DES MACHINES MOTRICES

Ènumération des machines usitées, — Les machines employées dans les mines pour imprimer le mouvement aux pistons des pompes d^épuisement , sont des roues hydrauliques , des machines à colonne d*eau , ou des machines à vapeur.

Les machines hydrauliques étaient, avant la découverte de la machine à vapeur, les seules qui pussent permettre d'assécher les mines profondes dans lesquelles il arrivait des eaux en quantité un peu considérable. Aussi a-t-on exécuté autrefois , dans toutes les contrées de FEurope où des mines riches et profondes étaient en exploitation , des travaux considérables pour Taménagement des cours d'eau qui alimentaient ces machines. De vastes étangs servaient à emmagasiner les eaux pluviales , pour les dépenser aux époques où les cours d'eaux naturels ne suffisaient plus au service des machines. Des galeries d'écoulement très-étendues , percées successivement à des niveaux de plus en'plus bas , en même temps qu'elles procuraient un écoulement naturel aux eaux affluentes au dessus de leur niveau , permettaient d'utiliser la chute de ces mêmes eaux pour mouvoir de nouvelles machines qui épuisaient celles des niveaux inférieurs ; elles fournissaient également des chutes plus élevées pour les cours d'eau qui coulaient à la surface du sol. On utilisa d'abord ces grandes chutes en établissant plusieurs roues hydrauliques en cascade , les unes au dessus des autres ; on remplaça plus tard ces constructions dispendieuses par la machine à eau et à air comprimé , imitation de la fontaine de Héron, connue des mineurs sous le nom de machine de Schemnitz; enfin Ton établit des machines à colonne d'eau fort imparfaites d'abord , et qui depuis ont été portées à un haut degré de perfection par un homme de génie, M. de Reichenbach.

Les machines à vapeur furent d'abord établies sur des mines de houille,oùron n'avait point de chutesd'eau suffisamment puissantes, et où le bas prix du combustible permettait d'en faire usage , malgré l'énorme consommation à laquelle donnait lieu l'imperfection des premiers appareils construits par Savery et Newcommen. Les perfectionnements apportés dans les vingt-cinq dernières années à ces machines , principalement par les mécaniciens et constructeurs du comté de Cornwall , ont tellement réduit la consommation de combustible , qu'on peut aujourd'hui en établir avec avantage non-seulement sur des mines de houille, mais même sur des mines métalliques d'une ri-

chesse moyenne , et dans des conlrées où le prix de la houille est assez élevé.

11 n'entre pas dans le cadre de cet ouvrage de donner la théorie de rétablissement des roues hydrauliques et les détails de construction de ces machines. Je me bornerai donc à indiquer comment elles sont ordinairement installées , et en quoi consistent les dispositions intermédiaires entre elles et les tiges des pistons des pompes , auxquelles elles doivent imprimer un mouvement rectiligne alternatif. J'emprunterai la description des machines à colonne d'eau perfectioiwées à rexcellent mémoire de M. Juncker, déjà cité si souvent à l'occasion des pompes d'épuisement. Je décrirai avec détail les machines à vapeur du Gornwall, parce qu*elles sont aujourd'hui d'un usage général sur les mines près desquelles il n'existe pas de chute d'eau assez puissante pour répuisement des eaux souterraines, et dont on veut obtenir l'assèchement aux conditions les plus économiques.

Boues hydraulîqiies,— Les roues hydrauliques, destinées à mettre en mouvement des pistons de pompes, sont pres^jue toujours des roues à augets à chute supérieure. Elles sont établies le plus souvent au jour, aussi près que possible de l'orifice du puits dans lequel sont placées les pompes ; mais on est fréquemment obligé par les circonstances locales d'établir la roue à plusieurs centaines de mètres de distance de ce puits. L'arbre de la roue , dont la construction ne diffère pas d'ailleurs de celle des autres roues du même système, est muni de deux tourillons qui se prolongent au delà des paliers qui les supportent. A ces prolongements sont adaptées deux manivelles dont les axes, contenus dans un même plan passant par Taxe de la roue » sont distants entre eux d'un angle de 180 degrés sexagésimaux. Chacune de ces manivelles imprime, par l'intermédiaire d'une bielle, le mouvement à une ligne de tirants en bois horizontaux , ou inclinés suivant la pente du sol, qui se prolonge jusqu'au pulls d'épuisement. Deux lignes de pompes en tout semblables, dont chacune a sa maitresse tige , sont établies dans ce puits ; les deux maîtresses tiges reçoivent le mouvement des tirants par l'intermédiaire de varlets^ c'est-à-dire d'équerres ou de gros balanciers en bois avec armatures en fer. Les balanciers sont munis d'un poinçon^ pièce de bois placée au milieu de la longueur, et dont l'axe est perpendiculaire à celui du balancier. A ce poinçon , auquel les deux extrémités des bras sont reliées, par des tiges en fer , vient se rattacher la ligne de tirants qui reçoit, par l'intermédiaire de la manivelle et de la bielle , un mouvement rectiligne alternatif qui est ainsi transmis à la maltresse tige. Les pompes, dont les pistons sont mus par une même maîtresse tige ,

