AUX MINES DU COMTÉ DE CORNOUAILLES

ÉTABLIS d'APBES LE SYtTfcMB DB

MI. SANDTS, CARNE et VIVIAN

( Ateliers cl fonderies de Baj le , Cornwall ).

Avant d'entreprendre la description des machines hydrauliques ou d'épuisement employées dans les principales mines d'Angleterre, nous avons pensé qu'il ne serait pas sans quelque intérêt d'en donner un aperçu historique particulièrement appliqué à leur travail et de remonter à l'origine de leur introduction, c'est-à-dire vers la fin de l'année 1711.

Newcomen et Cawley furent les premiers qui , à cette époque , proposèrent d'épuiser l'eau d'une mine de charbon dans le comté de Warwick en employant la nouvelle machine à cylindre. Leur proposition n'ayant pas eu de succès, ils contractèrent, peu de temps après, un engagement avec M. Back, de Wolverhampton, pour un épuisement analogue. La machine qu'ils employèrent et qu'on distingue, du nom de son auteur, par machine de IS'ewcomen , était pourvue d'un étui enveloppant le cylindre pour contenir l'eau froide destinée à condenser la vapeur, et avait sa surface de piston recouverte d'eau pour empêcher le passage de l'air. Les courses successives s'effectuaient par la manœuvre manuelle de soupapes, régulateurs, ou leviers nécessaires à son mouvement, ce qui présentait un travail fort ennuyeux et exigeait une surveillance continuelle.

Un jour que la machine fonctionnait, on fut fort surpris de voir le piston donner plusieurs coups de suite , et cela avec une grande vitesse. Après

bien des recherches, on trouva que ce piston était percé d'un trou. C'était en tombant par ce trou de la partie supérieure du piston que Tenu froide avait condensé rapidement la vapeur dans l'intérieur môme du cylindre. Cette découverte fut le germe de celle de la condensation de la vapeur par injection, et la machine de Newcomen put dès lors donner six, huit ou dix coups à la minute, à l'aide d'une soupape que l'on ouvrait lorsque le piston était au haut de sa course. On sait comment, en 1713, un jeune ouvrier, Humphrey Potier, qui était chargé de sui\rc la marche de la machine, pour ouvrir et fermer les soupapes, conçut l'idée de faire faire ce service, au moyen de crampons et de ficelles, par le balancier même de la machine.

C'est à partir de 1769 que les perfectionnements devinrent importants dans la machine à vapeur, et que le génie de Watt établit son système sur des bases toutes nouvelles. L'histoire de s« s perfectionnements est trop connue pour que nous en parlions autrement que pour consigner les faits et les dates qui se rapportent à l'introduction et à l'usage de sa machine dans les Cornouailles.

La première qu'il y monta avait un cylindre de 76 centimètres, et fut érigée à Creegbraws , près Chacewater, très-peu après celle de Smeaton à Chacewater même. Cette dernière machine avait une puissance de 78 chevaux environ, avec un cylindre de f83de diamètre, une course de 2» 74, et fournissait 9 coups doubles par minute. Elle fonctionnait d'une manière très-régulière, et acquit à juste titre une grande célébrité. Voici, en peu de mots, son organisation. Quand la machine est à l'état de repos, l'extrémité du balancier qui porte la lige de la pompe, est toujours inclinée vers le bas. On a donné à cette extrémité un excès de poids, afin de faire prendre spontanément au balancier cette position sans le secours de la vapeur et malgré le frottement et l'inertie de la matière. La première chose à faire, pour mettre en marche la machine, est d'ouvrir le régulateur ou la soupape qui ferme la communication entre la chaudière et le cylindre. Celuici se charge immédiatement de vapeur, qui se condense d'abord très-rapidement au contact du métal froid ; la vapeur continue ainsi à se condenser jusqu'à ce que le cylindre soit devenu aussi chaud qu'elle-même. Dès que cet effet est produit, la vapeur, par sa pression, ouvre la soupape reniflante et chasse l'air qui remplissait le cylindre; on ouvre alors, au moyen d'une corde , une soupape qui tient fermé le tuyau d'injection dans le réservoir même placé tout au haut du bâtiment ; on relève, en même temps, la manette qui avait été abaissée pour ouvrir le régulateur. La communication entre la chaudière et le cylindre est ainsi supprimée, et le robinet d'injection se trouve ouvert ; le vide se produit alors instantanément par le jet d'eau froide, et la machine donne un coup de piston. La tige à taquets , dans sa descente , frappe , par une saillie ou un taquet , contre le levier de la manette qui vient d'être relevé ; le robinet d'injection se ferme, et le régulateur s'ouvre. Comme la pression exercée par la

vapeur est à peu près égale à celle de l'atmosphère, le piston monte, entraîné qu'il est par le poids plus considérable de l'autre extrémité du levier. La tige, en remontant, et vers la fin du coup , frappe de bas en haut contre le môme levier au moyen d'un autre taquet. Le passage de la vapeur se trouve donc de nouveau fermé , et celui de l'eau d'injection ouvert. Le piston donne ainsi un nouveau coup, et le môme effet se continue tant que la machine est entretenue avec de la vapeur et de l'eau froide.

