TIGES DE POMPES
La Planche XIX représente la disposition des tiges et des pompes établies dans la Ruhr pour un épuisement permanent.
Les pompes sont toutes foulantes et les tiges, dont la Planche XIX donne à la foisTensemble, figure 1 , À, B, C, D, E, et les détails, figures 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10, cotés en pieds et pouces du Rhin, ont été construites dans les ateliers de Krupp, près d'Essen.
L'emploi du fer et de Tacier pour la confection des maîtresses tiges, est plus mécanique et plus sûr que celui du bois. D n'y a contre cet emploi que la difficulté d'assembler solidement les pièces entr'elles, et d'empêcher le fouettement latéral qui résulte des sections trop réduites des tiges en fer.
' Dans l'exemple indiqué, ces difficultés ont été heureusement résolues au moyen de pièces de fonte qui servent pour tous les cas d'assçmblage de tiges simples ou jiunelles, et par la construction de toute la partie inférieure de la maitresse tige en bois, avec platines en fer.
Le poids de cette partie inférieure exerçant un grand effort de traction sur les tiges supérieiures en fer, empêche le fouettement et rend le guidage très-facile.
En partant du point A de la maîtresse tige , on voit d'abord la traverse d'attache aux deux bielles de suspension du piston moteur ; puis 23 pieds plus bas, une boite cylindrique raccordant deux tiges placées bout à bout et clavetées ainsi qu'il est indiqué dans les dessins de détail; puis un premier guide, formé d'une boite à étoupe, avec stufBng-box traversé par la tige cylindrique. La boite de raccordement peut se poser sur le stufBng-box et servir ainsi de support à la tige, en cas de rupture dans les parties supérieures. On trouve dans les dessms de détail, figure 9, le plan et la coupe de ce guide, répété cmq fois sur la longueiu* totale A B.
A partir du point B, sur la partie BG, de la maîtresse ti^e, on trouve d'abord un sixième guide, puis un support de toute la maîtresse tige, au moment où cette tige est au bas de la course. Ce support ou arrêt, est composé d'une traverse clavetée indiquée aux détails, figure 7, venant se poser siur quatre moises encastrées.
Au-dessous de ce support, deux guides, puis la première pompe foulante fixée sur une fondation formée par la réunion de seize traverses encastrées.
Le piston plongeur de cette pompe est attachée en-dessous d'une large traverse de fonte, suspendue à la tige maitresse supérieure et supportant deux tiges latérales inférieures. Ces deux tiges reprennent en-dessous ime seconde
traverse è laquelle est suspendue la suite de la maltresse tige qui est en bois.
Les détails des deux traverses en fonte, qui se répètent pour la pompe inférieure sur la ligne G D, sont indiqués en plans et coupes, figures 2 et 3.
La maîtresse tige en bois avec doubles platines de fer méplat, est elle-même représentée avec des détails suffisants pour sa construction, figures 4, 5 et 6. On remarquera qa'au joint de reprise de deux pièces de bois, le plalinage est triple et claveté.
La maltresse tige continue ainsi jusqu'à la troisième et dernière pompe foulante, guidée de distance en distance CDtre des moises qui peuvent aussi recevoir des supports.
Les trois pompes foulantes constituent elles-mêmes des arrêts qui dispensent de supports plus résistants.
Beaucoup de tiges en fer employées dans les puits de la Ruhr ont dû être modifiées parce qu'elles étaient appliquées de manière à refouler, n est évident qu'elles ne sont pas aptes à ce service et que le refoulement doit être exercée par l'excédant du poids des tiges qui se trouvent en contre^bas de chaque pompe.
MACHINE d'épuisement DU GRAND HORNU.
xxi et xxn.
Les constructeurs belges ont eu occasion de monter de nombreuses machines d'exhaure d'une grande puissance, et ces construction ont été l'occasion d'études et d'améliorations importantes.
La disposition généralement préférée est aujourd'hui la machine à traction directe, et le dernier appareil monté aux mines du grand Hornu résiune les perfectionnements introduits dans l'ensemble et dans les détails de cette disposition. La machine a été construite dans les ateliers de Seraingy et les Planches XXI et XZII, empruntées au portefeuille Cokerilly en représentent les conditions essentielles.
Cette machine a été établie sur un puits de 460 mètres de profondeiu*. Elle met en mouvement une colonne composée de huit pompes foulantes et de deux pompes élévatoires, de 0",50 de diamètre et de 4 mètres de course, étagées les unes au-dessus des autres, à des distances variables de 30 à 60 mètres.
Cette complication d'organes était peu favorable à l'effet utile de la machine, qui, dans les essais, a pourtant donné im effet utile de 65 pour 100, poiu* un développement de 318 chevaux de force.
