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AÈRAGE PHYSIQUE ARTIFICIEL. 327

Ainsi Faugmentation du volume d'air frais appliqué à Talimentation des feux des générateurs accroît la température de Tair du puits d'appel et de celui qui circule dans les travaux. D*où il résulte que, lorsque la section des puits le permet, il convient, pour la ventilation, d'alimenter par de Tair pur les fourneaux des chaudières intérieures. On a souvent constaté la difficulté de donner du tirage aux fourneaux en se servant de l'air vicié qui a circulé dans des travaux étendus, la combustion étant alors très-imparfaite. Le seul remède est d'introduire dans les fourneaux une quantité d'air pur suffisante.

Utilisation de la chaleur qui se dégage des chaudières à vapeur et des fours à gaz ou à coke.

Lorsque dans une mine il existe des moteurs souterrains , les exploitants anglais ont le soin de conduire les produits de la combustion, et quelquefois la vapeur en excès et le calorique rayonnant, dans le puits de retour de Tair, à travers un canal spécial en briques. Les générateurs souterrains de la mine de Ryhope , près de Sunderland, sont ainsi mis en relation avec le puits d'aérage, au moyen d*un canal ascendant de 0.80 m. de hauteur.

A Pelton, les gaz produits par deux fours à coke installés auprès des foyers sont conduits au puits de retour par un canal spécial. En général, les anglais font contribuer, autant que la disposition des lieux le permet, la fabrication souterraine du gaz d'éclairage, à la création du courant ventilateur.

MM. Roger, propriétaires de la mine de Farnley-Wood Bottom, près de Leeds, ont remplacé tout à fait les foyers ordinaires par des fours à coke, dont le nombre est en

rapport avec le développement des travaux. Ces fours, disposés les uns à la suite des autres, sont enveloppés d'une muraille formant étui, dont le sommet se termine psr une large conduite qui débouche près de la base du puits de retour de Tair, en sorte que leur marche ne soit exposée à aucune perturbation. Il a suffi à ces exploitants de con^ truire deux fours de 1.80 m. pour provoquer la formation d*un courant ventilateur efficace de 3.5 kiFomètres de développement. Ce procédé est fort économique, surtoat dans cette localité, où la houille qui alimente les fours consiste en menu dont la valeur n*excède pas 1.25 fr. la tonne, tandis que le prix du coke résultant de Fopération s'élève à 6.25 fr.

Dans l'exemple ci-dessus, l'air qui alimente la combustion a circulé préalablement dans les travaux ; s'il était explosible, on n'aurait qu'à emprunter au courant général un filet d'air frais venant de la surface.

Graves inconvénients des foyers d*appél.

Les produits gazeux des foyers d'appel exercent une action désastreuse sur les puits et sur les objets qu'ils renferment, principalement si ces puits servent simultanément à l'extraction et à la sortie de l'air. Le courant d'air humide, vicié et porté à une haute température altère les cloisons en bois, les voies verticales de même nature et les cables composés de substances végétales. Aussi, dans ces circonstances, regarde-t-on les câbles en fil de fer comme indispensables, quoique également sujets à une détérioration prématurée.

La cause de cet effet destructeur est le soufre des pyrites que renferme la houille. Le soufre, sous l'influence de la chaleur, se combine avec loxigène et forme de l'acide sul-

[ AÉRAGE PHTSIÛLE ARTIFICIEL. 329

[ fareox. Lorsque celui-ci vient en contact avec Tair humide,

' il lui emprunte une certaine quantité d'oxigène, se trans-

'■ forme en acide sulfurique hydraté , qui , étendu d*eau

; cTinfiitration, coule le long du câble. Cette solution se con-

l eentre à mesure qu*elle se rapproche du fond de Texcava-

\. tien ob se trouve le foyer; et c*est en ce point que, soumise

: à une température probable de 150 degrés, elle exerce sur

: le fer son action corrosive. C est donc la partie du câble

qui statioune au-devant de Torifice de la cheminée, dans le

puits, qui souffre le plus.

