manières. Dans le ond on a placé l’une sur l’autre plusieurs rondelles de cuir bien dressées et exactement circulaires; vient ensuite un cuir doublement ambouti en forme de gouttière ou de demi-tore ayant o“,o 3 de profondeur, dont l’ouverture est tournée vers le piston , et qui est compris entre deux anneaux de cuivre. Ces anneaux sont plans d’un côté, mais pour conserver au cuir la forme qu'on lui a donnée, on les fait courber sur l’autre face : l’un est convexe et entre dans le tore, l’autre est concave pour le recouvrir; on achève de remplir la boîte avec de nouvelles rondelles planes en cuir; enfin le tout est serré par le moyen d’un plateau et de 6 boulons.

Un mode de garniture semblable a été em- * ployé dans la boîte à cuir H" du régulateur, dans celles W, W' des modérateurs, ainsi que pour le piston d’aide J ; seulement , comme ce dernier est soumis à la pression de l’eau par ses deux faces, on a intercalé entre elles deux tores dont les ouvertures sont tournées en sens opposés.

La garniture qui fait la clôture de l’orifice du petit cylindre / est plus simple; elle est formée

DE LA MIRE DHUELGOAT (FINISTÈRE ). î. 63

d’une seule rondelle de cuir retroussée vers en bus à sa purtie médiane de o m ,oi au plus, et assujettie au moyen d’un couvercle boulonné sur l’oreille dudit cylindre.

Le petit piston, dont la masse est en étain, porte aussi à sa partie supérieure une calotte en cuir pressé pour toute garniture. Le piston p est tout entier en étain , dont le frottement sur le bronze est toujours fort doux; il ne saurait être armé de cuir, à cause de la condition à laquelle il est soumis de traverser la tubulure o à chacune de ses évolutions.

Le cuir pour ces divers emplois , a reçu la forme qui lui était assignée, en le soumettant à une forte compression entre des moules particuliers , après l’avoir toutefois ramolli dans l’eau; ensuite, avant {Je le mettre en travail, on l’a fortement imprégné d’huile animale, qui avait le double objet de lui faire conserver une certaine raideur dans son contact avec l’eau et d’adoucir les froltemens.

Ces sortes de garnitures, excel lentes' sous le rapport de l’imperméabilité , durent extrêmement long-temps , surtout lorsqu’il est possible d’entretenir constamment d’un enduit gras ( i ) le corps contre lequel le frottement a lieu , comme c’est le cas du grand cylindre , de la tige de son piston et du manchon K. Dans ces diverses applications

(i) La graisse qui sert à enduire les cylindres et les tiges en contact avec le cuir, se compose d’un mélange intime fait à feu doux , de

Saindoux ...... 6

Suif. 5

Huile d’olive ou huile de pied de bœuf. . *

Sa consistance doit être celle du miel.

Colonne de ciiute.

les mêmes cuirs ont résisté à un travail non interrompu de plus de trois années, et ne donnent encore aucun signe d’altération; ceux du piston d’aide ont été usés et renouvelés au bout de deux ans et demi de service. Ces exemples , qui montrent combien cette matière (le cuir) est précieuse dans la construction des appareils hydrauliques, témoignent aussi de la perfection de nos machines sous le rapport du frottement des corps solides entre eux, et justifient nos prévisions d’une réduction considérable dans les dépenses occasionées pour le service de l’épuisement.

J1 n’y a dansip machine que deux parties dont l’exécution soit* réellement très délicate; c’est d’une part, le système des pistons régulateurs RJ K, et de l’autre celui des pièces H H H'. La dilliculté consiste à obtenir la coïncidence jigoureuse des axes des divers cylindres dont chacun de ces système se compose , et dans l’ajustement précis de ces derniers entre eux. Je ne saurais trop insister sur la nécessité dune exécution parfaite, et par conséquent d’une grande liberté de mouvement dans l’appareil régulateur; c’est une condition absolue du bon effet et du salut de la machine. • . > .

Il ne me reste plus pour compléter ce chapitre qu’à parler de 1a colonne de chute et de son alimentation par l’aqueduc supérieur. La colonne d’émission, considérée comme moyen de balancer le poids de la maîtresse tige, sera décrite au chapitre suivant.

La chute réelle , effective, ou plutôt la distance verticale entre l’aqueduc supérieur et la galerie d’écoulement, est de 60 mètres; mais, ainsi que nous avons déjà eu occasion de le dire , la colonne

DE LA MINE DHCELGOAT ( FINISTÈRE ). 65 V.’j

de chute, celle qui agit sous le piston principal à l’origine de son mouvement, a 74 mètres de hauteur. La différence de i4 mètres entre ces deux nombres s’applique au balancement de la * . ■ ,

maîtresse tige.. . • •

Cette colonne est formée d’une suite de tuyaux en fonte qui , partant du point O, , près de la machine, sont d’abord horizontalement placés dans *•’

une galerie M, qui sépare le puits principal d’un autre puits dans lequel ces tuyaux se relèvent verticalement vers l’aquéduc supérieur. Le coude circulaire qui raccorde ces deux directions a été ,

fait aussi grand que possible; il a selon son axe a-, 45 de rayon. La' partie verticale de la colonne s’élève jusqu’au point 0 3 , où elle est de nouveau repliée au moyen d’un coude pareil au précédent, pour se raccorder avec le sol de la galerie aquéduc qu’elle suit avec une légère pente ascendante • sur une longueur d’environ 7 mètres. En 6 n, en 0 4 elle traverse une espèce de digue en maçonnerie , et elle se courbe une troisième fois pour plonger au fond d’un grand bassin ou réservoir, qu’alimente sans cesse en A, la galerie qui amène les eaux du jour.