peuvent former une ligne continue depuis le fond jusqu'à l'orifice , ou une ligne discontinue, comme celle de la mine de Himmelfahrt , dont nous avons précédemment décrit Tinstailation. Dans ce dernier cas , Peau élevée par le piston d'une pompe attachée à Tune des maîtresses tiges, est reprise par une pompe appartenant à la ligne opposée, pour être élevée plus haut. Les tirants sont composés de pièces de bois bien droites, assemblées Tune à l'autre en trait de Jupiter ou à mi-bois. Les assemblages sont consolidés par des bandes de fer et des boulons, comme le sont les pièces des maltresses tiges des pompes. Quelquefois aussi les tirants sont formés de grosses barres de fer rond , assemblées à enfourchement, comme des tiges de sondes. Ils sont supportés, dans toute la distance qui sépare la roue motrice du puits d^épuisement, par des rouleaux en fer équidistanls, dont les tourillons portent sur des paliers posés sur des chevalets ou des montants jumeaux établis sur le sol. Ailleurs, les tirants sont suspendus à des tiges en fer équidistantes , de 5 à 4 mètres de longueur an moins, dont chacune est fixée par son extrémité supérieure au sommet d'une charpente formée de trois pièces inclinées , et arcboutéesTune contre l'autre. Ces tiges oscillent autour de leurs points d^ttache , et le centre de gravité d'un système de tirants ainsi suspendus , s'élève et s'abaisse , dans chacune de ses excursions , d'une petite hauteur égale à la flèche de l'arc qui a pour corde l'amplitude des déplacements alternatifs.

Les lignes de tirants, mises en mouvement par deux manivelles d'une même roue hydraulique , peuvent être dirigées vers deux puits différents. Mais il est nécessaire, dans tous les cas, que leurs poids se fassent à peu près équilibre dans le système , comme aussi les deux maltresses tiges et les attirails qui s'y rattachent doivent s'équilibrer mutuellement. S'il en était autrement , la roue hydraulique éprouverait des variations de vitesse très-préjudiciables à l'effet utile, et même à la conservation des machines. Il faut en outre observer que les tirants ne doivent jamais agir en poussant, parce qu'ils n'ont pas une rigidité suffisante pour cela. Ainsi , par exemple, si l'axe de la roue se trouve à un niveau plus bas que les varlets installés sur le puits , il faudra que le poids des maîtresses tiges soit assez prépondérant pour ramener les tirants vers le puits avec une vitesse plus grande que celle que la roue hydraulique tend à leur imprimer , et l'on peut être ainsi conduit à faire ces tiges plus lourdes qu'il ne serait nécessaire de le faire , dans le cas où l'axe de la roue serait au même niveau que les varlets, ou à un niveau plus élevé.

A une ligne de tirants qui transmet le mouvement dans une direction

déterminée , on peut rattacher, au moyen d*un levier coudé, appelé virehoc , une autre ligne de tirants qui transmettra le mouvement dans une direction différente. Le levier coudé qui lie les deux lignes de tirants , tourne autour d'un axe fixe perpendiculaire au plan des axes de ces lignes; les deux bras du levier sont contenus dans ce dernier plan et respectivement perpendiculaires aux tirants dans leur position moyenne.

On ne saurait équilibrer avec trop de soin le poids des masses mises en mouvement par une même roue hydraulique, et malgré cela Ton ne peut éviter que la vitesse du moteur ne subisse des variations considérables et très-rapides, sous Tinfluence des masses considérables qui reçoivent un mouvement alternatif, et qui arrivent en même temps à une vitesse nulle. Les longues lignes de tirants que Ton rencontre dans tous les pays de mines où il existe des machines qui n*ont pu être établies auprès des puits d'épuisement, sont d'un entretien excessivement dispendieux et occasionnent une perte considérable du travail moteur. On a proposé de leur substituer, comme moyen de transmission du mouvement^ des colonnes d'eau renfermées dans des tuyaux en fonte et s'appuyant par chacune de leurs extrémités, sur un piston jouant dans un cylindre alésé ou fermé par une boite à cuir. Le premier piston recevrait de la machine hydraulique un mouvement alternatif, lequel serait transmis par la colonne d'eau au second piston, qui le transmettrait à son tour aux tiges des pompes. La transmission par colonnes d'eau pourrait exiger des frais d'entretien moins élevés que de longues lignes de tirants, si elle était une fois bien établie, et les résistances passives seraient peu considérables si l'on avait eu soin de donner aux tuyaux contenant les colonnes d'eau une section suffisante. Enfin il serait possible d'équilibrer ces colonnes d'eau par d'autres colonnes ou par des poids placés sur quelques-uns des pistons. Mais les frais de premier établissement seraient beaucoup plus élevés que ceux des lignes de tirants dont on fait généralement usage; il y aurait quelque difficulté à prévenir les fuites d'eau; il faudrait introduire dans le système, au moyen de pompes foulantes, l'eau qui se perdrait en petite quantité, malgré toutes les précautions que l'on aurait prises. Je ne connais d'ailleurs aucun exemple de colonne d'eau ainsi employée pour transmettre le mouvement au loin, dans toutes sortes de directions. On conçoit cependant qu'un pareil système présenterait des avantages sur les tirants ordinaires, s'il était combiné avec intelligence et que l'exécution en fut très-soignée.