Jets de vapeur.

Il y a quelques années , plusieurs ingénieurs anglais préconisaient l'emploi de jets de vapeur à haute pression lancés, dans la direction du courant, en des points convenablement choisis du puits d*appel. Mais les divers membres du corps des ingénieurs étaient bien loin d'être I unanimes à cet égard ; car la plupart d'entre eux considé- I nient les avantages que l'on croyait avoir obtenus sur les foyers par l'emploi de ce procédé comme le résultât d'une illusion. D'ailleurs, les expériences faites à la mine de Sea- *on-Delaval, en décembre 1853, avaient prouvé à l'évidence l'inanité de la nouvelle théorie.

Hais plus tard on tenta de prouver expérimentalement ^ue les résultats défavorables signalés jusqu'alors tenaient ^ un trop grand écartement des jets, qui expose le Courant d'air à des contre-courants ou réactions latérales, dont le résultat est de compromettre la marche de la ventilation et de la troubler quelquefois entièrement. Alors on chercha à se conformer aux prescriptions de Pelietan, qui le premier a analysé les diverses circonstances rela-

tives S cette action mécanique. On repoussa doue las jeti uniques à grande section et on les remplaça par des jet! multjpleâ et rapprochés; mais les orifices ayant 6 i8 millimètres de diamètre ^ et la pression de vapeur 31 4 atmosphères, ces orifices doivent être séparés par h distances telles que la vapeur qui s'échappe de chaque bec n'ait d'aclion que sur une suriace circulaire denvimd^ un pied carré. Alors le fluide, ainsi réparti sur toute la section du puits d'appel, agit, à peu près à la manièn d'un piston, sur la colonne dair, à laquelle il commumqti une série d'impulsions. Celles-ci produisent un mouvement ascendant qui crée un vide immédiatement rempli par de nouvel air. Une fois le courant établi , la haute température se propage dans le puits d'appel, comme le jet de vapeur lancé dans la cheminée d'une locomotive. Oa prescrivit, en outre, de lancer la vapeur au fond du puits et de la suréchauflfer, de manière à empêcher la dîmi* nulion d'effet utile produite par sa condensation. Alors quelques personnes regardèrent les jets de vapeur comme constituant un progrès sur les foyers. On disposa les appareils conformément aux figures 23 et 24 (PI, XI), représentation de celui qui fonctionne au puits Cannel-pil de lahûuillère d1n ce-Hall, près de Wigan (Lancashire) et qui se compose de 18 becs dispersés sur un tuyau & cinq branches et écartés de 0.305 m. les uns des autres, 14 de ces beca ont un diamètre de 0,95 millimètre et les quatre autres seulement 0,8 mm. A 0,37 m. au-dessus des becs sont placés des cylindres-enveloppes, dans lesquels ]a vapeur se répand sous forme de gerbes coniques et dont la base occupe toute la section. Ces tuyaux cylindriques sont faits de tôle de zinc, ouverts h leurs deux extrémités et possèdent un diamètre de 0,305 m. et une longueur de 1.83 m, lis sont placés en contact, suivant leurs génératrices^ dans

AÉRACE ?B¥SraUE AUTlFtCIEl.*

une galerie murai liée aboutissant à environ 7.20 m. audessus de la base du puits de sorlie de l'air, où se trouve le fojcr d'appeK On a bouché soigneusement les interstices compris entre les surfaces extérieures des cylindres afin d'éviter les courants (i).

On prétend avoir provoqué^ par Temploi de ce procédé dans la mine de Seaton Délavai, la circulation d'un volume d*air de 40 m. c* par seconde, au moyen d*un dégagement de vapeur suréchauffée et lancée à la base du puits, à la pression de 2,33 atmosphères, par 2S orifices de 9,5 millimètres de diamètre.