La colonne des tuyaux de chute fonctionne Bassin donc ici à la manière d’un syphou toutes les fois que le niveau de l’eau dans le bassin descend au a e c hute. dessous dft point culminant 0 4 des tuyaux placés au sol de la galerie d’écoulement. Cette disposition , qui avait il est vrai l’inconvénient d’un plus »

grand nombre de coudes, a été déterminée par les . motifs et les avantages suivans :

i° D’éloigner du puits de chute toute la masse des eaux motrices, ainsi que le danger de leur irruption;

■' . Digjtized byjGôogle

6G MACHINES \ COLORME ü’eAU

■ 2 ° De placer le bassin dans un terrain solide, et de pouvoir par conséquent lui donner des dimensions très grandes , tout en lui assurant , au moyen de bonne maçonnerie, une imperméabilité et une indestructibilité absolues;

3° De ne point obstruer l’orifice* du puits et de le laisser libre pour le service du montage et des réparations des colonnes de chute et de leurs supports;. !..

4“ De tenir l’embouchure du tuyau plongée dails une masse d’eau assez grande pour que la dénivellation que celle-ci éprouve k chaque pulsation soit très petite et n’ait aucunejinfluence sur le travail de la machine ;

5° D’avoir toujours une assez grande^ provision d’eau motrice auprès de la colonne pour faire face aux irrégularités qui peuvent survenir dans l'alimentation de l’aquéduc, et pour donner le temps d’aller régler cette dernière à la vanne de prise d’eau située au jour, et éloignée de 348 mètres;

G 0 De diminuer beaucoup l’inconvénient des entonnoirs d’air qui seraient inévitables dans le cas d’un orifice de tuyau tourné eu sens contraire » vers en liant.

Ce bassin sert d’ailleurs à l’épuration des eaux qui se rendent à la machine; je ferai connaître plus loin le moyen établi eu j j pour retenir les corps flottons (les feuilles, etc.) que l’eau charrie.

CHAPITRE II r . — Attirails de tirans ; balancier hydraulique ; pompe êlèvatoire.

La transmission de la puissance jusqu’à la tige de la pompe située au fond du puits se fait , ainsi qu’il a été dit , selon une ligne droite, au moyen d’un attirail dont je vais m’occuper en premier lieu.

Suivant mon projet primitif, cet attirail devait être en ièrement construit en fer pour les deux machines jumelles qui composent l’appareil , à l’exclusion du système ordinaire des tirans de bois assemblés avec des platines et des boulons en fer. Cette préférence a été basée non-seulement sur la difficulté de se procurer en tout temps à Huelgoat, les bois de construction de fort échantillon et de bonne qualité nécessaires pour les tirans; mais plus particulièrement encore sur le désir d’assurer à cette partie de la machine, comme je l’ai fait pour les autres, une certitude de durée et d’invariable résistance que le bois est si loin de présenter , dans l’intérieur des mines surtout.

Néanmoins, divers motifs, tous en dehors des considérations précédentes, m’ont déterminé à‘ modifier mon projet et à adopter po ur la première machine, dont la construction était devenue très urgente, des tirans en bois, tout en conservant la pensée de leur remplacement ultérieur par un attirai] en fer, pareil à celui dont la seconde machine a été munie.

L’attirail en bois est formé d’une suite de tirans

Premier attirail :

irans en bois-

assemblés l’un à l’autre par un trait de jupiter simple, consolidé au moyen d’une armature en fer, sur laquelle se reporte en dernière analyse tout l’effort qui tend à désunir le joint.

Cette armature se composé de quatre platines opposées deux à deux et serrées contre le Lois par i3 boulons carrés à écrous. Cet assemblage, qui est représenté dess. n„ 2 , Jîg. 4 et 5, demande plus de précision qu’on ne le suppose d’ordinaire, pour obtenir une solidarité complète de résistance entre le fer et le bois , et éviter tout cheminement de l’un dans l’autre; ainsi les platines ont été percées à froid d’après deux gabaris étalons construits avec beaucoup de soin; leà boulons, tous d’égale grosseur, ont été présentés et ajustés dans leurs trous respectifs. Les mêmes gabaris ont servi ensuite pour percer la place des boulons dans les tirans de bois , qui avaient été préalablement bien dressés d’équerre sur les quatre faces. Il va sans dire qu’on a rebuté tous ceux de ces derniers dans lesquels on a reconnu des défauts lors du travail des faces et du percement des trous.

Les résultats les plus satisfaisans ont couronné tous ces soins. L’attirail essayé , sous une pression triple de f effort qu’il devait habituellement supporter, 11 ’a bougé dans aucun de ses joints d’une quantité discernable à l’œil ; seulement il s’est alongé d’environ o“,o8 , sans doute en vertu de l’élasticité propre aux matériaux dont il est com-

f »osé, puisqu’il a retrouvé sa longueur primitive orsque la force de traction a cessé d’agir sur lui ; enfin , depuis trois années et demie qu’il fonctionne, on n’a pu observer en aucun point le moindre jeu dans les abouts des tirans.

DE LA MINE d’hUELGOAT ( FINISTÈRE ). 69

Les dimensions du fer et du bois ne sont pas les mêmes du haut au bas de cette longue tige ; elles sont proportionnées aux charges qui. la sollicitent et qui décroissent à mesure qu’on descend vers la pompe. Mais comme il est impossible , en bonne pratique , d’exécuter une tige uniformément décroissante entre deux points déterminés, j'ai divisé les tirans et leurs armatures en quatre séries selon les nombres : o^a 7 , o m ,25, o m ,23 , o m ,2i pour l’écarrissage des bois, et o œ ,o32 , o ra ,o28, o m ,02 4 , 0 m ,020 pour l’épaisseur des platines ; la largeur de ces dernières restant égale partout à o“,i 2 , de même que la grosseur des boulons fixée à o m ,o4. Les tirans ont 7 mètres de longueurprise entre les milieux de deux joints consécutifs; ceux-ci ont 1 mètre {fig. 4)*

Le moyen d’attache de l’attirail contré la tige du piston delà machine représenté en r 4 (dess. n° 2, ■fig. 1 , 3 )consiste simplement en deux fortes bandes ou mâchoires en fer qui embrassent le bout cylindrique de la tige additionnelle X,' , et sont traversées , de même que cette dernière , par deux clavettes. A leur partie inférieure, ces bandes sont fixées contre le premier tirant de la première série , au moyen de «cinq boulons. Deux platines fortement serrées contre les deux autres faces du tirant ont pour objet d’empêcher le bois de se fendre sous l’effort des boulons précédens. On s’y est pris de la même manière pour assembler le dernier tirant de la quatrième série avec l’extrémité de la tige du piston.