Travail utile de quelques roues hydrauliques, — J'ai déjà cité précédemment le travail utile réalisé par les pompes et la roue by-

fllraulique du puits David de la mine de Hîmmelfahrt : voici quelques renseignements du même genre sur le travail utile réalisé par plusieurs roues à augets employées à mouvoir des pompes dVpuisement dans les deux mines de plomb et de cuivre pyriteux de Huel Betsey et Huel Friendship dans le Devonshire. Une roue à augets, de 32 pieds anglais (9m,75) de diamètre, qui imprimait, au moyen de deux lignes de tirants de 250 fathoms (457 mètres) de longueur, le mouvement aux maîtresses tiges de deux systèmes de pompes placées dans le même puits, réalisait un travail utile égal à 0,52? du travail dépensé.

Une autre roue de 40 pieds de diamètre ( 12m,198) , placée à 18 mètres environ de distance du puits d'épuisement réalisait un effet otile égal à 0,654 du travail dépensé.

Ces résultats m'ont été communiqués par les ingénieurs locaux, et le travail utile a été calculé sans doute d*après le volume engendré par les excursions des pistons des pompes, de sorte que le rapport du travail réellement obtenu au travail dépensé , était inférieur aux chiffres donnés ci-dessus d'un dixième au moins.

Les roues hydrauliques sont souvent établies souterrainement , comme dans la mine de Hîmmelfahrt. Gela a lieu lorsque la chute d'eau motrice est produite par un cours d'eau qui coule à la surface, ou dans une galerie percée à un niveau supérieur à celui d'une galerie d'écoulement où l'eau se rend , après avoir agi sur la roue. Le mouvement est alors transmis aux tiges des pompes par des tirants établis dans des galeries souterraines creusées exprès pour les recevoir. Du reste les chutes très-hautes que procurent les galeries d'écoulement sont mieux utilisées par des machines à colonnes d'eau que par des roues à augets.

Machines à colonnne d'eau. — Les machines à colonne sont composées des mêmes parties essentielles que les machines à vapeur à piston. Les unes et les autres se composent essentiellement d'un piston qui se meut dans un cylindre alésé, et dont le mouvement alternatif est transmis aux mécanismes extérieurs par la tige du piston, soit directement, soit par l'intermédiaire de balanciers et de bielles ou autres moyens équivalents. Les effets dus à la pression de la vapeur, dans les machines à vapeur, sont produits, dans les machines à colonne d'eau, par la pression de l'eau venant d'un réservoir supérieur et qui est amené dans le cylindre, entre le fond de ce cylindre et le piston, ^ar un tuj^au de chute. Lorsque le piston pressé par l'eau motrice a terminé son excursion, l'eau s'écoule par une issue qui lui est ouverte dans un tuyau dont l'orifice est moins élevé que celui du réservoir, et que l'on appelle tuyau de décharge. Gomme les ma-