Les expériences ultérieures des inspecteurs gouvernementaux des mines et celles de MM, G. Elliot, H, Vivian et Wood, ces dernières surtout, qui ont eu pour objet un grand nombre de mines et que Ton a f^iites sur une grande échelle, sans avoir égard à la dépense, ont prouvé péremptoirement que les jets de vapeur, loin d'êire un progrès sur les foyers ne peuvent soutenir la comparaison. Leur effet utile étant moindre et la dépense quils occasionnent, beaucoup plus grande, leur emploi comme moteur unique et permanent a été généralement ai*adonné. Ils seraient même Jncfllcaces dans la plupart des cas, s'ils n'empruntaient la température des feux de leurs propres générateurs et ceux des machines souterraines : car la vapeur en se condensant à la partie supérieure du puiïs se transforme en une pluie qui tombe en eens inverse du courant et devient un obstacle à la circuU^^^^Ti de Taîr.

Toutefois, il est des circonslanoe.»* temporaires sousTempire desquelles les jets peuvent être appliqués à Taérage; ainsi lorsque les foyers sont momentanément dangereux ou impraticables , on peut lancer en bas du puits la vapeur

(I) Mefx^rt ùfcoal mines, 1854» page 2K

venant du jour. Mais alors la diminution de pression , résultat du parcours» peut réduire considérablement Teffet utile. On peut les appliquer, sans trop de désavantage, aux mines peu profondes, qui n'exigent qu'une faible dépression pour la circulation du courant d'air ; mais jamais à des mines fort développées, puisque l'aspiration n'est jamais mesurée par une colonne d'eau qui dépasse 24 mm. — Dans beaucoup de circonstances , les jets de vapeur peuvent être adjoints aux foyers, dont ils deviennent d'utiles auxiliaires. Cette combinaison des deux procédés, qui prévient en partie la condensation de la vapeur est avantageuse lorsque le puits d'appel sert à l'extraction, la température de l'air que renferme ce dernier ne devant pas excéder 26 à 32 degrés centigrades, afin de ne pas nuire aux ouvriers qui circulent dans l'excavation , ou détériorer les câbles. Cette adjonction vient en aide aux foyers et tient lieu d'un accroissement de température.

¥« SECTIOM.

Ventilateur excentrique de M. Lemielle.

Cet appareil était encore à Tétat de modèle et n'avait été essayé qu'imparfaitement, lorsque la première description qui en ait été faite a paru dans la première partie de ce Traité. Il est donc déjà connu du lecteur. Mais, depuis cette époque , il a été Tobjet de si nombreuses modificacations, que nous sommes forcé de revenir sur ce sujet, afin de faire connaître les diverses phases de la création de ce ventilateur , sa construction définitive et les expériences dont il a été l'objet.

Dans Forigine, il était muni de six atles ou volets articulés sur les arêtes d'un tambour hexagonal ; l'inventeur, s'apercevant sans doute des mauvais effets produits par des articulations trop multipliées,crut devoir les réduire au minimum et n'en conserver que deux. Mais alors l'aspiration devint intermittente , comme dans les machines à pistons ; elle n'eut lieu que par saccades uniformes, en donnant des secousses périodiques, sensibles jusque dans les excavations. Alors l'inventeur fit un nouveau changement, porta le nombre des atles à trois et semble s'y être définitivement arrêté.

334 CHAPITRE 111. — y^ SECTION.

Ce qui suit se rapporte aux ventilateurs à trois atles semblables à celui de la planche XII.

Un tambour prismatique est renfermé dans une cuve ou coursier. Ces deux organes, de même hauteur, mais de diamètres différents, peuvent être considérés comme deux cylindres excentriques, tangents par une de leurs génératrices. Des panneaux mobiles^ ailes ou volets^ au nombre de six, de deux ou de trois, sont articulés sur la surface extérieure du tambour et se meuvent librement sur leurs charnières. Chaque volet se compose d'un châssis en chêne sur lequel sont boulonnées des lamboursdes assemblées à rainures et languettes. Il s'attache au tambour au moyen de tourillons qui pénètrent dans des oreilles venues à la fonte avec les rouets du tambour. En effet,le tambour est formé de deux rouets munis de six bras avec nervures reliées par des douves en chêne. Il est pourvu de deux manchons ou arbres tubulaires qui lui permettent de tourner follement sur un arbre coudé. Cet arbre est horizontal ou vertical, mais toujours immobile.