La tige additionnelle X' est elle-même fixée contre celle du piston, au moyen d’un manchon

d’emboîtement l et d’un double système de clavettes. J’indiquerai plus loin l’utilité de cette tige.

Deuxième attirail t chaînes en fer

L’attirail en fer est une chaîne analogue à celles qu’on emploie pour les ponts suspendus , mais exécutée avec plus de soin. Elle consiste en un faisceau de quatre tringles ou barres carrées , accouplées deux à deux , de manière à former deux chaînes à deux brins parfaitement semblables et juxtà-posées (fi g. 3 et 7 ).

Chacune de ces dernières est morcelée dans sa longueur et divisée en un nombre de mailles égales r,, r, t qui sont réunies au moyen de trois platines percées de deux trous principaux , et par deux Boulons qui enfilent les platines et les têtes des tringles.

Les articulations correspondantes des deux demi-chaînes sont réunies par leurs milieux, au moyen de deux petites brides en fer que traversent deux boulons r (Jig. 10 et 1 1 ). De cette manière, ces chaînes ne peuvent plus s’écarter , sans cependant former un seul tout entièrement invariable ; elles conservent ^u contraire l’utile faculté de pouvoir glisser un peu l’une sur l’autre dans le sens de. la longueur, en laissant un jeu

convenable au bridàge qui les réunit. •

On voit donc que chacun de ces doubles nœuds, indépendamment des huit tringles, opposées quatre à quatre, qui y aboutissent , comprend six platines traversées trois à trois par quatre boulons principaux et par deux petits boulons que réunissent deux brides.

Toutes les mailles , sauf les deux extrêmes qui

ont à se raccorder avec les tiges des pistons , ont la même longueur de 3“,5o3 comptée de milieu en milieu de deux nœuds consécutifs. Elles sont divisées en quatre séries; dans la première, 1'/ plus élevée de la chaîne, les tringles auront o m ,o4q d’équarrissagej cette dimension ne sera plus que de o“,o47 pour la seconde , o"’,o45 pour la troisième et o u ‘,o43 pour la quatrième. Les pla tines et boulons des nœuds suivent un décrdksement analogue; ainsi les boulons principaux ont respectivement o n \o49, o ra ,o47 , o' n ,o45 , o ro ,o43 de diamètre ; toutefois les petits boulons et leurs brides conservent partout la même grosseur.

Les nœuds des cinq dernières mailles de la quatrième série diffèrent des autres en ce quils ne sont point articulés. Les têtes des tringlesy sont carrées ou plutôt terminées carrément, ët elles sont maintenues fixes entre les platines , au moyen cl un système de clavettes à talons qui remplace en même temps les petits boulons et brides des autres joints , et procure à cette partie de la chaîne la rigidité dont elle a besoin. Ce nœud est représenté en DD' dessin n o 3 , fisç- 2 et ig.

Les boucles d’assemblage des mailles extrêmes avec les tiges des pistons ne demandent plus aucune explication , quand on a jeté les yeux sur les fig. 2 , 19 et 20 , pour à la boucle inférieure , et sur les fig. 3, 7 et 8 , dess. u° 2 , en ce qui concerne le moyen d'attache supérieur r,.

Une. chaîne comme celle que je viens de décrire n offre dans sa construction qu’une seule difficulté un peu sérieuse : c’est d’être organisée de manière que ses quatre brins ou élémens" princi-

Nécessité et difficulté d'une tension égale.

paux soient toujours également tendus durant leur travail , ou , en d’autres termes , qu’ils soient solidaires dans le partage de la résistance à l’effort qui leur est opposé.

Cette égalité de tension ne pouvant être que la conséquence de la parfaite exécution de foutes les parties dont la chaîne se compose, les recommandations suivantes ont été faites au fabricant qui en a été chargé ( 1 ):

i° Les têtes des tringles, forgées avec le plus grand soin, seront, ainsi que les platines, percées à froid sur les mêmes gaoaris parfaitement étalonnés;

3° Après avoir ensuite placé les unes sur les autres les pièces semblables de chaque série ( tringles ou platines), on passera un alésoir dans les trous correspondans, jusqu’à ce qu’ils ne forment plus qu’une même surface cylindrique continue du diamètre voulu ; '

3» Les boulons principaux seront tournés et bien calibrés àussi pour remplir très exactement, et dans toute leur longueur, les espaces cylindriques formés par les trous des têtes de tringles et des platines qu’ils traversent. . -

Indépendamment de ces soins et de plusieurs autres moins importans et inutiles à rapporter ici , on s’est ménagé la faculté de remédier par les boucles de suspension à une légère inégalité de longueur qui pourrait exister entre les deux demi-chaînes au moment de leur pose. Enfin , on a du compter aussi un peu sur la nature très ex-

(«) M* E. Martin de Fourcbauibault ( Nièvre ).

UE LA MIME d’hUELGOAT (FINISTÈRE). ^3

tensible du fer dit à câbles , demandé pour la construction de la chaîne, comme moyen de racheter les derniers petits défauts d’ajustement.

La chaîne , quant à ses dimensions dans le sens transversal , a été calculée dans la supposition où chaque centimètre carré de section serait habituellement chargé de 55 o kilogr.; mais elle a été soumise aussi à la condition de supporter une traction d’épreuve équivalente à i . 5 oo Kilogr. par centimètre carré, continuée pendant douze heures consécutives, et qui ne doit ni rompre le fer ni détruire son élasticité.

