TOME III
de pompe lorsqu'il est alésé, parce qu'il résulte do poids du piston une usure inégale des garnitures en cuir ou en chanvre , ainsi que des corps de pompe alésés et des pistons qui jouent dans leur intérieur. Aussi les pompes inclinées perdent généralement beaucoup plus d'eau, et donnent lieu à des frais d'entretien plus considérables que les pompes verticales. Dans la plupart des cas , il serait définitivement plus économique de creuser un puits d'épuisement vertical, pour y installerlespompeSjque dese servir pour cela de puits inclinés existants.
Action des eaux corrosives sur les tuyaux en fonte, — Les eaux qui coulent dans les mines contiennent souvent des sulfates métalliques provenant de la décomposition des pyrites ou autres minerais sulfurés , et qui , conservant la réaction acide, attaquent fortement les pièces en fér forgé et même en fonte. Ces propriétés corrosives sont très-marquées dans la plupart des mines de cuivre pyriteux et dans beaucoup de mines de houille; la partie des tuyaux aspirateurs en fonte de fer, qui est constamment plongée dans l'eau, 7 éprouve une décomposition singulière. Le fer est attaqué , à ce qu'il paraît , par une sorte de pénétration graduelle de la surface à l'intérieur de la masse, et au bout de quelque temps , la fonte qui a conservé sa forme a perdu presque toute sa ténacité : elle est devenue tendre au point de se laisser couper au couteau , à peu près comme de la plombagine ; elle a même pris Taspect et la couleur de cette dernière substance. Lorsque les eaux sont ainsi corrosives, il est à peu près impossible de faire usage de corps de pompe alésés en fonte ; ils seraient bientôt attaqués et chambrés , au point de ne pas laisser aux garnitures en cuir des pistons, la possibilité de Rappliquer contre leurs parois intérieures ; il faut alors construire les corps de pompes alésés en bronze (alliage de cuivre et d'étaîn) , et en outre, comme les garnitures en cuir perdent de leur souplesse quand elles sont immergées dans des eaux acides , il faut renouveler très-fréquemment ces garnitures qui autrement laisseraient perdre une grande partie de l'eau aspirée.
Les garnitures en cuir se conservent cependant beaucoup plus longtemps lorsqu'on les tient constamment graissées ; ceci n'est possible que pour les pistons pleins qui jouent dans un corps de pompe ouvert à l'une de ses extrémités. Ainsi, dans la pompe du Huelgoat, fig, 2 , PL LIV , le cylindre étant ouvert par le bas , on lubréfie les parois de ce cylindre et le piston , en frottant de temps en temps avec un tampon graisseux , les parois du cylindre , ce qui se fait sans arrêter le jeu de la pompe.
Mais avec des eaux corrosiyes , il vaut encore mieux faire usage de pompes à piston plongeur qui n'exigent pas que les corps de pompes soient alésés. Les pistons sont alors construits en bronze, et comme on tient la garniture placée à l'extrémité du cylindre dans lequel s'enfonce le piston plongeur , constamment lubréfiée avec des corps gras , le piston ne se détériore point.
Doublage en bois des tuyaux^ usité dans le Cornwall. — Dans les mines de cuivre et d'étain du comté de Gomwall , les pompes sont ainsi généralement à pistons plongeurs, fig. \ , PL LIV ^ à l'exception de celle qui prend l'eau directement dans le puisard, laquelle est éleva toire à piston creux , fig. 16, PI. LUI, On place au bas de la ligne une pompe de ce genre , afin de parer au cas où le fond de la mine serait accidentellement inondé , et où les eaux viendraient à s'élever au dessus du niveau de la chapelle de la pompe inférieure , comme cela peut arriver à la suite d'une irruption d'eau dans la mine , d'un dérangement considérable des pompes , ou de la machine qui leur imprime le mouvement. La pompe à piston creux présente alors cet avantage , que , comme le clapet dormant et le piston peuvent être retirés par l'orifice supérieur du tuyau montant, ces pièces peuvent être changées, si elles sont usées ou défectueuses, même lorsque tout le bas de la pompe est noyé. Tous les tuyaux , y compris celui dans lequel joue le piston plongeur sont en fonte , et pour les préserver de l'action corrosive des eaux , on les double intérieurement avec des douves de bois de sapin d'un centimètre et demi d'épaisseur environ. Ces douves sont juxtaposées contre les parois internes des tuyaux; elles se tiennent en place par la pression mutuelle qu'elles exercent l'une contre l'autre. Lors de la mise en place de cette doublure, les planchettes de forme rectangulaire dont la largeur est de 5 à 8 centimètres suivant le diamètre du tuyau , et dont la longueur égale celle du tuyau , sont appliquées sur la paroi interne et calées provisoirement avec de petits morceaux de bois. Quaad on atout garni, sauf l'espace correspondant à la largeur d'une planchette , on place dans cet espace deux douves dont le contour est un trapèze et non un rectangle, la largeur étant plus grande à une extrémité qu'à l'autre. Ces deux planchettes sont enfoncées à côté l'une de l'autre , par les deux extrémités opposées du tuyau , dans le vide qui reste à remplir; elles font coin et déterminent ainsi le serrage de tout l'ensemble de la garniture.
Préparation des tuyaux à l'huile siccative. — M. Juncker , lors de l'établissement de la pompe du Huelgoat , soumit tous les tuyaux à une pression d'épreuve triple de celle qui correspondait à la charge
228 CHAPITRE XT.
d'eau statique , qu'ils auraient respectivement à supporter après la mise en place. Pour cela il foula de Teau dans Tintérieur de ce» tuyaux , au moyen d'une pompe de pression , portant une soupape qui était chargée de poids calculés d'après la pression que Ton voalait obtenir ; la plupart des tuyaux laissèrent passer , sous ces fortes pressions^ de Veau qui filtrait à travers les pores de la fonte; il pensa que ces fuites pourraient être prévenues , en foulant dans le tuyau un liquide visqueux , et il essaya à cet effet de Thuile de lin rendue siccative par Tébullition Sur de la litharge. Après avoir rempli un tuyau d'bttile siccative ^ il y f6ula, à Taide de la pompe , de rhuile de lin ordinaire, jusqu'à ce que la soupape se levât ; aucun suintement gras n'apparut au dehors ; quelque temi>s après, le même tuyau essayé à l'eau simple , demeura tout à fait imperméable ; l'huile siccative avait pénétré un peu dans les pores de là fonte , et formé à l'intérieur des tuyaux un vernis fortement adhérent. Déterminé par cette expérience , M. Juncker fit presser à l'huile tous les tuyaux de la colonne de pompes , qui furent ainsi rendus imper^ méables à l'eau. 11 remarqua postérieurement que Tun des tuyaux inférieurs qui avaient été soumis à cette préparation, n'avait point été endommagé par les eaux acides et corrosives de la mine, après un service de trois années. Il parait , d'après cela , que ce procédé e&t efficace , non-seulement pour rendre imperméables à l'eau, sous de fortes pressions , les tuyaux en fonte dont le tissa lâche donne lieu à des suintements , mais encore pour préserver , pendant un temps fort long et peut-être indéfiniment ^ ces tuyaux de l'action des eaux corrosives. L'emploi de ce moyen est beaucoup plus commode que le doublage en bois usité dans le comté de Cornwall , et nous n^ésitons pas à le recommander aux exploitants de mines.