254 CHAPITRE Xï.

chines à vapeur, les machines à colonne d'eau peuvent être à simple ou à double effet. Mais le moteur étant, dans ces derniers appareils^ un liquide à peu près incompressible, et très-dense comparativement à la vapeur, II est nécessaire pour Téconomie du travail moteur, aussi bien que pour la conservation de la machine , que les mouvements du piston d'une machine à colonne d'eau soient beaucoup plus lents que ceux du piston d'une machine à vapeur, et des précautions particulières doivent être prises pour Touverture et la fermeture des tuyaux de chute et de décharge, ou plutôt des orifices d'admtssùm et d'évacuation de l'eau. Ces circonstances font que rétablissement des machines à colonnes d*eau à double efiPet présente des difficultés considérables; aussi ces machines sont-elles des exceptions rares^ dont on a cependant quelques exemples en Hongrie. Les machines employées à répuisement des eaux des mines, les seules dont nous ayons à nous occuper ici, sont itmies ^ simple effet, c'est-à-dire que le piston poussé par Teau motrice dans son excursion ascendante ou descendante, est ensuite ramené et exécute son excursion easens contraire par Faction de son propre poids ou d'un contre-poids. On accouple quelquefois deux machines à colonne d'eau à simple effet, dont les pistons s'équilibrent mutuellement. A cet efiFèt, les tiges de ces pistons sont liées par une chaîne articulée à maillons en fer, qui se plie sur une poulie dont le diamètre est égal à l'intervalle des axes des deux cylindres. Plusieurs machines à colonne d'eau de la Hongrie sont ainsi installées. Nous nous bornerons ici à décrire la belle machine établie dans la mine du Huelgoat par M. Juncker ; ce qui suit est emprunté au mémoire qu'il a publié dans lés Annales des Mines. Les fïg. 6 et 7, PL LVI^ représentent cette machine.

Le piston P, p.g, 6, se meut dans un cylindre Y ouvert à la partie supérieure ; la tubulure T aboutissant près du fond du cylindre sert à la fois à l'introduction et à l'évacuation de l'eau motrice. La tigeX du piston P traverse le fond du cylindre dans une boîte à cuir. La tige de la pompe d'épuisement est attachée directement à la tige X, avec laquelle elle est solidaire.

Cette pompe est celle qui est représentée par les fig. 1 et 2 , PL hVlII^ et qui devra élever l'eau à une hauteur verticale de 250 mètres. Son piston ayant m. carré, 1 4 de surface, et sa course étant égale à celle du piston de la machine à colonne d'eau, ce dernier doit être poussé de bas en haut par une force capable de surmonter le poids d'une colonne d'eau de 0«- «^«'r^, 14 de base et S30 mètres de hauteur, augmenté de l'excès du poids de la tige de la pompe sur celui des contre-poids par lesquels elle peut être équilibrée en partie,

eldeVaction des frotlemenls. Le piston P, fig. 6, PI. Lf'/, descend ensuite en vertu de Texc^s de son propre poids et de celui de tout rattirail solidaire avec lui sur les mêmes contre-poids et sur les frottements. L'eau motrice venant du réservoir supérieur doit donc être introduite sous le piston P, lorsque celui-ci esta la partie inférieure de sa course, et l'eau dont le cylindre se trouve rempli , lorsque le piston P est arrivé à la limite de son excursion ascendante, doit être évacuée par le tuyau de décharge, afin que le piston P redescende.

Jppareil régulateur. — La tubulure Tmet le cylindre Y en communication avec une pièce latérale HH^ composée de plusieurs cylindres ayant un même axe , et interposée verticalement entre le cylindre principal Y et la colonne de chute. Dans cette pièce aboutissent, à des distances égales au dessus et au dessous de la tubulure T', deux tuyaux horizontaux 0, S ; le premier, qui termine inférieurement la colonne de chute, est le tuyau d'arrivée des eaux motrices; le second^ qui communique avec la galerie d'écoulement, est le tuyau d'émission. Un piston R peut venir se placer alternativement dans les deux espaces cylindriques hc et ft'c' égaux en hauteur et en diamètre, et symétriquement placés en dessus et en dessous de la tubulure T'.

Dans la seconde de ces positions, la communication entre le tuyau d'émission et le cylindre principal Y est fermée. Le piston P, mis en rapport avec la colonne de chute, exécute alors son mouvement ascensionnel. Dans la première position , au contraire , l'admission de l'eau motrice est supprimée , et l'émission est libre ; le cylindre se vide et le piston P redescend.

Le piston R pourra donc servir de régulateur à la machine , s'il vient occuper successivement et en temps opportun les espaces hc et h'c\

il semblerait que ce piston , qui est constamment pressé de haut en bas parla colonne de chute , exige l'emploi d'une force considérable, soit pour le déplacer de bas en haut , soit pour modérer sa vitesse à la descente : cette double diflfîculté disparaît par un artifice simple et ingénieux. Un nouveau piston J. fixé sur la tige prolongée du premier, se meut dans un cylindre particulier placé en contre-haut du tuyau d'admission. Les cylindres H', ôc, 6'c', sont rigoureusement alésés sur le même axe. La surface inférieure du piston J étant sans cesse pressée par la colonne motrice, ce piston est poussé de bas en haut par une force opposée à celle qui sollicite le piston régulateur; ainsi, en négligeant pour un moment les frottements et le poids de ce système de pistons, il y aurait équilibre si leurs diamètres étaient égaux; dès lors la moindre force sjerait suffisante pour

déterminer et modérer à volonté le mouvement du piston régulateur. Mais les choses n'ont pas été disposées tout à fait ainsi; le diamètre du cylindre H' est un peu plus grand qu'en 6c, 6'c% de telle sorte que les pressions exercées sur les deux pistons n'étant plus égales, il y a résultante dans le sens du plus grand , et partant, tendance au mouvement ascensionnel ; lors donc que le système est abandonné à lui-même, le piston R va se placer dans l'espace 6c, et et y reste jusqu'à ce qu'il soit sollicité par une nouvelle combinaison de forces.