Des bielles excentrées se rattachent, d'un c6té, à la partie coudée de Tarbre au moyen de colliers d'excentrique, de Tautre aux extrémités des volets, où elles sont articulées à la manière des charnières. Les volets sont menés par les bielles de manière que leur tranche extérieure affleure la surface concave de la cuve-enveloppe. Chacun d'eux est pourvu de deux bielles qui doivent traverser des fentes pratiquées dans les panneaux du tambour. Mais comme ce défaut de continuité détermine des points de communication entre l'espace intérieur et l'atmosphère, on cherche à diminuer les déperditions d'air qui résulteraient de ce chef en appliquant, aux fentes, des lèvres ou lanières de cuir entre lesquelles les bielles passent.

Le coursier est une tonne formée de douves en bois

ItQTEOiïS MÉCANIQUES DE LAÊAAGB,

de chêne, une enveloppe métallique] ou, mieux, une maçonnerie, en briques on en pierres de taille, donl les parements sont recouverts d'un moriier ou mastic fort adhérent. Pour donner au coursier h forme convenable telle que sa surface et rextrémité des volets soient toujours en contact, i! sufllt de faire tourner Tappareil à la main, pendant que lendoit est encore à Tétat pâteux. Le coursier communique, par des orifices rectangulaires, dun côté avec l'atmosphère, de 1 autre avec le puits d* appel. Le dernier de ces orifices est alternativement obstrué et découvert par les volets, qui se développent puis se replient en vertu de la rotation du tambour.

La farce motrice est appliquée à certains ventilateurs excentriques par rintermédiaire de roues d*engrenage ou de courroies. Souvent le moteur se raccorde à l'arbre vertical ou horizontal au moyen d*une bielle articulée sur la tige du piston et commandant une manivelle. D'autres fois enfin, une manivelle fixée sur larbre reçoit le mouvement dVune machine à vapeur et le transmet directement et sans intermédiaire.

Quel que soit le nombre des volets ou la position de Tarbre , le jeu de fappareil reste toujours le même : le tambour prismatique reçoit du moteur un mouvement qui le fait tourner dans la cuve» dont Taxe se confond avec celui de Tarbre coudé. Les aîles,sous Fimpulsion de bielles, se plient et se développent alternativement d'une quantité égale à rexceiitricité ou à la distance comprise entre Taxe de rotation et celui de Tarbre coudé. Le maximum et lé minimum de développement se trouvent sur la ligne qui passe par les deux centres.

Voici la jeu de cet appareil : Les volets, d'abord fermés, se développent en faisant appela Tair de la mine. Au moment oh deux d entre eux comprennent Tespace maximum ,

le plus avancé démasque Torifice de sortie, le suivant refoule Fair dans Tatmosphère en se repliant sur le tambour.

Diverses espèces de ventilateurs excentriques.

Dans les ventilateurs à six volets le tambour a la forme d*un prisme hexagonal. L*arbre coudé est horizontal et le plan, passant par Taxe du coude et par celui de rotation, forme avec Thorizon un angle de 21 i/â degrés.

Les ventilateurs à deux allés sont munis d'arbres verticaux. La section quadrangulaire du tambour dérive d*un cercle dont on a retranché deux segments pris aux extrémités dun même diamètre; en sorte que cet organe offre deux surfaces cylindriques et deux surfaces planes ; c'est sur ces dernières que viennent se replier les volets qui y sont attachés par des charnières. La communication entre l'air atmosphérique et le puits d'appel est constamment interrompue , soit par les volets, qui dans le mouvement de rotation se succèdent pour boucher alternativement les orifices d'entrée et de sortie , soit par le contact , suivant l'une des arêtes génératrices , du tambour et de la Cuve en maçonnerie.