L'eau chaude, provenant de la condensation de la vapeur, sort du cylindre par le tuyau d'échappement pour descendre dans la bilche , d'où une partie se rend dans la chaudière, pour remplacer l'eau qui s'est vaporisée. Un petit tube, partant du tuyau d'injection, déverse de l'eau sur la surface supérieure du piston pour empêcher le passage de l'air.

Quand il fallait faire varier la quantité de travail à effectuer par la machine, on y parvenait au moyen d'un appareil appelé cataracte, qui déterminait le nombre de coups de piston accomplis par la machine au moyen de l'ouverture variable d'un robinet. La découverte de la cataracte n'est pas due à Smeaton ; on l'employait avant lui dans les machines du Cornouailles. La cataracte dont on se sert aujourd'hui est de beaucoup supérieure à cette dernière; nous les examinerons toutes deux dans le courant de notre description.

La grande dépense de charbon qu'exigeait l'entretien des machines du Cornouailles, fut l'origine d'une foule d essais , que l'on fit dans ce pays pour perfectionner les chaudières. Ces essais remontent à une époque déjà ancienne des progrès de la vapeur. Disons seulement que cette machine élevait 3 1/2 millions de kilogrammes à une hauteur de 1 mètre par hectolitre de charbon brûlé, soit 43,750 kilogrammètres par kilog. de combustible.

Les perfectionnements introduits par Watt, depuis cette époque, dans les machines du Cornouailles [Cornish putnping engine) consistent dans :

1° La conservation du cylindre à vapeur à une haute température par une enveloppe ou chemise de vapeur.

2° l^i grande et importante invention de la condensation de la vapeur dans une capacité séparée.

3» L'extraction de l'air et de la vapeur non condensée par la pompe à air.

4° La substitution de la force expaosive de la vapeur pour presser sur le piston en remplacement de l'atmosphère ; la machine cesse alors d'être atmosphérique et dc\ ient machine à vapeur.

5° L'emploi de matières oléagineuses pour rendre le piston hermétique, en remplacement de l'eau en usage auparavant.

6° L'invention et l'application du principe de la détente, en interceptant la vapeur avant la tin de la course du piston ;

7° L'introduction de la machine à double effet; 8° La disposition connue sous le nom de [par ail el motion) parallélogramme (I).

Avant l'introduction de la machine de Watt dans les Cornouailles, Hornblower était l'un des principaux constructeurs de machines de ce district, et il parait qu'il mit la plus grande activité à ne point se laisser dépouiller d'un monopole aussi avantageux. La patente qu'il prit dans ce but présente les traces d'un plagiat manifeste, à l'exception , toutefois, de l'application de deux cylindres, application qui n'a pas donné de résultats plus efficaces que le seul cylindre de Watt, mais qui peut être très-avantageuse, dans les circonstances, par exemple, qui demandent une grande égalité de mouvement, ou lorsque le principe de l'expausion est appliqué sur une grande échelle.

Plusieurs excellentes machines d'épuisement , à deux cylindres , ont été construites dans les Cornouailles, et nous savons qu'en ce moment même on en établit encore quelques-unes , dans le but , nous le supposons du moins, d'appliquer en grand le principe de l'expansion, sans avoir recours à la nécessité d'augmenter considérablement la force des différentes parties de la machine. Cependant, nous pensons que le même effet peut être obtenu tout aussi avantageusement et avec beaucoup plus de simplicité , en augmentant la longueur de la course du piston ; et d'ailleurs la parfaite régularité du mouvement est de peu d'importance dans une machine d'épuisement (2).

En 1793, un rapport fut fait sur le travail accompli par 17 machines construites par Watt et travaillant alors aux Cornouailles. Ce rapport n'est vérifié par aucun acte authentique, mais il ne s'élève aucune raison pour faire douter de son exactitude.

En 1798, ce travail était beaucoup moindre; en conséquence, des expériences furent faites par un comité de cinq personnes, sur 23 machines dont k à double effet, et la moyenne du travail trouvé fut de 16 millions de livres d'eau élevées à 1 pied par boisseau de charbon brillé, ce qui correspond à 53,000 kilogrammètres par kilogramme de combustible.

La table suivante donne la liste de ces machines avec le travail de chacune pour chaque kilog. de charbon. Elle peut servir de base pour les comparaisons de l'effet utile, et marquer précisément le point de départ des expériences.

A partir de cette époque, on obtint des résultats de plus en plus satisfaisants.

(I) William Pôle. A Ireatiseon ihe eornish pumping engint. Pag. SI et» (S) Arttztn-clmb. Traduction de C.-K. Jullieo. Pag. M el ».