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

Cette force est momentanément empruntée à la colonne de chute; à cet effet une prise d'eau est faite en a « au moyen d'un petit tuyau qui aboutit en o à la partie supérieure du cylindre H'. Celui-ci est fermé par une boîte à cuir, dans laquelle passe, à frottement doux, un manchon ou grosse tige K , fixée sur le piston J , et qui a pour objet de diminuer la surface supérieure de ce dernier pour ne laisser exposée à la pression hydraulique qu'on se propose d'exercer dans l'intérieur de l'espace annulaire w , que la partie de cette surface voulue par les conditions de descente du système.

Cette descente s'effectue dès que l'on donne accès à l'eau motrice dans l'espace ir, au moyen du tuyau aa^a^ a,. Elle ne cesse que lorsque le piston R est venu occuper l'espace b^c\ ce qui constitue la seconde partie de la régulation.

Pour ramener ensuite les choses dans leur premier état , c^est-àdire pour faire remonter le piston R dans la position 6 c , il faut nonseulement fermer la communication entre la colonne de chute et l'espace annulaire, mais encore ouvrir une issue à l'eau dont cet espace est rempli. C'est par les tubes cet es c^ 4"^ cette eau peut s'échapper et gagner le tuyau d'émission. Dès lors le système des pistons R et J remontera spontanément comme il a été dit, et le cylindre principal se videra.

Petit appareil hydraulique pour régler le jeu du régulateur principal. — Tout se réduit donc , pour obtenir les deux fonctions du régulateur , à faire parvenir un filet d'eau motrice dans l'espace «?, ou à vider ce dernier alternativement et en temps utile. Un robinet placé dans un boisseau à trois orifices , placé en avant de la petite tubulure o, aurait pu satisfaire à ces conditions ; mais ici en-

core la préférence a été donnée à un petit régulateur à pistons disposé diaprés les mêmes principes que le régulateur principal RJK. Dn cylindre vertical e i muni de deux tubulures latérales a, o^ renferme deux pistons p ,p' assemblés sur la même tige, et placés de telle manière qu'ils sont toujours pressés en sens contraire par Teau motrice, qui est en permanence au pointa; le piston p est de plus assujetti à prendre position alternativement au dessus et au dessous de la tubulure o. Dans le premier cas , Tespace annulaire w peut se vider ; dans le second, au contraire ^ la communication est établie entre ce même espace et la colonne de chute.

Le piston p' est surmonté d*une grosse tige qui remplit le même office que son analogue dans le grand régulateur, et qui, comme lui, passe à travers une garniture de cuir fixée au haut du cylindre et. Un petit tube usert à transmettre la pression de la colonne motrice sur la partie libre de la surface supérieure du piston />^ Cette force additionnelle, qui équivaut à peine à 30 kilog., a pour objetde contrebalancer une pression pareille exercée de bas en haut sous le piston inférieur p par Teau contenue dans le tuyau d'émission , et qui résulte de la position du cylindre principal Y à 14'",20 au dessous de la galerie d'écoulement.

La régulation de la machine trouve donc une solution aussi simple que complète dans le mouvement bien ordonné des petits pistons pj/, que la main d^un enfant suffirait à déplacer. Quand on les fait monter, le régulateur principal monte aussitôt après ; il y a émission de Teau contenue dans le grand cylindre , et le piston P s'abaisse. Quand, au contraire, on les oblige à descendre et à occuper la position indiquée par la figure , le grand régulateur descend à son tour et le piston moteur monte ; il y a admission.

Le jeu de la machine sera donc assuré , pourvu qu'il y ait un moyen facile et sûr de faire fonctionner le petit appareil en temps opportun. G^est le grand piston P qui marque Tinstant du mouvement et fournit la très-petite force nécessaire pour le produire. Un mécanisme très-simple remplit ce double objet.