Épaisseurs à donner ij^ux tuyaux. — Les épaisseurs des tuyaux de pompes doivent être proporiiotinées à la charge d'eau qu'ils auront à supporter pendant le travail , et par suite à leur distance verticale à l'orifice supérieur de la colonne ascensionnelle. Mais, cotnme il serait incommode et assez inutile d'ailleurs de diminuer l'épaisseur de la fonte d'un tuyau à l'autre, on donne des épaisseurs uniformes aux tuyaux qui forment la colonne sur une hauteur assez considérable , dix mètres par exemple , et l'on ne fait varier l'épaisseur que de dix en dix mètres. La résistance absolue de la fonte à la rupture varie suivant la qualité de la fonte ; elle est comprise , d'après plusieurs expérimentateurs , entre 1797 et 5800 kilogrammes pat ceùtimètre carré. Mais il faudrait se garder d'approcher de cette limite, surtout pour des tuyaux de pompes d'épuisement. D'après la
pratique des construcleurs, nous conseillerons de donner aux tuyaux une épaisseur telle que le métal ne soit pas soumis , en vertu de la charge d'eau , à une tension supérieure à 40 kilogrammes par cen* timëtre carré de section. En partant de ce principe, si nous désignons par cf le diamètre intérieur d*un tuyau exprimé en centimètres, par h la hauteur verticale de Porifice au dessus de ce tuyau exprimée en mètres, par e l'épaisseur du métal exprimée en centimètres, l'épaisseur e sera déterminée par l'équation :
: hy.d
Ainsi pour un tuyau de 0m,30 de diamètre, qui aurait à supporter une charge verticale de 100 mètres d'eau, on aurait:
h = 100, rf = 50 et e = g~- = 3 ceotim., 75
I pour une hauteur h de 50 mètres, et un jdiamètre du tuyau die 3Q ceptimètres, on aurait :
{ Presnon d'éprey>ve. — En déterminant Les épaisseurs de la fonjte,
d'après la règle précédent^ , on pourra faire subir aux tuyaux une ! pression d'épreuve triple de celle qui correspond à la charge q.u'ils ' auront à supporter. La tension du métal^ lors de l'épreuve , ne sera I que de ISOl^ilogrammes par centimètre carré, ce qui est bien au dessous de la limite de tension capable d'altérer un tuyau qui ne serait pas d'ailleurs défectueux. Cette pression d'épreuve est indispensable, et on ne doit jamais l'omettre, parce qu'elle met en évidence les défauts de la fonte , qui sont , comme l'on sait, assez fréquents. On ne devrait pas d'ailleurs rebuter des tuyaux qui laisseraient suinter l'eau à travers les pores de la fonte ; ces fuites .disparaissent à l'usage , ou mieux en pressant les tuyaux à l'huile siccative. La formule
e » -— - di^nnerait des épaisseurs plus fortes qu'il ne serait nécessaire pour les très-grandes charges d'eau ; mais elle convient bien pour les hauteurs que l'on donne ordinairement aux pompes d'épuisement. Quant aux tuyaux en fbnte qui ne supportent que de trèsfàibles charges d'eau , on ne peut guère leur donner une épaisseur moindre que 8 millimètres, à cause des difficultés que présenterait le moulage des tuyaux plus minces, et de la fragilité qui en résulterait.
Enfin, il importe de s*assurer que le moulage des tuyaux en fonte t été soigné, et que leur épaisseur est sensiblement uniforme; pour cela il conviendra de fixer d^avance au fondeur qui sera chargé delà fourniture , le poids de chacun des tuyaux , en même temps que ses dimensions, en laissant pour le poids une tolérance de 5 à 6 pour cent. On pourra calculer le poids de chaque tuyau, diaprés ses dimensions, en prenant pour poids spécifique de la fonte 7207 kilogrammes.
Il importe de ne pas donner trop peu de longueur aux tuyaux, afin de ne pas multiplier les joints; mais d*un autre côté, la difficulté de la mise en place ne permet pas de porter cette longueur au delà de 2m,50 à 5 mètres au plus.
Tuyaux en tôle, — Dans ces dernières années , on a commencé à faire usage, dans les mines du nord de la France^ de tuyaux en tôle de fer, au lieu de tuyaux en fonte, pour composer les colonnes ascensionnelles des pompes d^épuisement. L'usage de la tôle présenterait sans doute l'avantage d^une économie sur le prix d'achat, à cause de répaisseur beaucoup moindre du métal, et d^une mise en place pins facile, à cause de la légèreté qui en résulterait. Mais, par compensation, on doit craindre la destruction assez rapide des tuyaux en tôle par Toxydation, à moins qu*on ne les recouvre extérieurement et intérieurement d'une couche de vernis ou de peinture soigneusement entretenue et renouvelée assez fréquemment. Les tuyaux en tôle^o/vantsée, c'est-à-dire étamée au zinc, présenteraient plus de garanties de durée que ceux en tôle simple. On peut , sans le moindre inconvénient , faire supporter à la tôle une tension de 8 kilogrammes par millimètre carré de section , ou de 800 kilogrammes par cenUmèlre carré. Ainsi, l'épaisseur de la tôle en centimètres serait donnée par la formule :
Elle serait — de celle que nous avons indiquée pour les tuyaux en
fbnte. D'ailleurs , pour les charges très-faibles, elle pourrait être limitée à 2 millimètres ou 5 au plus, et cette dernière épaisseur suffirait encore pour un tuyau de Om,50 de diamètre qui aurait à supporter une colonne d'eau de 96 mètres ; la tension de la tôle ne serait pas supérieure à 8kilog. par millimètre carré. On trouve , en effet, en faisant dans la formule précédente d=60 et h;=Q6 : 50 X 96
e =: =0 ccnlim. 5»
U serait d^ailleurs inutile d'essayer les tuyaux en tôle sous une pression plus forte que celle qu'ils auront à supporter après la mise en place. U suffît de s'assurer si les feuilles dont ils se composent sont assemblées de façon à tenir Teau, et une pression égale à celle qu'ils auront à supporter après la mise en place, suffit pour cela.
Les fig, 1 et 2, PL LVII, représentent l'assemblage de deux tuyaux en tôle, d'après un dessin joint à un mémoire de M. Turbert, ancien élève externe de Técole royale des mines. Autour du tuyau inférieur B, et un peu au dessous de son extrémité supérieure , on place une bague en fer, ou eu douves, de bois jointives ç& qu'embrasse la base d'un manchon en tôle mm^,înm\ qui est lié au tuyau B par une ligne circulaire de rivets, lesquels traversent à la fois le manchon, la bague et le tuyau,^ et qui s'élève un peu plus haut que l'extrémité du tuyau, en laissant entre la paroi externe de celui-ci et sa paroi intérieure un espace annulaire de largeur égale à celle de la bague. A l'extrémité du tuyau contigu est adapté et fixé par des rivets un autre manchon, qui s'applique-Gontre la paroi extérieure, et pénètre, lorsque l'on rapproche les deux ioyaux, dans l'espace annulaire compris entre le tuyau inférieur et le manchon^qui l'enveloppe. L'espace restant vide est ensuite garni avec un mastic ou desétoupes goudronnées que l'on y tasse fortement, et les deux tuyaux sont réunis l'un à l'autre par trois boulons à vis qui s^appuient sur des oreilles ou équerres fixées aux deux tuyaux par des rivets, ainsi que l'indique la figure.
Les tuyaux en tôle sont surtout à recommander, à cause de leur poids beaucoup plus moindre que celui des tuyaux en fonte, pour les pompes employées lors du foncement des puUs dans des terrains peu solides et très-aquifères, parce qu'il est plus facile de les manœuvrer et de les soutenir dans une excavation dont les parois ne sont poin.t encore consolidées par des revêtements définitifs en bois ou en maçonnerie.