Le moteur est une machine à vapeur, reposant, par l'intermédiaire de deux sommiers en bois, sur un massif contigu à la tour. Une bielle transmet le mouvement à une manivelle calée sur un manchon, ou arbre tubulaire, qui, fixé à la partie supérieure du tambour , tourne follement autour de l'arbre immobile.

Les dimensions ordinaires des parties principales de ces ventilateurs sont les suivantes :

Diamètre de la tour maçonnée : 3.95 m. — Idem du

tambour mobile :3 m. — Excentricité : 0.475 m. — Longueur des panneaux ou hauteur du tambour : 3. 10 m.

Les figures 1 et 2 delà planche XII représentent le ventilateur à trois ailes actuellement en fonction au puits de la Cour, mine de Belle et Bonne, au Flénu.

Un palier cylindrique, fixé par des boulons à une pierre de taille rectangulaire, reçoit Tarbre coudé vertical creux, maintenu par une cale et trois vis. Le tambour hexagonal, dont trois des panneaux seulement sont munis de volets , tourne dans une tour de 2 4/2 briques ou 0.64 m. d'épaisseur.

Celle-ci constitue le massif sur lequel reposent les jumelles en fonte destinées à recevoir le moteur. Une écbancrure a été pratiquée dans le voisinage de Torifice de dégagement, afin de réduire Tespace nuisible compris entre le coursier et la partie mobile de Tappareil.

Le rouet supérieur du tambour est calé sur un arbre vertical conique évidé àfintérieur; dans cet espace vide a été introduite une pointe en acier, formant le pivot de la partie mobile qui repose dans la grenouilleoucrapaudine; celle-ci est installée sur le coude de Tarbre vertical , à la partie inférieure duquel l'autre rouet tourne follement.

Les douves du tambour sont en contact avec le sol et le plafond de la tonne.

Pour pouvoir lubréfier une partie des organes mobiles pendant la marche du ventilateur, on a ménagé une échancrure dans l'épaisseur de Tarbre. La matière lubréfiante, versée dans un godet ou entonnoir se rend , à travers un petit tuyau, dans la grenouille du pivot, puis à chaque série de bagues excentriques ; enfin l'excédant se réunit dans un petit réservoir situé à la base de l'arbre. Des boites à graisse spéciales servent à humecter les charnières et les lanières en cuir; mais il faut arrêter l'appareil pour

CHAPtTnE III , V* SECT10!(.

les alimenter, de même que pour lubréfîer les tourillDiis des volets.

Dimensions du ventilateur de Belle et Bonne: Diamètre delà cuve, 4,20m. — hauteur, 2.50 m. — diamètre du tambour, 2.10, m- — exceniricilé : 049 m, — diamètre ducyliadre» 0.35 m, — course, 0,70m, — ^pression, 2 i/« à 3 atmosphères.

Calcul du volume théorique de VappareiL

L'air intercepté entre deuK volets, au moment où la position de celui qui marche en avant se rapprûche la plus du rayon de la cuve, est lexpression de leffet produit par un seul de ces organes. Celte quantité, multipliée par le nombre de volets, donne le volume de Tair entrait en une révolution.

La hauieur du ventilateur étant constante sur tous le$ points de sa surface, il sufllt de chercher Taire utile de la section par un plan perpendiculaire à Taxe. Les bases du calcul des ventilateurs à six et à trois aîlessont les mêmes, (PL XIl, flg.3et PL Xin,fig. 4) BEFDCB représente Tes^ pace utile engendré par chaque volet en une révolution et peut être transformé en une figure régulière , si Ton considère que les triangles mixtes AEB et CFD sont égaux. Celte égalité résulte de ce que EB=^FD, comme exprimant la longueur uniforme des allés (ou la hauteur de la cuve); AE^^CF, comme diflférence entre les rayons de Fenveloppej OA, OC, et les obliques OE, OF^ situées à égale distance de la perpendiculaire 0 V; enBn» de ce que Tare AMB=CND, puisque les angles »elfi appartiennent aux triangles égaux OEB et OFD. Après avoir fait la substitution» Une s*agit plus que de chercher

MOTFXRS MÉCAXÎQLES DE l'aÉRAGE 339

la surface du secteur A OC et d*ea retrancher le triangle isoscèle 0£F, pour Tappareil à six ailes, ou le quadrilatère OEHF, pour celui qui n'en porte que trois. Cette différence entraîne quelque variation dans les calculs.