Mécanisme qui règle les fonctions du petit appareil. — Le système des petits pistons est suspendu à une tige articulée en ^, qui , passant à travers la pièce f?"t?'', aboutit à un premier levier ^^ , ayant son point d'appui en v^ ; un second levier s s' , qui tourne autour de l'extrémité s' d'un montant (consolidé parles pièces j» ett?"i/') , est relié au premier /t?' par un petit tirante, et terminé à son autre extrémité par un secteur s maintenu dans son mouvement par un guide fourchu qui se projette verticalement en

17 v\ Deux crochets ou mentonnets , 1 et 2 , en saillie sur Tare de cercle, sont fixés en sens inverse , sur les deux faces planes opposées de ce secteur. En projection horizontale ils sont écartés Tun de l'autre de toute Pépaisseur du secteur. Ces leviers sont combinés de manière à procurer au piston p la levée nécessaire ; le levier inférieur serait devenu superflu si Ton avait pu ménager un espace suffisant entre le cylindre Y et la pièce HH' pour établir le rapport voulu par la course de p entre les deux bras du levier ««'.

D*un autre côté, le piston principal P a reçu en fun sabot en fer dans lequel vient s'assembler à vis une tige de fer verticale dd\ Cette tige est guidée dans le haut par deux colliers gtÇz^ qui font partie d'une pièce unique ggtgigt , ftg. 6 et 7, PL LF^l, fixée par deux pattes sur la bande arquée en fer hh , qui porte aussi la pièce fourchue déjà citée t?i?'.

La tige ronde rfd'est munie longitudinalement et du côté du régulateur d'une tringle rectangulaire bien dressée , dont l'épaisseur est égale à celle du secteur s, auquel elle est et reste tangente pendant toute la course du piston R. (Il est bien entendu que les colliers gn^,, qui guident la lige , sont écbancrés pour donner un libre passageà la tringle en question .

Deux cames, S et 4 , sont fixées, en position inverse et au moyen de vis, sur les deux faces opposées de la tringle, qui, à cet efiPel, porte une série de trous, à l'aide desquels on peut faire varier la distance d'une came à l'autre. Celles-ci correspondent d'ailleurs respectivement aux mentonnets ] et 2 du secteur.

Voici maintenant le jeu de ce mécanisme: lorsque le piston P, obéissant à la pression de l'eau motrice , s'élève dans son cylindre avec la tige dd^ , la came 3 rencontrant le mentonnet correspondant du secteur, l'entraîne avec elle, et , par suite , fait monter les petits pistons pp'. Mais bientôt, par suite du mouvement angulaire de ce dernier, il y a échappement, et le piston P achève sa course pendant que la régulation ascendante s'opère pour fermer le tuyau d'admission et ouvrir l'émission.

Un instant après le piston P redescend ; mais cette fois la came 5 ne rencontre plus le mentonnet qui lui correspond, et qui, après son échappement , était demeuré immobile. C'est au contraire la came 4 qui accroche le mentonnet 2 , lequel s'est avancé vers la tringle en même temps que l'autre s'en était éloigné. Le secteur redescend , et avec lui les petits pistons, qui viennent reprendre la position indiquée dans la fig. 6. A ce moment il y a nouvel échappement, et le piston P continuée descendre jusqu'à la limite inférieure de sa course

ÉPUISEMENT D£$ ËAUl DES MINES. 259

{yendant qiie s^efFedtue la régulalion qui a pour objet de le mettre de nouveau en rapport avec la colonne de chute, et de lui faire com^ foencer une nouvelle pulsation.

Moyen de faire varier la course du piston moteur. Moyen d'arrêter la machine. — Le système régulation décrit ci-dessus possède Tavantage de présenter toute facilité pour ralentir ou accélérer autant que Ton veut le mouvement du piston régulateur. Ces changeinents de vitesse , qui sont infiniment précieux pour faire varier à volonté et avec une rare précision retendue de la course du piston moteur, s'obtiennent avec le secours de deux robinets modérateurs <i2,e; le premier sert à étrangler plus ou moins la veine fluide qui pénètre dans Tespace annulaire f^, Tautre produit le même effet sur cette veine au moment de son émission. Ces robinets sont à cet effet munis Tun et l'autre de clefs ou manches <non représentés sur le dessin ) que le machiniste peut tourner à la main lorsqu'il le juge né^ cessaire. Ils fournissent aussi un moyen facile d'arrêter la machine : quand, en effet , le piston R est arrivé au milieu de sa course ascensionnelle et se trouve placé par le travers de la tubulure TT' , il suffit de fermer le robinet e pour faire cesser instantanément tout mouvement dans la machine ; on la remettra en train avec la même facilité en rouvrant le robinet e. On obtient un résultat semblable dans la marche opposée du piston R , en fermant le robinet az.