Épaisseurs à donner aux parois des chapelles, — Quant aux chapelles et aux corps de pompes, ces pièces sont toujours en fer fondu ou en bronze, et d'une épaisseur supérieure à celle qui devrait correspondre à leurs diamètres et à la charge d'eau statique qu'elles ont à
dh supporter, d'après la formule ^=^»
Ce sont surtout les portes planes des chapelles qui doivent avoir une épaisseur considérable, tant à cause de leur forme plane que des alternatives de pression qu'elles ont à supporter. Les parois des chapelles qui contiennent les soupapes d'aspiration sont en effet pressées par l'atmosphère, de dehors en dedans, pendant que l'eau est aspirée
dans le corps de pompe, et elles ont ensuite à supporter, pendant que l!eau est refoulée, toute la pression de la colonne d^eau en mouvement dans le tuyau ascensionnel. Elles sont en outre exposées à des ehocs, au moment de la fermeture des soupapes. Nous conseillerons en conséquence de soumettre les chapelles à une pression d*épreuTe quintuple de la pression due à une colonne d^eau de hauteur égale à la distance verticale de la soupape d'aspiration à Toriâce du luya» ascensionnel.
Mise en place des pompes. — Les pièces qui composent un système de pompes sont descendues dans le puits et mises en place à Taide d'un engin ou cabestan vertical érigé au jour, à moins qu'il n'y ait déjà près de Tor ifice du puits une machine d'extraction que- Ton puisse utiliser pour la descente des tuyaux. Encore est-il préférable d'ériger, près de l'orifice du puits , un engin spécialement destiné à la descente des pompes , qu'on laisse en place et qui sert ensuite aux diverses réparations à faire aux pompes^ aux charpentes qui les supportent, ou même aux revêtements du puits.
Engins, — L'engin le plus simple et le plu& commode se compose d'un treuil ou cabestan à axe vertical , ma par des hommes agissant sur des barres horizontales ; le gros câble qui s'enroule sur cet arbre va passer sur deux poulies de renvoi fixées Tune vers le bas de l'un des montants, l'autre au sommet d'un engin élevé, présentante forme d'un A tronqué au sommet, et formé de deux forts montants inclinés l'un vers Tautre , reliés en haut par une pièce de bois courte. Les deux montants inclinés sont au besoin arc-boutés latéralement par des pièces de bois de moindres dimensions ; l'engin est à cheval sur le puits , dans le plan vertical qui contient l'axe de la maîtresse tige. Il est rendu solidaire avec le cadre en bois contenant le treuil ou cabestan vertical , parce que la semelle qui porte la crapaudioe sur laquelle tourne l'arbre du treuil et le chapeau auquel est fixée la boite dans laquelle tourne le tourillon supérieur fixé au même arbre, sont appuyés sur l'un des montants de l'engin.
Quelquefois deux cabestans verticaux sont placés symétriquement, un de chaque côté de la charpente principale , qui porte alors à son sommet deux poulies pour recevoir les câbles qui s'enroulent sur les deux cabestans. On peut descendre et manœuvrer dans le puits des poids extrêmement considérables en se servant à la fois des deux cabestans. Les flg. 3 et 4, PL LYIl^ représentent deux projections verticales sur des plans rectangulaires entre eux d'un semblable engin à deux poulies et deux cabestans, que l'on installe , pour la mise en place des pompes, sur les puits du département du Nord. S, S sont
deux semelles établies sur le sol ou plutôt sur le couronnement du boisage ou de la maçonnerie du puits. M,M montants inclinés Tun vers Tautre , qui portent sur les semelles S , S et sont arc-boutés par les pièces a^a^, G chapeau qui réunit les deux montants à leur sommet. Ey E moïses parallèles boulonnées contre les faces des deux montants, à une petite distance au dessous du chapeau ; elles portent un gros axe enfer de 0>»,06 de diamètre , sur lequel sont enfilées deux molettes dont les gorges peuvent recevoir des câbles de 0»,06 de diamètre. Le boulon est lié au chapeau G par un étrier en fer x qui le saisit en son milieu , dans Tintervalle des deux poulies , de sorte que si le boulon tendait à iSéchir sous la charge , la résistance du chapeau lui viendrait en aide. T, T^, les deux cabestans verticaux. P, P^, poulies de renvoi , sur lesquelles passent les deux câbles allant Tun vers le cabestan T, Tautre vers T'. m, m, m, lattes clouées contre Tun des montants, servant d'échelle pour monter au haut de Tengin. ^, ^, rectangle en fer fixé au chapeau et qui sert à appuyer les tiges des pompes, quand on les a extraites du puits.
Pour la descente des pièces très-lourdes, on double le câble au moyen d'une moufiBe simple. Un des bouts du câble est amarré à un point &Le au sommet de Tengin : il se plie en bas sur le contour d'une poulie mobile dont la chappe porte un crochet auquel est attachée la pièce que Ton veut manœuvrer; le câble remonte ensuite pour passer sur la poulie de renvoi fixée au sommet de Tengin, redescend le long du montant incliné, se plie sur la poulie de renvoi Inférieure et va définitivement s'enrouler sur l'arbre du cabestan vertica I . Avec un engin à double poulie, comme celui des /V'^. 7^ et 4, PL Ln/, on pourrait faire usage d'une mouffle à quatre cordons, en se servant d''ju seul cabestan, mais on se sert plus souvent des deux cabestans à la fois.
Jnêiallaiion de pompes mues par une roue hydraulique ou autre moteur à double effet. -- Les dispositions précédemment décrites se rapportent à des lignes de pompes dont le moteur est à simple effet, et n'agit que pour élever la maîtresse tige et les colonnes d'eau dont elle est chargée , la maîtresse tige retombant en vertu de son propre poids ou de l'excès de son poids sur les colonnes d'eau foulées par les pistons. Quand le moteur est à double effet , 4X>mme une roue hydraulique , ou une machine à vapeur dont le piston est poussé par la vapeur motrice aussi bien dans son excursion ascendante que dans son excursion descendante, le travail résistant dû au jeu des pompes doit être à peu près uniformément réparti sur les deux excursions ascendante et descendante dont se compose une pé-
riode complète du mouvement des tiges. Le moyen le plus simple d'obtenir ce résultat consiste à placer dans le puits deux maîtresses tiges liées à la machine motrice, de manière que Tune monte pendant que Tautre descend, etquMles se fassent ainsi mutuellement équilibre. Si d'ailleurs ces deux maîtresses tiges sont soumises à des forces équivalentes en montant, et en descendant, le travail résistant sera le même dans les deux moitiés d'une période complète de mouvement de la machine motrice : nous citerons comme exemple Tinstallation des pompes dans la mine de Himmelfahrt. Une de ces pompes est représentée par la fig. 14, PL Lir^ ainsi que nous l'avons dit, le moteur est une roue à auget de 11«,57 de diamètre. Cette roue est établie souterrainement, à 84 mètres au dessous de la surface , et à 35 mètres environ à l'est du puits rectangulaire dans lequel sont placées les pompes. Son axe, parallèle aux longs côtés de la section du puits, porte à chacune de ses extrémités une manivelle dont la poignée décrit une circonférence de 4 pieds (1»,13) de diamètre. Les manivelles qui sont à 180 degrés l'une de l'autre, mènent deux tirants en bois placés horizontalement sur des supports dans une galerie souterraine. Les tirants communiquent à leur tour un mouvement alternatif à deux varieta ou équerres ; les maîtresses tiges sont suspendues à la seconde branche des varlets, et oscillent ainsi en sens contraire l'une de l'autre , à des distances égales de part et d'autre de l'axe du puits. L'intervalle qui les sépare est de â»,87. Ces tiges sont entièrement en fer fèrgé et composées de pièces de 4°^,50 de longueur chacune, posées bout à bout et réunies au moyen de Teoimanchement représenté fig. 15 et 14, PL LF. Les deux bouts cdàt deux tiges consécutives sont appliqués l'un contre l'autre ; deux bandes de fer forgées, ainsi que l'indique la figure , sont appliquées latéralement de part et d'autre du joint et unissent les deux tiges au moyen de 4 boulons à vis , deux de chaque côté du joint. Les boulons sont à tête ronde ; les écrous sont à six pans. La rotation du boulon» lors du serrage de l'écrou , est prévenue par un goujon saillant qui pénètre dans un creux correspondant ménagé dans la bande de fer. Les pièces dont se compose chaque tige ont une section carrée et uniforme pour chaque pièce ; mais la section, variable d'une pièce à l'autre, va en croissant depuis le fond du puits jusqu'à la partie supérieure, où les tiges sont attachées aux varlets.