Ventilateurs à six aîles. (PL XIII, fig-i).

Désignons par R le rayon de la cuve, dont L exprime la hauteur (ou la hauteur des volets), par r celui du cercle circonscrit au tambour hexagonal, e, l'excentricité ou distance OG comprise entre les deux axes de l'arbre, et k Tangle du secteur.

La surface cherchée, AEHFCBA est égale au secteur AOCj moins le triangle EOF.

L'aire du secteur est exprimé par nR^x ôpTr.

EFxOH Celle du triangle est égale à ^ .

EF=r.

OH

=GH-G0=y/r^~J-.=^l/3-..

D'où, £OF=j 1/3"— "îg- Ainsi la surface cherchée est :

L étant l'expression de la hauteur des volets qui sont au nombre de six, on a, pour le volume cherché :

11 reste à déterminer la valeur de 1 i par le procédé suivant :

Le triangle rectangle EOH donne EH=0 H. Tang. ^ jt^

EH

340 CIIAPITUE III. — V* SECTION.

Or,Eff= i r ; 0 Jï = -^ 1/3"— e.En subsUtuant,il vient:

Le volume d'air devient alors :

arc tang.

n^fiyJTTfl^ n^3-2g ri ^^ te]

arc lang. — z: n

A p« rl/3— 2ô 3r» -

Ventilateurs à trois ailes. (PI. XII, fig. 3): Adoptant les mêmes désignations que ci-dessus, on a

également pour la surface du secteur Trft X -^pK-

Le quadrilatère EOF H est équivalent au double du

r — tiiangle EOII, dans lequel VE = '^ ys et OR=T-t,

d'où, 0nxVE = {r^e)jV^.

La surface cherchée est donc :

Quant à la valeur de ï h, on a :

Sm. îA- = -jj^

Or, 0£ = ^/ ÏT* + rÔ*; rO= VG—OG=\r-t.

0E = | r*-fv+c«.

MOTEURS Mf-CAMQCKS DE l'aÉRAGE. 341

Donc, sm. -qK= ——====r

La hauteur des aîles étant désignée , comme ci-dessus, par L,

arcsin. ^^

arc sin

P dlU aill. ■ -I

=l[,«. Y-"+''-3rl/3(r-,)].

Effet utile du ventilateur à trois aîles de la mine de Belle et Bonne.

Des expériences ont été faites sur cet appareil par MM. les ingénieurs Glépin et Hardy.

Les opérateurs se sont servis de l'indicateur de Mac- Naugt, pour évaluer en bloc la force absorbée par le ventilateur et les résistances passives de la machine motrice; puis, pour isoler ces dernières, ils ont retranché, du travail de la machine marchant à vide , les frottements de Tarbre du ventilateur déterminés par le calcul.

Ils ont exprimé en kilogrammes le volume d'air et transformé la colonne d'air en colonne manométrique, en ayant égard,dans les deux cas, aux températures et aux pressions barométriques.

Première expérience.

Tours du ventilateur par minute. . . . 20.4 Volume d'air débité par seconde. . . . 6.502 Moyenne des dépressions manométriques. 0.06075 Le poids d'un mètre cube d'air du courant par une tem-

342 CHAPITRE m. — V SECTION.

pérature de 18 degrés et sous une pression barométrique de 0.745 m. étant de 1.194 kilogr. , le volume d'air qui passe en une seconde donne un poids total de : 6.502X1.194 = 7.76 kilogr.

La colonne manométrique, soumise à la même pression, étant à une température de 11.5 degrés , chaque mètre cube pèse 1.221 kilogr. ; doù la hauteur de cette colonne, réduite en air, est exprimée par :

?^=49.754 mètres.

Travail utile du ventilateur :