L’emploi d'un attirail vertical, comme instru- Balancier ment de transmission de mouvement dans les hydraulique, machines qui servent à l’épuisement des mines ,« est toujourssoumis à la condition de n’occasioner que le sacrifice le plus minime possible à la puissance qui doit mettre enjeu la masse souvent très .considérable de cet attirail. La machine d’Huelgoat, plus que toute autre, a dû être soumise à *< . » . cette loi commune , puisque le poids de la chaîne ci-dessus décrite ne pèse pas moins de 16.000 kil • j • . /n 11- ^

c’est-à-dire le tiers de la pression exercée sous le piston moteur.

Divers moyens ont été mis en usage pour manier de telles masses, sans trop préjudicier à l’effet utile des machines. •

Le plus souvent on s’est servi de grands leviers oscillans, chargés de poids à l’une de leurs extrémités et attachés par l’autre aux maîtresses tiges qu’il s’agissait d’équilibrer.

Dans quelques machines récemment construites en Hongrie, on a réparti les pompes entre deux

maîtresses tiges qui , réunies l’une à l’autre par une chaîne passant sur une poulie entre-axe , se , balançaient entre elles. Une machine dédoublée meut ces deux attirails.

D’autres fois , comme dans les mines du Cornwall , on a utilisé le poids des masses élevées pour faire monter les eaux souterraines aujnoyen de pompes foulantes.

Enfin, dans ces mêmes usines, on a qu recours * à un contre-poids hydraulique qui consiste en une

colonne d’eau communiquant avec un cylindre dans lequel fonctionne un piston, dont la tige dirigée en bas, est liée à 1’extrémité supérieure de l’attirail. (Voyez, pour plus de détails sur ces derniers moyens, le mémoire de M. Com- ' bes sur les mines du Cormvaîl , Ann. des minés , 3* série , tome V.)

Motif Mon but ne peut pas être d’entrer ici dans une de^bùkmciers discussion approfondie des mérites et des inconconnus, véniens de ces divers balanciers,- je dois me con- Ct de d'une PltM tenter d’indiquer les principaux motifs sur lesquels disposition je me suis appuyé pour ne point les employer, nouvelle. j’ a j re jeté les balanciers rigides oscillans , parce que : *

i 0 Ils obligent la puissance motrice à dépenser une quantité d’action trop grande pour relever sans cesse la partie du poids de l'attirail employée à imprimer le mouvement oscillatoire à leur • énorme masse. Les chocs et les vibrations qui résultent de ce mouvement viennent encore augmenter tette dépense de force;

2 ° Ils portent en eux des causes incessantes d’usement et de destruction , et sont par conséquent loin de présenter le degré de sécurité désirable ;

3° Ils sont, d’après cela V en opposition com-

DE LA MINE u’illlELGOAT (FINISTÈRE). ^5

plète aux principes qui ont présidé à l’organisation de la machine qui nous occupe;

4° Ils exigent, quand le poids à balancer est considérable, des excavations très grandes ou très nombreuses.

Des objections à peu près semblables pouvaient être adressées à la méthode hongroise ; mais je l’aurais repoussée encore, quoique Tort rationnelle au premier aperçu , parce que :

i° Le mode de suspension sur une poulie d’un petit diamètre ne peut pas convenir dans le cas d’attirails d’un poids considérable (i);

2° 11 y a un désavantage très grand à faire dépendre l’une de l’autre deux machines, ou même deux portions de machines qui , pouvant éprouver des dérangemens particuliers et des résistances variables, se contrarient mutuellement; l’elfet utile de tels appareils est toujours considérablement affaibli.

Je n’ai pas eu recours au troisième moyen, parce que :

i° Je n’ai pas voulu, d’après les motifs développés plus haut, placer l’attirail dans les circonstances d’une machine à double effet, eu le faisant agir pour élever de l’eau par refoulement, de 23 o mètres de profondeur ;

2° Ce mode eût exigé une chaîne ou maîtresse tige d’un poids double au moins de celui qui est en usage.

Le quatrième moyen m’avait paru si simple et tellement en harmonie avec les autres parties de notre appareil d’épuisement , que , dès 1822, je

(1) 32 .ooo kilogr. pour notre machine.

76 MACHINES A COLONNE d’eAU

l’avais compris dans une de mes études de machines à colonne d’eau, sans savoir qu’il fût usité en Angleterre; mais peu de temps après , ayant trouvé mieux encore, c’est-à-dire un balancier inhérent à la machine et agissant sans aucun intermédiaire de corps solides , je m’y suis irrévocablement fixé.

Tout balancier doit agir alternativement de deux manières : tantôt il seconde la puissance, quand elle est appelée à faire monter l’attirail , tantôt il est un frein opposé à la libre descente de ce dernier. En se représentant l’énorme force viwe avec laquelle le piston , abandonné dans le haut de sa course, à l’action de la gravité, -atteindrait la base du cylindre, on concevra toute l’importance de la seconde de ces fonctions , à laquelle d’ailleurs les machines à colonne d’eau se prêtent merveilleusement bien.

Il suffit en effet, pour retarder autant qu’on le voudra la vitesse de descente du piston, de ne pas permettre à l’eau motrice de s’échapper librement , c’est-à-dire d’appliquer sur l’orifice d’émission un obstacle quelconque , par exemple , une soupape chargée d'un poids convenable et proportionnée à la pesanteur de l’attirail.

J’ai pensé bientôt que l’on atteindrait également le but proposé en adaptant sur le même orifice, pour servir à l’écoulement de l’eau , une colonne de tuyaux d’une hauteur verticale, telle que la pression exercée par cette voie sous le piston principal fût é^ale , ou plutôt légèrement inférieure au poids qui le sollicite en sens opposé.

Une telle disposition satisfaisait donc à l’une des conditions du problème des balanciers ; mais

UE LA MINE d’iIEELGOAT ( FINISTÈRE ). 'J'j

elle laissait à la charge du moteur le relèvement de l’attirail tout entier.