La profondeur du puits au dessous de la galerie d'écoulement oà les eaux sont versées se décompose ainsi :
Laofater. Hàtrei.
De la galerie d'écoulement à la première
galerie de niveau
Oe la V à la 2» galerie de niveau.
De la 2« à la 3« —
De la 3« à la 4« —
De la 4« à la 5« —
De la 5* à la 6» —
Profondeur totale.
Le côté du carré de la section droite des pièces dont se compose
Pouces. Hillimét.
chaque tige est :
De la galerie d*écoulement à la première
galerie de niveau
De la 1'« à la 2» galerie de niveau De la 2* à la 3« —
De la 3e à la 4* —
De la 4e à la 5* —
De la 5e à la 6* —
L'axe de chaque tige se confond avec celui des plongeurs qui sont reliés à cette même tige. A Tendroit où se trouve la pompe, la tige se subdivise en deux branches reliées Tune à Tautre, et aux tiges supérieure et inférieure par des triangles en fer forgé* Les fig. 13 et 14 représentent Tun de ces étriers et le mode de liaison des plongeurs avec la tige, qui a été décrit précédemment , en même temps que la pompe de la mine de Himmelfahrt. La fig, 15, PI, Lr^ représente un des appareils qui sont interposés au dessous de chacun des pistons plongeurs, et qui servent à allonger ou raccourcir la tige et surtout à amener le plongeur à la positon exacte qu'il doit occuper. Cet appareil consiste en une pièce de fer forgé cylindriq ue a 6 c d^ qui a été évidée dans son axe de manière
(1) Le lachter de Saxe équivaut à 7 pieds de Saxe ou in,9786. Au lieu de ce dernier nombre , j'ai pris 2 mètres pour la longueur du lachter, dans la transformation en mesures françaises. Cette dififérence est insignifiante pour l'objet général dont je m'occupe ici. J'ai conservé les profondeurs en lachters , pour que le lecteur retrouve les données exactes du mémoire original imprimé dans VJnnuatre des mines de Freyherg pour 1 844.
à offrir un vide rectangulaire de 182 millimètres de hauteur verticale, sur 10 centimètres de largeur horizontale. Les parties pleines supérieure et inférieure sont percées de trous cylindriques. Le trou inférieur est taraudé en un écrou dans lequel s*engage Textrémité taillée en vis de la portion de tige inférieure; dans le trou supérieur dont la paroi interne demeure cylindrique, pénètre Textrémité arrondie de lapoKion de tige supérieure, qui peut librement tourner dans ce trou sur son axe, mais qui est arrêtée par un renflement h forgé après que la tige a été introduite dans le trou. On élève ou on abaisse le piston plongeur en vissant ou dévissant la boucle rectangulaire sur la tige inférieure. Le dévissage spontané est empêché par une vis de pression, ou par un goujon de friction ^introduit dans les spires de la vis et de Técrou, et que Ton est obligé d*ôter, quand on veut rectifier la position du plongeur.
Les ffg, 4 et 5, PL Lf^I, représentent le système de patins et de moises destinées à prévenir les suites d'une rupture accidentelle de Tune des tiges. Les patins sont des appendices de 0m,14 de saillie, forgés sur une des pièces de la tige; ces appendices viennent toucher, quand la tige est au point le plus bas de son excursion, les pièces de bois G et D , entre lesquelles la partie inférieure de la tige glisse dans une entaille pratiquée à cet effet. Les pièces G et B sont elles-mêmes posées transversalement sur deux fortes pièces de bois de chêne A et B horizontales et parallèles aux côtés courts du puitS; et qui reposent par leurs extrémités dans des entailles faites dans la roche. Chacune de ces pièces horizontales est soutenue dans son milieu par deux étais inclinés E, F, dont les pieds reposent dans des entailles faites dans la roche. Tout ce système est relié par les ancres à vis G et H. Un semblable système de patins et de moises est établi dans les intervalles de deux pompes consécutives, qui sont les mêmes que ceux qui séparent les galeries de niveau ou d'exploitation, et que nous avons indiqués précédemment.
Pour prévenir Toxidation , les tiges en fer sont tenues enduites d'un corps gras.
L'eau en petite quantité qui passe entre un piston plongeur et la garniture en cuir, est recueillie sur un plancher établi au dessous de chaque soupape et incliné vers le côté court du puits, d'où elle retombe par un petit tuyau vertical dans la galerie inférieure.
Les ponipes en nombre égal aux galeries de niveau sont établies al teriiaU veinent près de l'un et de l'autre côté court du pyits. Les caisses à clapet, fig. 15, PI, LIV, sont allongées parallèlement au côté court, de manière à ce que le tuyau ascensionnel soit contigu à la paroi orientale, et la bâche alimentaire à la paroi occidentale du
puits; Tespace restant libre au milieu du puits, entre les deux lignes de pompes, est séparé de celles-ci par des cloisons, et sert à Textraction des minerais. Une ligne d^échelles est établie de chaque côté entre le compartiment des pompes et celui des tonnes d*extraction.
Il y a une distance de 0«,46 entre les axes des tiges et des tuyaux montants qui leur correspondent. Les eaux sont versées par le tuyau ascensionnel de chaque pompe dans un canal en bois, appli* que contre le côté du puits près duquel se trouve le luyau, et qui les conduit à une ri{];oIe de 0m,28 de large, et 0«,24 de profondeur creusée dans la roche au dessous du sol de la place de char> gement et d'accrochage située à ce niveau, laquelle aboutit au long côté occidental du puits. Cette rigole débouche dans un réservoir où arrivent aussi, par des galeries à travers bancs, les eaux de quelques mines du voisinage. Enfin , ce réservoir communique avec la bâche alimentaire de la pompe immédiatement supérieure , qui est apppliquée contre le côté court du puits opposé à celui auquel est adossée la pompe inférieure. Une vanne placée dans le réservoir d*eau, à Tembouchure du canal conduisante la bâche alimentaire, sert à régler Tarrivée de Teau dans cette dernière.
En 1842, les pompes à plongeur n'étaient encore établies que depuis la galerie d'écoulement jusqu'à la quatrième galerie de niveau. Au dessous de celle-ci^ l'eau était élevée par quatre pompes aspirantes ordinaires, de 0"',188 de diamètre au piston. Les pistons et les tiges étaient élevées quatre fois par minute, la levée étant de 4 pieds de Saxe(l»,13).
Les frais d'enlretien de la machine et des pompes se sont élevés pendant un des trimestres {Quartal crucis) de 1843, à la somme de 32 thaler 15 silberg. 9 pfenning (120 fir. 42 c), savoir :
thaler. i.g. pf. fr. e.