Le coefficient de 65 pour 100 serait bien faible, si l'on ne considérait que les pertes résultant des frottements et résistances passives de la machine elle-même ; mais dans le cas particulier, il faut y ajouter les frottements et résistances passives de dix plongeurs ou pistons, d'une maltresse tige de plus de 400 mètres, guidée dans toute sa hauteur, enfin d'une colonne d'eau de 462 mètres frottant dans des tuyaux dont le diamètre moyen, dans le cas particulier de l'appareil du grand Hornu, est plus petit que celui des pistons.
Le rapprochement des pompes foulantes a conduit au dédoublement de la maîtresse tige sur prescjue toute la hauteur du puits. Cette maîtresse tige est donc formée de
deux tiges jumelles, réunies de distance en distance et audessus de chaque plongeur, par des croisillons en fonte, disposés de manière à bien établir leur solidarité.
Les poids des tiges et leur équilibre sont réglés de telle sorte, que le refoulement de chaque colonne d'eau est obtenu par l'excédant des tiges situées immédiatement endessous. Condition à reconunander dans tout établissement de maîtresse tige.
La pompe foulante supérieure, située à 60 mètres en contre-bas de l'orifice du puits, est conduite par une double tige jumelle dont l'équarissage est 0°',484 X 0™,242, chacune d'elles étant formée par la juxtaposition de deux pièces de 0",242. Ces tiges sont complètement enveloppées d'une armature en fer, posée à chaud et boulonnée, dont Fépaisseur est de 0°',024.
Bien que les tiges jumelles, à mesure qu'elles descendent, aient une section et un poids décroissant, il y a toujours à chaque section excès de poids sur celui de la colonne d'eau à refouler, ce qui a permis d'établir la condition précitée, de refouler chaque colonne par le poids de la partie inférieure de la maîtresse tige. Mais l'excès du poids allant toujours croissant et se trouvant d'ailleurs augmenté à la partie supérieure, par le poids du piston moteur, de ses bielles et attelages, il en résulte la nécessité d'équilibrer un total d'environ 200,000 kilogranmies. Cet équilibre a été établi au moyen des deux contre-balanciers en tôle représentés Planche ZXI.
Pour ces conditions d'exhaure, la machine construite par les ateliers de Seramg est à traction directe, ainsi qu'on
le voit par les Planches XXI et XXII. Le cylindre moteur a 2",60 de diamètre et 4 mètres de course
Cette machine, établie sur les murs d'un bâtiment rectangulaire ayant dans œuvre, 5",30 de largeur sur une longueiu* de 12 mètres, présente trois étages distincts :
1 •" l'étage portant le cylindre moteur :
^ l'étage portant les deux condenseurs avec leurs pompes à air;
3** l'étage des contre-balanciers destinés à régler Téquilibre de la maîtresse tige.
Le cylindre moteur, de 0",05 d'épaisseur, est formé de deux pièces, de 1",60 de hauteur, assemblées à brides. Ce cylindre est enveloppé.
La tringle du piston, qui doit supporter un effort de 260,000 kilogrammes, a un diamètre de 0-,25. Elle porte une tête remarquable conune pièce de forge. C'est un bloc prismatique dont la section transversale est un prisme carré de 0",50 dont la hauteur est de 0",75. Ce prisme est percé d'un trou de 0",30 et porte latéralement deux tourillons de 0"',45 de diamètre qui forment une traverse de 0",85. Cette tête de la tringle du piston-moteur, est indiquée en N' M' sur le plan et sur l'élévation.
Le piston moteur est gouverné par les trois soupapes d'usage : soupape d'admission, de 0",42 de diamètre et 0",06 de levée; soupape d'équilibre, de 0°,51 de diamètre et 0",08 de levée; soupape d'exhaustion, de 0",60 de diamètre et 0",085 de levée. A ces trois soupapes est jointe la soupape régulatrice pour régler à la main l'orifice d'admission de la vapeur.
Les quatre soupapes et le jeu de fer qui sert à les mar nœuvrer, sont indiqués sur les deux Planches XXI et
xxn.
La plaque de fondation du cylindre est boulonnée sur les deux poutres creuses d'un pont métallique jeté en travers du bâtiment; la Plaoche XXII présente la coupe transversale de ces poutres.
 Tétage inférieur, sont placés deux condenseurs avec leurs pompes à air qui reçoivent simultanément la vapeur par un tuyau bifurqué. Les condenseurs ont : 1",20 de diamètre et 2",50 de hauteur; les pompes à air, 0",95 de diamètre pour une course de 2'°,10. Chaque appareil est plongé dans une bâche où circule conmie d'habitude un courant d'eau contii^u.