La solution a été complétée par l’idée bien simple de placer la machine avec sa colonne additionnelle de tuyaux d’émission, encontre-bas de la galerie d’écoulement. Il est évident que de cette manière la colonne de chute étant alongée d’autant, la force motrice recevait l’accroissement nécessaire pour soulever l’attirail. Celui-ci se trouvait donc ainsi équilibré tant à la montée qu’à la descente , sans que la puissance motrice en éprouvât un préjudice trop sensible.

Ces considérations, appliquées à la machine d’Huelgoat, ont donné lieu au balancier hydraulique qui est représenté dess. n° 2 , fig. i . On y voit la machine descendue au-dessous de la galerie d’écoulement E', et par conséquent le tuyau de chute alougé de toute la hauteur qui sépare cette galerie delà base du cylindre Y, ou plutôt de la limite inférieure Y' de la course du piston principal. La colonne en retour SS,.... S, constitue le ».

balancier proprement dit; elle part du tuyau d’émission S , et se trouve ensuite disposée , coudée comme celle de chute , seulement elle se termine en S 3 par un gobelet E,, qui porte latéralement un conduit ou dégorgeoir rectangulaire S 4 , par lequel l’eau s’échappe vers la galerie.

Les avantages d’un pareil balancier sont patens : Avantages i” 11 réunit à une arrande simplicité une in- . et . .

. , , D . A , |, . inconveniens

contestable eilicacite et une continuité cl action m- du balancier altérable; hydraulique.

2 “ 11 offre une absolue sécurité; car l’on ne saurait imaginer un événement ayant pour conséquence de laisser l'attirail abandonné à lui-même dans sa descente;* -

3° 11 ne comporte aucune masse solide en mouvement , et par conséquent aucune cause d’ébranlemensni de contre-coups;

4° 11 n’exige aucune espèce de surveillance, de soins particuliers, de dépense d’entretien.

Mais à côté de ces avantages se présentent aussi quelques inconvéniens ; ainsi on peut lui reprocher :

i° D’être d’une exécution assez coûteuse, en ce qu’il nécessite l’approfondissement du puits de chute et un alongementdes tuyaux. On peut dire, il est vrai , que par la même occasion l’attirail du puits diminue de longueur;

2 ° De placer la machine beaucoup au-dessous de la galerie d’écoulement , c’est-à-dire dans une position quel’on pourrait regarder comme critique s’il pouvait y avoir quelques chances de submersion totale des travaux souterrains;

3° De. ne point agir d’une manière tout-à-fait uniforme. On conçoit en effet que le contre-poids, dont la hauteur doit être calculée dans la supposition du piston rendu au bas de sa course , est ensuite variable, entre les limites de cette dernière, d’une quantité égale au poids de l’eau contenue * dans le cylindre; cette circonstance entraîne eu dernière analyse une dépense de force qui s’ajoute à celle qu’il faut imputer au moteur pour produire le mouvement dans l’appareil;

4 ° De ne convenir qu’à une profondeur d’épuisement déterminée, c’est-à-dire pour une pesanteur d’attirail donnée.

Quelle que soit la gravité des reproches que l’on peut faire à ce balancier hydraulique , j’ai cru devoir persister à me laisser guider par les avantages qu’il présente. Ma conviction à cet égard n’a même

DF. LA MISE d’hCELGOAT ( FINISTÈRE ). 79

pus pu être ébranlée par un mécompte assez grave que j’ai éprouvé au moment 4 e son exécution.

Après avoir calculé la profondeur à laquelle il Hauteur convenait de descendre le plan de pose de la ma- de l ^. c e ° 1 ° n “ e chine pour obtenir le balancement d’attirail le balancier, plus complet possible, il s’est trouvé que la roche qui forme eu ce point les parois du puits, était d’une nature tellement ébouleuse qu’il eût été sinon impossible, du moins très imprudent d’y établir le pont de support des machines. Il a donc fallu s’élever plus liautpour trouver des appuis solides, et il en est résulté que la hauteur du balancier, c’est-à-dire la distance entre la tablette qui forme J’entrée de la galerie d’écoulement et le dessus de la tubulure du grand cylindre, a été réduite à i4 mètres.

La pression hydrostatique , qui correspond à ce nombre pour une surface de piston égale à 0,817,

11’est que de n.4oo kih, tandis que l’attirail en pèse 16.000 (abstraction faite du poids des pistons et des tiges, à réserver pour vaincre les frottemens auxquels ils donnent lieu à la descente).

Le rapprochement de ces deux nombres fait voir que dans une telle situation, et pour une' profondeur d’épuisement de 23 o mètres, le balancier sera insullisant, et qu’il faudra lui adjoindre un système auxiliaire si la forcé motrice disponible alors ne se trouvait plus en état de faire face à cette surcharge.

Dans l’état actuel des choses, c’est-à-dire pour des pompes placées à la profondeur de îyo mètres, et jusqu’à ce que les travaux aient atteint leur limite de 280 mètres, cette hauteur de 1 4 n ’jOO sera

8o MACHINES A C0I.0NNE DEAU

fort bied appropriée à la pesanteur de la chaîne , qui n’est encore que de 12.000 kil.

Dans l’origine , la pompe de la première machine n’a pu être posée qu’à la profondeur de i55 mètres ; son attirail en bois , qui pesait près de 1 5.000 kil., avait sur le balancier une prépondérance assez marquée pour qu’on fût obligé de l’amortir au moyen du modérateur placé dans le tuyau d’émission. Si , au contraire, on avait été contraint par les circonstances de l’exploitation à placer la pompe plus haut encore, ou si l’on avait , eu recours à un attirail plus léger, comme c’est le

cas de la chaîne de fer, il serait arrivé que le balancier eût été trop énergique. Dans ce cas, le piston principal n’aurait pu descendre qu’à l’aide de poids additionnels appendus contre sa tige; c’est principalement dans ce but que l’on a adapté contre cette dernière , au moyen du manchon à clavettes /, le tirant de fer X', destiné à recevoir des rondelles en plomb.