169 livres (79k,43) d'oing pour la
roue et les balanciers. ... 9 17 5 55 52 15 livres (6k;ll) saindoux pour le
graissage des plongeurs. . . 2
29 livres (15k,83) de cuir. ... 14
Réparations 5
ToUl. . . 52 15 9 120 42
Une ligne de pompes ordinaires à peu près de même importance ^ établie dans un puits voisin, dépendant delà mine d'Abraham, a coûté, pendant le même temps, 97 thaler 21 silberg. 4 pfenning, c'està-dire à peu près le triple de ce qu'a coûté la première ligne de
pompes, malgré Tinfluence des quatre pompes à piston creux qui étaient encore au dessous de la quatrième galerie de niveau, et qui seront plus tard remplacées par des pompes à plongeurs.
Installation dêê pompes dans les puits en creusement. — Dans les puits en creusement, les pompes ne peuvent pas toujours être po^ sées solidement sur des traverses. Lorsque la roche des parois n'est pas d'une grande solidité, on est obligé de suspendre les tuyaux à des poutres posées sur le sol en travers du puits* Il faut, d'ailleurs, se ménager le moyen de pouvoir descendre les pompes plus bas, à fur et mesure de Tapprofondissement du puits. Dans ces circonstances, ce sont toujours les pompes à pistons creux dont on fait |usage, parce qu'elles occupent moins de place dans le puits et sont plus aisées à placer. On peut employer, quand les eaux sont chargées de boues ou de sables, les pistons en bois du Hartz,/2^. 11, 12 et 13, PLLJIJ, Les corps de pompe sont en fonte, ou en bois garni d'un manchon de cuivre. La colonne montante est formée de tuyaux en bois ou mieux en tôle, qui sont plus facilement maniables que des tuyaux en fonte. Les tuyaux aspirateurs sont aussi le plus souvent en bois, et il convient d'adopter pour la soupape d'aspiration , une disposition semblable à celle qui est usitée, en pareil cas, aux mines de PouUaouen et du Huelgoat, et que nous avons décrite précédemment , d'après M. Pernollet; elle est représentée fig. 9 à 15, PL LUI,
Dispositions usitées pour le foncement des puits dans les terrains crétacés aquifères du nord de la France, — Les fig. 5, 6 et 7, P/. LVll^ représentent la disposition générale des pompes d'un puits en creusement dans les terrains crétacés aquifères supérieurs au terrain houiller du département du Nord. On sait que l'affluence d'eau y est extrêmement considérable, et que ces puits sont cuvelés en bois par portions successives en descendant. Nous supposons que la partie supérieure du puits est déjà cuvelée , et que les eaux sont épuisées par deux répétitions de pompes étagées ; les pompes supérieures prennent l'eau dans une bâche , appliquée contre le cuvelage déjà exécuté, et relèvent jusqu'au jour ; les pompes inférieures prennent l'eau au fond du puits et la versent dans la bâche. Les /l^. 5, 6 et 7 , PL LVll , représentent la partie cuvelée du puits et la bâche. Celle-ci occupe quatre côtés contigus du cuvelage décagonal. Le cadre décagonal , dans le plan duquel se trouve le fend de la bâche, repose sur trois ou quatre trousses superposées, picotées ou colletées; il est lui-même colleté, c'est-à-dire très-solidement maintenu par des coins enfoncés entre son contour extérieur et le terrain. Les pièces dont il est f6rmé ont 0% 16 d'épaisseur sur
0>»,35 de hauteur. Les quatre pièces contre lesquelles est appliquée la bâche sont entaillées sur 0<»,04 de profondeur et 0°>,25 de hauteur. Ces entailles reçoivent les extrémités de trois pièces de bois jointives fig. 6, sur lesquelles on pose le plancher qui forme le fond de la bâche. Celle-ci est fermée sur le devant par un tablier vertical fig, 5 et 7 , formé de madriers de champ superposés et appuyés par leur extrémité contre les pièces du cuvelage. On cloue d'ailleurs contre le cuvelage deux pièces de bois verticales de 0m,04 d'épaisseur et 0n»,08 de largeur en avant des extrémités des pièces formant le tablier. On cloue également aux quatre trousses picotées ou colletées qui se trouvent au dessous de la bâche plusieurs pièces de bois verticales de i™ de longueur, On»,08 de largeur et 0,04 d'épaisseur, a^a^a^f etc. , fig. 5. Enfin on consolide encore la bâche en établissant à ]m,50 environ au dessous de son fond une trousse colletée doolles côtés entaillés supportent une forte traverse horizontale T, fig, 5 et 7, sur laquelle s'appuient deux pièces de bois y, j , inclinées Pune vers Pautre dans un plan vertical , qui viennent arcbouter dans le milieu de sa longueur la traverse horizontale V placée sous le devant delà bâche et à l'aplomb du tablier. Les extrémités de ces pièces s*appuient sur les deux faces d'un prisme triangulaire p que Ton chasse horizontalement sous la pièce V entre les deux arcs-boutants inclinés/, j.
La bâche , ainsi installée à une profondeur de 20 à 30 mètres au dessous du jour , reçoit les eaux élevées du fond du puits en creusement par les pompes inférieures. Ces eaux y sont reprises par d'autres pompes dont les tuyaux aspirateurs s'appuient sur le fond même de cette bâche , posés généralement sur des croix en bois qui ont pour but de tenir le bas du tuyau , et les narines dont il est percé latéralement pour l'introduction de l'eau , élevés au dessus du dépôt limoneux qui se forme dans la bâche et en recouvre le fond. Ces tuyaux aspirateurs sont ordinairement en fonte. La fig» 8, PI, LVII , représente en projection horizontale la disposition générale de deux étages de pompes établies dans un puits en creusement , après que la bâche a été établie à une profondeur de 20 à 30 mètres. A est la section de la maltresse tige en bois , suspendue au balancier d'une machine à vapeur qui lui imprime un mouvement rectîligne alternatif. C , C , C sont les projections horizontales des colonnes ascensionnelles de trois colonnes de pompes élévatoires prenant l'eau dans la bâche. Les tiges de pistons de ces pompes sont en bois et jouent dans l'axe des colonnes ascensionnelles. Elles sont attachées par leurs extrémités supérieures à des potences en fer
fixées à la maîtresse (ige A. Les lignes ponctuées indiquent les axes de ces potences en projection horizontale. Les tuyaux ascensionnelg sont le plus souvent composés de douves de bois et cerclés eo fer. Ils ont une forme légèrement conique, et s'assemblent les uns au bout des autres par emboîtement, le tuyau supérieur pénétrant dans l'inférieur , /ï^. 10, 11 et 12, PI, LVII. Le tuyau le plus élevé, appelé gueule de la pompe, est muni d'un tuyau de décharge fig. 15, 14 et 15. Ces tuyaux en bois sont remplacés avec avantage par des tuyaux en tôle assemblés comme l'indiquent les fig, 1 et 2. Dans tous les cas la colonne ascensionnelle se pose immédiatement au dessus du corps de pompe dans lequel joue le piston à clapets fixé à Textrémité de la tige. On a soin de ménager à sa partie inférieure une ouverture fermée par un tampon ou un robinet , et par laquelle ou vide l'eau qu'elle contient , lorsque quelque accident exige qu'on retire le piston et sa tige par la partie supérieure de la colonne. Les pompes C , C , C étant établies à demeure , les tuyaux dont elles se composent sont maintenus dons le puits par des moises appuyées sur le cuvelage. Ces moises consistent d'abord en un système de traverses horizontales placées dans un plan vertical, entre la maîtresse tige  et les pompes C , C, C. Ces traverses , dites bois d'entrefends, reposent sur des patins ou goussets cloués contre les pièces du cuvelage et sont maintenues dans le sens latéral par d'autres pièces verticales clouées aussi contre le cuvelage. D'autres pièces de bois posées transversalement sur les bois d'entrefends , et allant s*appuyer par l'autre bout sur le cuvelage , cernent complètement les tuyaux de ces pompes et achèvent de les fixer. Les bois d'entrefends servent aussi de guides à la maîtresse tige A. Deux des pompes C, C suffisent ordinairement, dans le fonçage des puits du département du Nord, à l'épuisement des eaux de la bâche. La troisième est une pompe de rechange , qui serait utilisée promptement en cas d'accident.