L'usage de deux condenseurs parait se répandre; il a été adopté pour plusieurs machines d'épuisement du Borinage. L'avantage de cette subdivision est de faciliter les réparations en rendant les pièces plus maniables et plus faciles è remplacer, notamment les pistons et clapets des pompes à air ; de plus, si une de ces pompes vient à être mise en réparation, les appareils sont disposés dételle sorte qu'on puisse continuer à marcher avec un seul condenseur.
Le troisième étage, qui est en contre-bas du sol, est consacré aux deux contre-balanciers en tôle et fer, attelés de chaque côté de la maltresse tige.
Ces contre-balanciers, de ll"',^© de longueur, ont une hauteur de 3 mètres à l'axe ; ils portent chacun 90,000 kilogrammes de contre-poids formés de plaques en fonte fixées entre les flasques carrées disposés en forme de coSre.
L'autre extrâoiité ou tête, d'environ 1»,20 de diamètre, reçoit les bielles d'accouplement avec la maîtresse tige.
Sur chacun de ces balanciers , on a placé deux biella jumelles, réunies à leur partie supérieure par une traverse et donnant le mouvement aux pompes à air.
La maltresse tige est composée dans la partie supérieure du puits, par la réunion de quatre pièces, de 0",242 d'équarrissage; ces pièces étant dédoublées à partir de la première pompe foulante.
Cette description rapide suffit pour faire apprécier l'ensemble de la machine qui a été construite pour aller chercher les eaux à une profondeur beaucoup plus grande que celle de 460 mètres que le puits d'exhaure avait au moment des essais. H n'a donc pas été possible de bien apprécier l'effet utile qu'elle peut obtenir, non plus que sa consommation normale en charbon. Cette consommation a été de 2 kilogrammes par heure et par force de cheval.
Quant aux détails de construction indiqués d'une manière générale sur les plans et sur l'élévation, ils sont minutieusement eiçpliqués dans le portefeuille Gokerill.
MÀCmiŒS INTÉRIEURES.
Les petits épuisements, c'est-à-dire ceux qui sont environ de 1 mètre cube par minute, h des profondeurs de 100, 150 et mémo 200 mètres, peuvent se faire par des machines intérieures, attelées directement à des pompes à double effet.
Nous ayons donné, dans la première partie de Tailas, le pe des machines établies dans les mines de Blanzy, au lits de La Carrière, à 100 mètres de profondeur, et au lits de Lucy, à 160 mètres.
Ces machines ont continué à être l'objet d'expériences de comparaisons intéressantes. Déjà, nous avons indi* flé le résultat des expériences faites à Lucy, voici ceux qui it été obtenus au puits de La Carrière :
La vitesse normale de la machine qui est représentée ms le premier atlas, a été de 26 tours par minute; la pres- 3n dans les chaudières placées à la surface étant de 4 -jmosphères , soit 3 y effectives.
La pompe a élevé en 20 heures de travail continu (,128 hectolitres, soit 1,244 litres par minute, d'une •ofondeiu* de 100 mètres.
Si l'on calcule la quantité fournie par les 52 cylindres ) la pompe par minute , on trouve pour le débit de ) heures , 19,044 hectolitres. Le rendement effectif a me été de 0,794, soit en nombre rond, 80 pour 100 du ndement théorique.
Considérant l'effet utile de la machine motrice, on )uve que, pour obtenir 15,128 hectoUtres en 20 heures, ; chaudières ont dû vaporiser ensemble 1,728 litres par !ure , soit 345 hectolitres en 20 heures. C'est 2*^^-,28 eau vaporisés pour monter un hectolitre à une hauteur ! 100 mètres.
Le travail effectif de la machine a été en chevaux-vapeur 5 27* ,6 pour une consommation de 1,725 litres d'eau
vaporisés par heure. Qr, une machine ordinaire, en assez bon état, pour rendre un travail pratique de 1 cheval-vapeur, consomme 55 litres par heure ; donc la vapeur consommée par la machine de La Carrière aurait dû fournir un travail de 31 chevaux. La différence représente la perte de vapeur qui résulte de l'établissement des chaudières à la surface, et de Tobligation de faire parcourir à la vapeur un trajet de 250 mètres dans le puits et les travaux souterrams.
Ces divers essais, suivis avec soin par M. Âudemar sur une machine qui marche depuis plus de quatre années, l'ont amené a conclure : que l'emploi des machines souterraines était normal pour les conditions précitées, c'està-dire lorsque la venue d'eau ne dépasse pas 10 hectolitres par minute, et lorsque la profondeur ne dépasse pas 200 mètres.
Sans doute on n'obtient pas des pompes à double effet le même effet utile que des pompes simplement élévatoires ou foulantes ; sans doute la proportion du combustible brûlé est plus considérable, mais on n'a plus à maintenir en mouvement des tiges et des attirails dont le poids serait pour l'exemple cité, de 15 à 20,000 kilogrammes, et dont les frais d'entretien sont toujours onéreux.