Piston régulateur. — Le piston R, fig. 8, PL Lri, est un cylindre creux en bronze tourné et rodé de manière à ce qu^il remplisse exactement les espaces bc, b^c' parfaitement cylindriques aussi. Au milieu , sur une hauteur a;^Xi, un peu plus grande que celle by de la tubulure T^ , la surface extérieure est pleine et unie ; mais à chacun des btouts, sur le reste de sa hauteur , il présente huit entailles ou cannelures cunéiformes x*x^'...Xi,Xi... qui ont leurs têtes x^'x^ rangées sur le pourtour des deux bases du piston.

Lorsque la régulation s'effectue, en montrant par exemple , on voit que le piston R , qui occupait b*c' , après avoir cheminé à travers la tubulure V , va présenter sa surface supérieure à l'entrée du cylindre bc : à ce moment le mouvement de la colonne de chute serait arrêté si le piston était uni; mais les cannelures offrant encore une issue à l'eau , celle-ci continue à pénétrer dans la tubulure en quantité toujours décroissante , jusqu'à ce que les sommets x^ des cannelures soient eux-mêmes engagés dans le cylindre bc. C'est alors seU' lement que le piston P arrive à la limite supérieure de sa course , et que la colonne de chute reprend l'état de repos. Mais comme presque au même instant les sommets Xi des cannelures inférieures at-

SCO CHAPITRE XI.

teignent le bord b' de la tubulure, rémission coiBmence, et, partant aussi, la descente du piston P , dont le Diouvement s^accéière à mesure que les cannelures j^i^r, se dégagent, et surtout quand la base inférieure du piston R 9*élôve au dessus du point h* ei atteint le point h terme de sa course.

Immédiatement après , commence la régulation en descendant : ainsi rémission de Teau du grand cylindre se ralentit dès qne le piston R , en rétrogradant , atteint le point 6^ , et elle cesse bientôt tout à fait quand la partie â^i^Ts de ce piston s*est entièrement logée dans Tespace 1/&. Mais alors aussi apparaissent dans la tubulure les sommets x' des entailles supérieui*es , et avec elles les premiers filets d'eau motrice; il y a admission : c^est ce qu'exprime la />j7. 0, où le piston P , rais en contact avec la colonne de chute , a com* mencé son ascension. La vitesse, très-petite d'abord, augmente graduellement en raison des sections de débit toujours croissantes que les cannelures présentent successivement à Teau motrice, et se trouve à son maximum quand ces dernières sont entièrement dégagées; le piston R regagne bientôt le bord inférieur de la tubulure, point de départ.

Importance des avantages attachés à une régulation graduée» — On voit par ces détails que le piston régulateur^ disposé eoraiiie il Test, opère dans chacune deses fonctions, tant en oiontant qu'en descendant, d'une manière favorable à la conservation matérielle de 1^ machine, parce qu'il anéantît peu à peu, mais vers la fin de la course seulement, toute la vitesse dont le piston moteur est animé. De là il résulte f]ue la puissance n'agissant jamais d*une manière brusque sur le piston, et pnr co^^éqye^L4llr la ri?sistnnce, ii n'y a p.^s de cïiocs, lorsqu'il s'agit de fiiirc sorlh- de Véial de repos ies masses à mouvo tant solides que liqulilcs : 11 en est ûc même qiumd ces uiass€3C mouvement, ei en particulier la colonne de chute, repren immobilité.

Ces eflFets onL qtK^lque elmse d'analogue à ceuxr|ut 1 des corps élastiques, avec des i-éservolrs d*air ^ i pareille occurence ^niU employas quetrjuefoi^ eL térétdela conserva tiiin de la ma^iiinCf <^t moteur. Ce moyen offic dan^la potique, macbines,de granjs încnnvéïuerits; s en Bavière, et rtmjitacé par lesiii; en œuvre au Hueigoat^ Les bony plus clairement démontrés | dans laquelle il esl tmpo^iiby

manifestation malérielle de ohocs, de conire-conps et de vibrations.

Le réeulateur à pistons, qui sera sans doute partout substitué an robin^ employé dans les anciennes machines, présente encwe un antre avantage : il permet d'avoir un orifice d'admission aussi grand que 1*011 veut, égal du moins en section à la colonne de chute, et par ooDséqflent de diminuer la vitesse de Teau motrice.

Dtmensionê à dfmnerau piston régulateur, — Si le diamètre du piston régulateur proprement dit est arbitraire, iln*en estpas de|mème de sa longueur, non plus que du nombre et des dimensions des cannelures qui le terminent. M. Juncker, se fondant sur les données de ht pratique , estime que la longueur du piston doit être an moins triple de la hauteur de la tubulure, etqu^en général elle doit augmenter, -àe même que le nomfbre «t la profondeur des entailles , avec le veflume des eaux motrices et ta vitesse que Ton veut donner à Tap* pareil.

tia détermination des diamètres du piston d'aide et du manchon qui le surmonte est soumise à des règles pluspositives, et rentre même tout à fait dans le domaine du calcul. Après avoir fixé la vitesse moyenne de la régnlation et airrêté les principales dimensions des pièces qui s'y rapportent, on chercfie et on exprime algébriquement les forces qui >soUicitent le système des pistons, tanten montant qu'en descendant, en tenant compte des résistances dues aux frottements de reau en mouvement, aux étranglements, etc. , qui seront évaluées «n presskm d'eau sur les pistons, et Ton a ainsi deux équations qui peuvent fournir les valeurs des deux inconnues de la question.