Les pompes inférieures qui vont prendre l'eau au fond du puits en creusement ne peu vent être fixées par des moises appuyées contre les parois du puits, qui n'ont point encore reçu dans toute leur hauteur le revêtement destiné à les consolider. Il faut d'ailleurs qu'elles soient descendues à fur et mesure de l'approfondissement du puits. C'est pourquoi elles sont suspendues à une forte poutre dite sommier , qui est posée au jour en travers du puits. La fig. 8 représente trois pompes semblables C, C , C. h^fig, 9 est une section verticale du sommier S S et de l'orifice du puits. La suspension des pompes a lieu de la manière suivante : le sommier est percé de trous a^a^a, évasés vers le bas et dans lesquels passent de longues vis
j ÉPUISEMENT DES EADX DES MINES. 241
à filets carrés V , /i^. 16 , terminées en bas par un anneau o , dans lequel s*engage Tun des crochets c , c d*une tige en fer T, fig. 17. Au dessus des trous a , a , a la face supérieure du sommier est gar- ! nie de plaques de fonte percées d'un trou correspondant au trou a inférieur ; la face inférieure de ces plaques appliquée sur le bois est I plane : la face supérieure est concave. Chacune de ces plaques est fixée sur le sommier par quatre vis ; le bout d'une vis Y qui traverse le sommier et la plaque en fonte s'engage dans un écrou £ en fer forgé. Cet écrou , dont la tête de forme convexe s'appuie sur la concavité de la plaque, est à 6 pans. En le tournant au moyen d'une clef, on fait monter ou descendre la vis Y , qui ne peut tourner sur elle-même. La fig, représente le système de la vis de la plaque et de l'éerou mis en place. La partie supérieure de la vis saillante au dessus de l'éerou est en outre percée d'un trou rond , dans lequel on peut passer un étrier ou un crochet suspendu à l'extrémité du câble de l'engin, lorsqu'on a besoin de soulever à la fois une pompe entière. Les liges des pompes inférieures sont suspendues à la maitiesse tige par l'intermédiaire de potences en fer , comme celles de la i bâche. Les tuyaux aspirateurs posent habituellement sur le fond du puits ; ils sont fermés à leur extrémité inférieure par un disque en I fonte. L'eau ne s'y introduit donc pas par le bas, mais par les orifices t latéraux dits narines , qui sont pratiqués depuis une hauteur de j l>o,04 jusqu'à Qi^fS? au dessus du bas du tuyau. Chaque pompe du \ fond est ainsi suspendue à deux vis par l'intermédiaire d'une série de tirants en fer , ou en bois armés de fer , qui descendent jusqu'à la hauteur du corps de pompe. Celui-ci est un cylindre en fonte portant extérieurement des bourrelets ou nervures sous l'un desquels s'applique un collier en fer, f/g. 18 et 19 , composé de deux demicercles reliés l'un à l'autre par deux boulons. Deux anses en fer embrassent les oreilles du collier et tournent autour des mêmes boulons. Le corps de pompe est suspendu par ce collier aux deux lignes de tirants verticaux qui se rattachent aux deux vis supérieures. La colonne ascensionnelle est attachée de distance en distance par des cordes aux mêmes lignes de tirants. Âu moyen des vis et des écrous on abaisse les pompes inférieures à mesure que le puits s'approfondit, de manière à ce que les tuyaux aspirateurs touchent le fond du puits et s'appuient sur lui ; c'est ce que Ton appelle travailler à jeux posés. On allonge , quand il en est besoin , la colonne ascensionnelle , en ajoutant un bout de tuyau de plus , que l'on place immédiatement au dessous de celui qui porte le dégorgeoir par lequel l'eau est versée dans la bâche.
TOHB m. 16
24î2 CHAPITRE XI.
On donne aux aspirateurs des pompes inférieures une longueur de 4 à 5 mèlres , ou même plus, afin que les chapelles soient assez élevées au dessus du fond du puits, pour qu'on ait le temps, en cas de dérangement de la pompe , d^ouvrir la chapelle et de changer la soupape dormante ou le piston , avant d'être envahi par les eaux. Néanmoins il est prudent, quand les eaux sont abondantes , d'avoir des soupapes dormantes munies d'une anse qui puissent être retirées par la gueule de la pompe, au moyen du câble de Tengin , comme celle qui est représentée fig. 16 , PL LIIL
Vitesse à donner aux pistons et aux tiges des pompes. — Tout l'attirail des tiges et des pistons d'un système de pompes, doit être mû avec une petite vitesse; les maîtresses tiges des pompes d'épuisement des mines du comté de Gornwall , qui sont presque uniquement des pompes foulantes à pistons plongeurs , sont généralement soulevées avec une vitesse moyenne de lm,30 à l«n,40 par seconde : elles retombent en foulant l'eau dans les tuyaux montants des pompes, avec une vitesse moyenne beaucoup moindre , et qui ne dépasse génâralementpas 0^,45 par seconde. Les pistons des pompes de la mine de Himmelfahrt font 4 levées par minute. Chaque excursion étant de 1°',13, les tiges et les pistons parcourent 8 X 1,13 = 9" ,04 par minute, ou Oin^lSl par seconde. La vitesse moyenne des pistons des pompes éiévatoires à piston creux, dans le mouvement d'ascension du pistou, peut être portée sans inconvénient jusqu'à i™ par seconde , quand les tuyaux aspirateurs ont une petite hauteur, comme cela doit généralement avoir lieu.
Déchet, — Le volume d'eau élevé par une pompe dans un temps donné , serait égal au volume engendré par les excursions du piston dans le même temps, s'il n'y avait pas de fuites à travers les garnitures du piston ou les clapets. La différence entre le second volume et le premier , ou le décliet^ varie naturellement avec la bonne construction et le bon état d'entretien des pompes. Nous avons déjà cité à cet égard quelques résultats d'obsei*vations. Nous ajouterons ici que le déchet augmente, lorsque la vitesse du piston diminue au delà d'uue certaine limite. Ainsi M. d'Âubuisson rapporte que pour une des pompes à piston plongeur du château d'eau de Toulouse , qui était en très-bon état, le déchet s'est élevé à 2,94 pour 100, lorsque les pistons faisaient 3,48 excursions par minute, ce qui correspondait à une vitesse moyenne de 0",133 par seconde ; et ce déchet n'a été que de 1,50 pour 100, lorsque les pistons ont fait 5,81 excursions par minute, ce qui correspondait à une vitesse de 0,22 par seconde.
Les pistons des pompes de mines reçoivent très souvent une vitesse
plus grande que ceux des pompes de Toulouse, surtout pendant Taspiration y et cette vitesse est sans inconvénient. Le déchet , pour les pompes à pistons pleins en très-bon état , est insignifiant, et ne s'élève quelquefois pas à 1 pour 100 du volume calculé. Dans les pompes à Tétat d'entretien ordinaire, il est assez généralement de 8 à 10 pour 100, Quant aux pompes élévatoires à pistons creux, qui ne sont pas bien entretenues, j'ai vu ce déchet dépasser quelquefois 25 pour 100.