Pompe . La pompe élévatoire, qui complète l’appareil élévatoire. d’épuisement , est placée au fond du puits vers lequel on dirige toutes les eaux de filtration, et présente les parties principales ci -après :

Un corps oucylindre G ,fig. 1 , 2 et 4, dess. n° 3 , fermé à sa partie supérieure, etdanslequel se meut le piston P ;

Une chapelle latérale LL', renfermant deux soupapes S, S';

Un tuyau d’aspiration A.... A 4 , avec un bassin ou puisard B;

Un tuyau montant fl.

Les fonctions de la pompe et de ses diverses parties peuvent se résumer ainsi : lorsque le piston P, sollicité par la machine motrice, monte dans

DE LA MINE DHÜELGOAT ( FINISTÈRE ). 8l

son cylindre , l’eau dont est rempli ce dernier passe dans la chapelle, soulève la soupape S', et s’élève dans le tuyau montant lî pour se rendre à la galerie d’écoulement ; quand il redescend , cette soupape se ferme , et l’eau du bassin, obéissant à la pression atmosphérique, monte dans l’aspirateur, soulève la soupape S, et va remplir dans le cylindre l’espace parcouru par le piston. La pompe est donc intermittente d aspiration et de refoulement, suivant que la force motrice est inactive ou agissante. Je passe à l’examen détaillé de ses diverses parties.

Le cylindre C est en bronze , parfaitement alésé et même rôdé, sauf dans sa partie supérieure, où il est légèrement évasé pour faciliter l’entrée du piston ; à cette partie correspond la tubulure T, qui établit sa communication avec la chapelle. Son orifice inférieur reste ouvert, ce qui permet de graisser sa surface intérieure dans toute l’étendue de la course du piston; l’orifice supérieur au contraire est fermé au moyen d’une boîte k cuir, traversée par la tige X du piston ; un disque recouvre cette boite et sert à comprimer la garniture qu’elle contient. Celle-ci est formée de plusieurs rondelles de cuir, et surtout de deux demi-tores, adossésou tournés en sens contraire, dont l’un doit s’opposer à la sortie de l’eau , l’autre à l’introduction de l’air au moment de l’aspiration.

Le piston et sa tige sont également en bronze , maisd’une seule pièce, tournée et polie. La surface supérieure du plateau O, qui fait piston, est munie d’un chapeau de cuir ambouti , ayant o m ,027 de bord retroussé, formé et maintenu exactement comme dans le piston moteur : la plus complète imperméabilité résulte encore ici de cette simple

Digitfzaçt by Çlôoyjle .

8a machines a colonne d’eau

garniture. Un chapeau semblable avait été appliqué primitivement sous ce même plateau , dans le but d’empêcher l’air de pénétrer dans la pompe pendant l’aspiration; mais il perdait bientôt sa flexibilité parsuitede sou contact avec l’eau vitriolique , qui tapisse toujours la surface intérieure du cylindre, et cessait d’obéir à la pression de l’air extérieur. Pour lui restituer toute l’élasticité désirable, il a fallu adapter dans son intérieur, et fixer contre le piston , au moyen d’un boulon central G , un plateau p , fig. 1 4 et 1 5 , garni en dessus d’un système de liteaux II, et de ressorts à boudin l' ,1', qui poussent le rebord vertical du cuir contre le corps de pompe.

La chapelle est formée de deux parties L,L' superposées. Celle d’en haut L s’emboile dans la pièce évasée O, qui termine inférieurement la co-t lonne montante; elle est munie à sonsommet d’un chapeau de cuir ambouti , tout-à-fait semblable k ceux précédemment cités, et maintenu comme eux au moyen d’une uondelle et de vis v en cuit • vrc ; les écrous de ces dernières, en même métal , sont ici rapportés et noyés en t>' dans l’épaisseur de là pièce elle-même, qui est en fonte de fer. ,

La partie L, ou la chapelle proprement dite, qui est réunie à la pompe par sa tubulure T, présente au-dessus et au-dessous dp cette demière les deux systèmes de soupapes S , S'. Le premier est pincé dans une rainure qu’offre le jouit LL'; le second s’emboîte dans le haut de l’aspirateur A, et repose sur un rebord ménagé au fond de la cha-

F elle, où il est maintenu par trois coins * , que on enfonce dans des entailles pratiquées sur son pourtour. Des regards, placés enretV sur les deux parties de la chapelle , servent à vérifier l'état

DE LA MINE d’hLELGOAT (FINISTÈRE). 83

des soupapes et J» les nettoyer au besoin; pour les changer^ il faut relever la pièce L, ce qui se fait aisément au moyen du joint mobile i> c/.

Chacun des systèmes SS' se compose de deux pièces : d’une soupape proprement dite ( voyez Jfig. 6, 7), et d’une boîte ou porte-soupape F, Çfig' 8, g, 10). La boîteoffre, à sa partiesupérieure, un creux conique, et à son centre un guide maintenu par une croix , qui reçoit à frottement doux la tige centrale de la soupape. Celle-ci est couronnée par des nervures de renfort et par un bout de tige fileté qui sert à la manœuvrer. Elle présente d’ailleurs en dessous une surface conique qui se loge exactement dans le vide de même forme que présente la boite. Ces deux parties doivent être tournées, ceintrées, puis rodées l’une sur l’autre avec le plus grand soin.

Les tuyaux aspirateurs A... A, s’adaptent contre l’oreille qui entoure l’orifice inférieur de la chapelle. Le dernier A, est évasé à son extrémité, et muni d’un plateau ou disque en cuivre , percé de deux ouvertures demi -circulaires séparées par nne traverse. Ce disque sert de support à un clapet double zz' , formé de deux rondelles de cuir superposées, comprises entre deux paires de plaques de cuivre, réunies par des rivets, et fixé sur la traverse du disque au moyen d’une tringle vissée z", autour de laquelle le cuir fait charnière. Voici l’objet de ce clapet. Lorsqu’on veut remettre la machine en jeu après un chômage plus ou moins long , il est nécessaire de remplir d eau toutes les parties de l’appareil pour en chasser l’air

2 ui a pu s’v introduire, et qui occasionne toujours es ébranlemens fâcheux à l’origine du mouvement. Cette injection d’eau doit commencer par

Soupape».