Bésistancef pasiives. — M. d'Âubuisson conclut de quelques expériences faites de concert avec M. Duchesne sur d'anciennes pompes d'épuisement des mines de Poullaouen, élévatoires et à pistons creux , que l'efifort nécessaire pour soulever les tiges des pistons de ces pompes était égal à la somme du poids des tiges, et du poids des colonnes d'eau soulevées, augmentée d'une fraction du poids des colonnes d'eau
soulevées qui représente les résistances passives , et qui serait au plus
g les jôR ^" Poi^* de Teau élevée, ou du poids utile.
On peut déduire des données publiées par M. Wicksteed , ingénieur anglais, une limite supérieure des résistances passives des pompes de l'établissement d'Oldford à Londres. Une des pompes de cet établissement, celle qui est représentée par la fig, 12, PL LV^ était mue par une machine à vapeur à simple effet du système du Gornwall , et élevait l'eau à 108 pieds anglais (52™ ,91) de hauteur verticale. La course du piston plongeur était de 9 pieds anglais (2» ,745) , le diamètre de ce piston de 41 pouces (i™, 041). Ce piston était lié à l'une des extrémités du balancier de la machine à vapeur. Le piston de la machine motrice était attaché à l'autre extrémité, et les longueurs des deux bras du balancier étaient entre elles dans le rapport de 10 à 9, le piston de la machine à vapeur ayant 10 pieds de course, et celui de la pompe 9 pieds seulement.
M. Wicksteed fit desserrer toutes les garnitures des boites à étoupes et des pistons , tant de la machine que de la pompe , et mesura directement la charge prépondérante de la seconde extrémité du balan' cier, c'est-à-dire l'excès du poids de l'attirail de la pompe , sur le poids du piston de la machine. Pour cela, il détermina directement, au moyen de ressorts , la charge prépondérante de l'extrémité du balancier auquel était attaché le piston de la pompe foulante , sans poids additionnels. Puis il pesa avec soin tous les poids ajoutés sur le piston ploDgeur , et obtint ainsi la charge totale. Il trouva que cette charge prépondérante était de 61557 livres avoir-du-poids (27911 kilogr.). Cette charge était la force qui refoulait la colonne d'eau soulevée par le piston plongeur , pendant la chute de ce piston , attendu que
le piston de la machine à vapeur était alors également pressé par la vapeur sur ses deux faces ^ en négligeant toutefois, d*une part rinfluence du diamètre de la tige, et, d^autre part, la résistance produite par Técoulement de la vapeur à travers la soupape et le tuyau d'équilibre, (Pcyez plus loin la description des machines à vapeur usitées dans le comté de Cornwall). Ainsi le poids de 27911 kilogr. devait être égal à la pression de la colonne d^eau refoulée par la chute du piston , plus Tintensité des frottements de tout le système réduite à la vitesse de la tige des pompes , correction faîte toutefois de» forces absorbées ou développées par les pistons des pompes à air, âk eau froide, et alimentaire de la machine à vapeur. Or , dans la machine d*Oldford , le piston de la pompe à air exécutait son excursiOD^'d«|cendante , en même temps que la tige et le piston de la pompe fouIaioft^Le cylindre ou corps de la pompe à air était fermé , et son piston , quKélait à clapets , était soustrait , pendant sa descente , à la pression atm^P'^^i'i^ue par la fermeture du clapet supérieur que Teau extraite ôe^^ traverser pour aller à la bâche à eau chaude. Aucune force motricS|P^ poussait donc de haut en bas ce piston , qui avait au contraire à sl^™®"^^'''' pendant sa descente , le frottement de sa garniture contrSWJ^ ^^^^^ ^^ ^* pompe, et même, vers la fin de sa course, la prag'*^" ^^ ^'***' comprimé au dessous de lui , et la résistance due au pas^® ^^ ^'^^" à travers ses clapets.
La pompe alimentaire foulait l'eau dans la chaudière , pe\^^°' '^ chute du plongeur de la pompe hydraulique mue par la ma*^"^ ^ vapeur. Or le diamètre du plongeur de la pompe alimentaire é**' ^^
6 pouces anglais (15cenum.,24). Sa course était les H de la coF^®
du piston de la pompe hydraulique. Enfin la pression de la vap^"" dans la chaudière était de 51,7 livres avoir-du-poids par pouce cari* anglais (2k.,93 par centimètre carré) supérieure à la pression de Talf mosphère. Le refoulement de Teau alimentaire donnait donc lieu I une résistance, qui, abstraction faite des frottements, et ramenée
à la vitesse du piston de la pompe , était égale à ~ xls^^ x
0,7854 X 2k,93 =151 kilogrammes. Enan la pompe à eau froide et à piston creux de la macliine à vapeur, élevait l'eau dans la bâche du condenseur, pendant l'ascension du plongeur de la pompe hydraulMiue , et ne donnait lieu qu'à des résisUnces passives, pendant la chute de celui-ci.
La hauteur de la colonne d'eau soulevée par le plongeur de la
pompe , pendant sa chute , variait depuis 104,5 jusqu'à 95,5 pieds anglais (ol'i';88 à 29«,11). Le poids de cette colonne variait donc depuis 554-58 jusqu'à 60080 livres avoir-du-poids pendant Texcursion complète de ce plongeur. II étail moyennement de 57759 livres avoirdu-poids (26189 kilogrammes). L'excès du poids de Tattirail, diminué de la résistance occasionnée par le jeu du piston de la pompe foulante alimentaire , sur celui de la colonne d'eau soulevée était donc de 27911 — 151 — 26189 = 1571 kilogr. , ou 0,06 du poids de l'eau refoulée par le plongeur. Cet excès de poids surmontait tous les frottements de la pompe hydraulique , et ceux des pièces de la machine à vapeur qui étaient entraînées dans le mouvement du système. Je répète de nouveau que les évaluations précédentes , en les supposant exactes, ne donneraient pas la valeur exacte des frottements, mais seulement une limite supérieure qui pourrait être encore assez écartée de la valeur réelle.
M. Wicksteed a également mesuré directement la charge prépondérante de la tige d'une pompe élévatoire à piston plein placée dans le même établissement d'Oldford , et mue par une machine de Watt et Boulton à simple efiFet. Ici l'aspiration de l'eau avait lieu , pendant la chute du piston de la pompe , et l'eau aspirée était soulevée par celui-ci , pendant la période d'ascension. La charge prépondérante a été trouvée de 5956''livres avoir-du-poids ( 2700i'iio8«,538 ). Le diamètre du piston de la pompe était de 27 pouces 1/8 (0«,6896) , et le diamètre de la tige de ce piston de 4 pouces 7/8 (0"^,124). L'excursion était de 7,91 pieds anglais (2^,438). Le piston de la pompe à air de la machine était soulevé par la chute du piston de la pompe. En retranchant de la charge prépondérante indiquée ci-dessus , la force nécessaire pour soulever le piston de la pompe à air , et le poids moyen de la colonne d'eau aspirée , M. Wicksteed a trouvé pour la différence 1359 livres avoir-du-poids. Cette différence considérée comme la mesure des résistances passives de la pompe et des pièces de la machine à vapeur , pendant la chute du piston de la
pompe, serait la fraction -^^ = 0,295 de la résistance utile qui se
composait ici seulement du poids de la colonne d'eau aspirée, et de la force nécessaire pour mouvoir le piston de la pompe à air , dont le diamètre était de 28 pouces anglais ^ et l'excursion d'environ la moitié de celle du piston de la pompe. M. Wicksteed admet que les résistances passives étaient les mêmes pendant l'ascension du piston de la pompe que pendant sa chute. Si Ton adoptait la supposition de M. Wicksteed , les résistances des frottements, dans la pompe éleva-
toire mue par la machine de Boulton et Watt , équivaudraient à une force de 1359 livres avoir-du>poids , mue avec une vitesse égale à celle du piston de la pompe ; le travail dû à cette résistance pour la double excursion ascendante et descendante du piston de la pompe serait égal à 2 X 1539 X 7,91 = 21499,38 livres avoir-du-poids élevées à un pied.