Aspirateur.

l’aspirateur, dont il faut par conséquent tenir fermé l’oritiee inférieur. *■■■

D’un autre côté, on voit en u,uu } un système d'e petits tubes munis de robinets, au moyen desquels on peut mettre l’a’spirateur et la chapelle en communication avec la colonne montante.

Enfin i on procure une issue à l’air en tournant la vis creuse w, adaptée sur le couvercle du regard r de la chapelle. Lors donc qu’on ouvre les robinets , l’eau au tuyau il se précipite dans l’aspirateur et le remplit promptement; l’air soulève la soupape S et sort par la vis w en même temps que cel ui qui est déplacé par l’eau que l’on injecte dans le corps de pompe par le robinet • d

• , Dès que l’eau se montre à son tour en w. On referme la vis aussi bien que les robinets, en conv mençaut par celui- d’en haut : l’appareil est alors prêt à fonctionner. Cette manœuvre, qui est aussi prompte que sûre, a pour résultat de donner à'Ia machine, dès le premier coup de piston, la marche douce et régulière quelle conserve etisui te presque indéfiniment. ».-n ■* xftvi»

Le bassin B èst destiné tout fi la fois fi l’alimentation de la pompe et à l’épuration des eaux qu’elle doit élever. Jl se trouve en partie suspendu dans le puits, en partie logé dans une excavation latérale laite tout exprès. J’aurai l’occasion de décrire au chapitre suivant les dispositions faites tant fi: l’intérieur qu’à l’extérieur de -ce bassin pour la complète épuration des eaux, condition essentielle fi la conservation et au bon effet de la maehine/ ’ • La ; colonne montante qui commence à la pièce il, ,6e compose d’une longue suite ide tuyaux en .foo.tçj, placés :l.«s «ühs au-dessus des autres , et se ,tef minant fi. la galeried^èoulement; elle est ver-

ticale jusqu’auprès de la machine en 12,, dess. n c 2, //«•. 3 .Là, ilafalluladévoyerlatéralementaumoyen des tuyaux courbes 12, 12,', pour éviter la tubulure du cylindre Y et le régulateur; redevenue verticale dans lachambre delà machi ne, elle s’infléchit bientôt de nouveau en 12,, pour reprendre ensuite son aplomb primitif dans la partie supérieure du puits, où elle s’arrête en 12, à la hauteur de la galerie d’écoulement. Elle est couronnée à ce point par un gobelet fermé en dessus ,‘et muni latéralement d’un tuyau de dégorgement rectangulaire , qui verse l’eau élevée dans une bâche Y cpii communique avec la galerie d’écoulement an moyen d’un canal ou conduit en bois Y' Y v , placé sur l’un des côtés de la galerie et du puits de chute qu’il traverse.

Les tuyaux qui composent cette longue colonne ne sont pas tous semblables entre eux. Dans la partie inférieure jusqu’à 6 i mètres sous la galerie d’écoulement, ils ont 2 m , 3 ode longueur, et o™, 275 de diamètre intérieur; mais -ils sont divisés en cinq séries quant à l’épaisseur, qui suit à partir d’en bas , la progression décroissante des nombres 56 , 48, 40, 02 ,.24; ils sont réunis par des brides à boulons , dont les épaisseurs un peu moindres sont respectivement exprimées par les nombres

Le reste de la colonne est. formé de tuyaux pareils à ceux de chute, qui ont 2“' ,60 de longueur, o ' d ,38 de diamètre intérieur, eto m ,02 , ydé-

paisseur de paroi; les tuyaux courbes 12, 12,

sont des huitièmes de circonférence pareils à ceux qui composent deux à deux les coudes dans le puits de chute. L’emploi de tuyaux plus grands dans cette partie du puits , quoique très favorable

au mouvement de l’eau en raison des doubles coudes 22,12,, n’a cependant pas été provoqué par ce seul motif; il s’agissait aussi d’utiliser un certain nombre de tuyaux de cette dimension qui excédaient les besoins des colonnes du puits de chute ( voyez note de la page 34 ). Il sera parlé du montage de ces tuyaux dans le chapitre suivant, imperfection O n a depuis long-temps reconnu que le produit en” génétA. effectif des pompes reste toujours au-dessous des in- Mecompte dicationsducalcul ,c’ést-à-direquele volumed’eau leur'prodoit. élevé n’est jamais égal à celui du solideengendrépar la course du piston ; les systèmes en apparence les meilleurs et les mieux exécutés, présentent encore des différences notables, et il n’est pas rare d’y voir l’effet théorique réduit d’un quart. Les imperfections des soupapes et des garnitures du piston sont évidemment la cause principale de tels mécomptes.

Les soupapes peuvent pécher soit par défaut de précision dans leur ajustement contre les surfaces fixes sur lesquelles* on les fait battre; soit, surtout, parce que leur mouvement n’est pas assez libre ni assez prompt pour produire une clôture instantanée. Diverses observations me portent à penser que les soupapes à charnières ou les clapets • sont dans ce dernier cas , et qu’en général celles à

mouvement vertical sont préférables.

Les garnitures de pistons sont pour la plupart sujettes à sç laisser traverser par l’eau au bout a’un temps de service très court, surtout quand les cylindres avec lesquels elles sont en contact sont imparfaits ou chambrés. Tous ces défauts , qui ont pour conséquence de laisser retomber une partie de l’eau soulevée, deviennent d’autant plus graves que les hauteurs de pression sont plus considéra-

Digiti

• E LA MINE d’hLELGOAT ( FINISTEHE ). 87

blés , et à cet égard notre appareil , qui devait fonctionner à près de a3 atmosphères, demandait les soins les plus grands , les instrumens les plus parfaits.

A mon avis, la meilleure disposition de pompes est celle qui permet de constater à chaque instant l’état des garnitures et des soupapes, ou plutôt le degré d’herméticité qu’ elles présentent , afin de les remplacer dès qu il s y manifeste des pertes.

Les cylindres ouverts à l ! une de leurs extrémi- Dispositions tés, ou bien les pistons pleins ( plunger ) dans les pompes foulantes, satisfont complètement à cette d Hueigoat. condition, quant aux garnitures de pistons : l a Améllora “ ons moindre fuite d’eau ne pouvant y rester inaperçue.

Pour obtenir un avantage analogue à l’égard des soupapes , j’ai adapté contre l’un des tuyaux d’aspiration A une tubulure recourbée W, munie d’une petite soupape chargée d’un poids (une atmosphère au plus), absolument comme pour les soupapes de sûreté des machines à vapeur. Dès que , par suite d’usement ou par l’interposition du moindre corps étranger, la soupape inférieure S ne clôt plus bien , la tubulure W fonctionne, et l’eau s’en échappe avec force au moment de 1 ascension du piston , c’est-à-dire sous la pression de toute la colonne montante. Pour vérifier 1 état ie la soupape supérieure on se sert des tubes u, u si c’est-à-dire qu’après avoir arrêté la machine on ouvre la communication entre le dessous de la soupape et l’aspirateur; s’il y a perte, elle se manifestera à l’orifice de la petite tubulure "VV . Ces épreuves, qui font de nouveau ressortir 1 utilité du clapet inférieur, supposent que ce dernier ferme hermétiquement; c’est ce dont on peut au surplus s’assurer facilement.

88 MACHINES A COLONNE d'eAU ,

Ces moyens de vérification étant impuissans pour apprécier les pertes d’eau qui sont la conséquence a une trop grande lenteur dans le jeu des soupapes, j’ai cherché à m’en rendre compte par une expérience directe. Après m’être assuré que toutes choses étaient en bon état dans la pompe , et que surtout il n’y entrait pas d’autre air que celui dégagé de l’eau elle-même , j’ai mesuré , en la faisant tomber dans un espace de capacité connue , l’eau élevée pendant un temps donné jusqu’à la galerie d’écoulement; d’un autre côté, j’ai constaté le chemin parcouru , puis calculé le solide ' engendré par le piston dans le même temps. Le rapprochement de ces deux observations a fait voir que pour notre pompe l’efiet théorique ne surpassait que de le produit obtenu.

Ce résultat satisfaisant ne provient pas seulement de la bonté du système des soupapes à mouvement vertical, je crois qu’on doit l’attribuer aussi au mode d’action de la puissance , tel que le régulateur de la machine l’établit; on doit se rappeler en effet que le mouvement du piston commence et finit avec une vitesse nulle , qui s’accroît ou décroît ensuite par degrés insensibles; cette loi devient sans aucun doute commune aux soupapes qui ne s’ouvrent et ne se ferment que par degrés et sans faire entendre le moindre bruit. Ainsi , au moment où le piston de la pompe arrive au haut de sa course , la soupape supérieure est si près de son lit de pose qu’elle doit se fermer aussitôt que le mouvement s’arrête définitivement , et empêcher d’une manière presque absolue toute retombée d’eau.

Au surplus, dans toute cette partie de notre appareil on remarque le même moelleux dans les

DE LA MINE d’üUELGOAT (FINISTÈRE). 8<J

mouvemens, la même absence totale d’ébranle- L'air aspiré ment que dans la machine motrice. Cependant il ^^machlne est un cas accidentel où cette tranquillité est sérieusement troublée , et qui tend à confirmer tout ce que j’ai dit sur les excellens effets d’une régulation lente et graduée, c’est celui où par une cause quelconque la pompe aspire une certaine quantité d’air, qui, allant naturellement se loger dans le haut de la chapelle sous la soupape supérieure, forme une solution de continuité dans la masse liquide à mouvoir. Quand ensuite le piston reprend sa course ascensionnelle, il ne rencontre la résistance que lorsqu’il a déjà acquis une vitesse notable , et il ne peut par conséquent soulever la sou-

E ape et la colonne montante que d’une manière rusque et avec choc. Or telle est la solidarité , l’unité d’action dans toutes les parties de notre appareil d’épuisement, que la réaction de ce choc, quelque faible qu’il soit, se fait sentir jusqu’à la machine, jusqu’au régulateur lui-même, où le machiniste peut reconnaître l’épaisseur de la couche d’air qui s’est introduite dans la chapelle, ne fût-elle que de 4 à 5 centimètres.

Je ne prétends du reste préconiser d’une manière absolue les soupapes de notre pornpe, ni pour leur forme conique, ni pour leur nature métallique; mais tout en reconnaissant qu’elles méritent quelques reproches, et que des systèmes meilleurs peuvent y être substitués (comme par exemple des soupapes planes à surface de battement plus petite), je dois dire cependant qu’on s’est en général exagéré l’inconvénient quelles présentent sous le rapport de la durée, dans leur application à l’épuisement des mines. Ainsi j’ai f

acquis la certitude qu elles peuvent faire un très

gO i MACHINES A COLONNE d’eaIJ

bon usage lorsqu’on a pris les précautions nécessaires pour l’épura,tion des eaux à élever, et que le métal, dont elles *sont formées a une composition et une dureté convenables. Ainsi nous les avons vues résister pendant uneannée entièreà un travail • continu , tandis que d’autres ont été mises hors de service en huit jours sous l’action d’eaux vitrioliques et impures (1 }. Après tout on les répare facilement en les repassant au tour, et en les rôdant ensuite de nouveau. **,

Les garnitures en cuir du piston et de la boîte dans laquelle passe sa tige , durentsix mois au plus, c’est-à-dire beaucoup moins dans l’eau acide que dans celle du jour. Toutefois, il y a lieu de se féliciter encore d’un service aussi long, lorsqu’on considère que les cuirs de piston dans les anciennes pompes d’Huelgoat ne auraient moyennement

(i) Composition de l’alliage des soupapes et du corps de pompe :