Le travail utile correspondant était : 25947ft,5 X 7,91 = 192270,975 livres avoir-du-poids élevées à un pied.
Les résistances passives de la pompe et de la machine à vapeur
2 ylo*»*!
ne donneraient donc lieu qu'à une perte égale à la fraction ^ ' =
0,104 du travail utile. Cette évaluation parait trop faible.
VJnnuaire des Mines de Freyberg pour 1844 contient des renseignements précis sur le produit des pompes de la mine de Himmelfahrt , et le rapport du travail réalisé par ces pompes au travail moteur de la chute d'eau qui les met en mouvement. Voici ces résultats :
Les pompes à plongeur supérieures et les pompes élévatoîres à piston creux des étages inférieurs ayant été mises en bon état , on fit les dispositions nécessaires pour qu'elles fussent complètement alimentées ; on régla alors la levée de vanne de la roue motrice de manière à ce que cette roue fit 3 révolutions 1/2 par minute. L'eau était versée sur la roue par un pertuis rectangulaire contenu dans un plan vertical ayant de largeur 0,2396 pieds et de longueur lpi«<i,583. La surface de l'orifice d'écoulement était en conséquence de 0,3796 pied carré. La charge d'eau moyenne sur le centre du pertuis, mesurée avec beaucoup de soin , fut trouvée de lp»ed^^564 ,
à quoi correspond la vitesse théorique J/2^y^ = 10p»ed»,5909. (Les mesures sont en pieds de Saxe , et la vitesse acquise par un cori)S grave tombant librement est de 54p»ed»^5308 par seconde. Comme il ne s'agit ici que de rapports entre des nombres , nous avons conservé les mesures du mémoire original , afin d'éviter les inexactitudes auxquelles aurait pu donner lieu la transformation en mesures métriques de mesures étrangères dont le rapport au mètre n'est pas parfaitement connu). La dépense théorique serait donc de 10,5999 x X 0,3796 = 4p»ed» cub.^0205 par seconde. Le coefficient numérique par lequel il faut multiplier la dépense théorique , pour avoir la dépense effective , a été déterminé avec un grand soin par deux méthodes différentes. La première a consisté à substituer au pertuis ordinaire un orifice en mince paroi , isolé du fond et des parois du canal , et dont on régla la hauteur de manière à ce que la vitesse de
la roue fût encore de 5 tours 1/â par minute. (La vitesse réelle était
de 3 tours 1/2 en 62 secondes , et plus faible par conséquent de gjjQue
la vitesse observée dans Texpérience qui avait précédé). Le coeiSclan t applicable à Torifice en mince paroi était de 0,G16; en appliquant ce coefficient , et en supposant que la dépense fût exactement la même dans les deux expériences, on trouva , pour valeur approchée du coefficient applicable au pertuis primitif , 0,7656. Comme vérification , on laissa sortir l'eau par le bec ordinaire qui la versait sur la roue , et on la détourna pour la faire tomber dans une caisse à laquelle était adapté Torifice en mince paroi , isolé des parois de la caisse , et que Ton régla de manière à ce que le niveau demeurât invariable dans le réservoir , pendant 50 minutes que dura Texpérieace. L^orifice en mince paroi débitait ainsi , sous une charge constante et que Ton mesura avec beaucoup de soin , la même quanlilé d'eau que débitait le bec ordinaire sous une charge différente qui était aussi sensiblement constante. Gomme on pouvait calculer exactement la dépense par Torifice en mince paroi, en appliquant le coefficient connu 0,616, on en conclut le coefficient qui convenait au pertuis ordinaire , et Ton trouva ainsi pour la valeur de ce dernier coefficient 0,7753 , très-peu différent de 0,7656. Prenant pour coefficient la moyenne des deux valeurs déterminées ci-dessus , on trouve que pour une vitesse moyenne de la roue de 3 tours 1/2 en 61 secondes , la quantité d'eau dépensée était en réalité de ^p^*"*^" '^"^■,0205 x X 0,7694 = 5pied»oub.^0937.
La distance verticale du niveau de Teau dans le canal alimentaire au niveau de Teau dans la galerie d'écoulement était de 44pi«<i",0410. Le travail moteur dépensé était en conséquence de 3,0037 X 44,0416= = I36pi®**» cui>.^25i5 d'eau élevés à un pied.
Or le produit des pompes à plongeur mesuré directement, en recueillant dans une caisse prismatique la totalité de l'eau élevée par deux coups de piston consécutifs , était de 5ï"ed» cub.^gggo ( les 0,905 du volume engendré par l'excursion de chaque piston). Cette eau était élevée à 545p'««^%651 de hauteur verticale. Comme il y avait 3 coups 1/2 de piston en 61 secondes, le travail utile des pompes à
5,6880 X 5,5 plongeur par seconde était de r^ X 545,651 pieds cubes
élevés à un pied.
D'ailleurs, les quatre pompes élévatoires de 8 pouces de diamètre attelées en dessous de la quatrième galerie de niveau, à la suite des pompes à plongeur , donnaient un produit égal aux 0,85 du vo-
luroe engendré par les excursions des pistons , et par conséquent un
produit par seconde de -^ X 0,85=
= Opiedcub. ^0,0680.
Cette eau était élevée à I54pi«^*,589 de hauteur verticale ; en conséquence le travail utile des pompes était égal à : 545,651 X 0,1632 + 134,589 X 0,068 = 98,2023 pieds cubes d^au élevés à un pied de hauteur par seconde.
Nous avons vu que le travail moteur total de la chute était de 136,2515 pieds cubes d'eau tombant d'un pied de hauteur par seconde. Le rapport du travail utile au travail dépensé était donc égal à 0,7207. Il y a une perte totale de 28 pour cent , dans laquelle se trouve compris Tefifet des résistances passives et des pertes d'eau ou de chute afférente , tant à la roue hydraulique et à la transmission du mouvement par les tirants de 20 mètres de longueur, qu'aux pompes elles-mêmes , dont quatre étaient des pompes élévatoires à piston creux bien inférieures aux pompes à plongeur. Sur cette perte totale de 28 pour cent , 14 pour cent me semblent pouvoir être attribués à la roue hydraulique ou à la transmission du mouvement par les tirants. 14 pour cent du travail moteur dépensé, ou 20 pour cent en nombres ronds du travail utile correspondant à l'eau élevée, seraient donc une évaluation assez approchée , et probablement supérieure à la valeur exacte , du travail résistant absorbé par les frottements des tiges et des pistons des pompes , le passage de l'eau à travers les clapets , les pertes d'eau par suite de la fermeture tardive des clapets , ou d^autres causes.
D'après tous ces faits il nous semble que l'on ne s'exposera pas à commettre une erreur préjudiciable dans la pratique, en admettant que pour des pompes à pistons pleins, qui seraient bien établies , bien entretenues et mises en mouvement par des machines à vapeur à simple effet, analogues à celles de Boulton et Watt ou du Cornwall, ou des roues hydrauliques à chute supérieure , imprimant aux maitresses tiges une vitesse inférieure à 0,40 par seconde, le travail absorbé par les résistances passives de tout genre inhérentes au jeu des
pompes sera généralement compris entre les tjjj: et les j^â <^" travail
utile effectif, mesuré par le produit du poids de l'eau réellement élevée, par la hauteur à laquelle ce volume d'eau est élevé. Quant au déchet des pompes de ce genre, il est généralement inférieur à 10 pour cent du volume engendré par Pexcursion des pistons.