H vaut mieux pécher par excès que par défaut dans l'évalnelion des résistances qui sont opposées h la régulation , parce qu'au moyen de petits robinets modérateurs on peut se rendre maître d'une résultante trop grande dans l'un et l'autre sens. 11 n'y a là d'autre inconvénient (fiie celui de dépenser inutilement un peu plus d'eau motrice , mats cette dépense est toujours si petite , relativement à celle qui se i^it dans le cylindre principal , qu'elle peut être négligée. Dans la maditne du Kueignat, pour une consommation d'eau de l>u.oub.^88o faite sous le grand piston , on n'injecte dans le vide annulaire du régulate«r qu'environ 0»»o«**».^|j55^ et une économie de moitié, par exemple, sur cette quantité , sei*ait tout à fait insignifiante.

Moétérateur pour faire varier la course de la machine. — On a vu «omment on pouvait faire varier la course du piston principal , soit -en changeant la distance qui sépare tes deux petites cames fixées 9»r la tige dd^^ soit, ce qui est préféfat)le , en modifiant la vitesse de la régulation. Mais il fallait de plus , pour se rendre parfaitement

maître du jeu de la machine , avoir un moyen de modifier la vitesse de la course du même piston , et de régler par conséquent le nombre des pulsations de la machine. On parvient à ce but au moyen de modérateurs ou valves circulaires Y, Y'' placés dans les tuyaux d^admission et d'émission O, S, et emmanchés sur des axes de rotation verticaux qui traversent les parois supérieures de ces tuyaux. Chacun de ces axes est emprisonné dans une petite boite à cuir W^W^, et porte à son extrémité un secteur denté ^,^, quiengrène avec une vis sans fin munie d^une manivelle. Lorsqu^on veut faire varier la vitesse de la montée du piston P, on tourne la valve Y ; quand c'est au contraire la vitesse de descente qu*il s'agit de modifier , c'est à la valve Y^ du tuyau d'émission que Ton s'adresse. On ferme les valves pour ralentir, et on les ouvre pour accélérer le mouvement^ Celle d'admission était tenue presque entièrement fermée, lorsque M. Juncker a écrit son mémoire, parce que la machine , calculée dans la supposition d'une pompe placée à la profondeur de 230 mètres, ne fonctionnait encore qu'à celle de J70 mètres.

Dispositions accessoires. — Les pièces U et I ont pour objet de limiter en haut et en bas la course du régulateur RJK. Lorsque le manchon K arrive à la limite supérieure de sa course , il serait bien , à la rigueur, arrêté contre le fbnd de la boite à cuir H'^; mais comme les boulons qui le fixent sur le piston d'aide J pourraient se fatiguer et se détériorer à la suite de ces rencontres répétées , il a paru préférable d'arrêter le manchon par son sommet couronné d'un plateau K% contre la traverse d'une potence en fer fixée sur la pièce H''. Cette potence U , pour plus de précaution , est munie d'une boite en tôle , composée de deux parties UU^ pouvant rentrer Tune dans l'autre , dans laquelle se trouve en U^' un matelas élastique en liège.

D'un autre côté, le plateau e^ e^ qui ferme en bas la pièce, porte à son centre un godet 1 toujours plein d'eau , dans lequel vient s'engager une béquille qui se trouve sous le piston R , lorsque celui-ci descend ; l'eau qui s'échappe alors avec peine du godet devient un obstacle assez grand pour amortir sans choc le mouvement du régulateur.

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

sures de prudence que des nécessités; en Bavière, on n*y a pas recours.

LorsquMl est question de remettre la machine en mouvement (après une réparation qui aurait forcé de la vider entièrement) , on éprouverait de la part de Tair contenu dans toutes les parties de Pappareil de grandes contrariétés, si l*on n'avait pas un moyen facile de s*en débarrasser. Deux vis creuses, avec trou latéral, ont été adaptées à €el effet sur le piston moteur, Tune au point P, l'autre, plus petite, et qui n^a pas pu être figurée dans le dessin, sur la tubulure o du cylindre qui renferme les petits pistons pp*. Pour donner à Tair le temps de circuler et de s'échapper autant que possible, on a soin de ne faire arriver Teau motrice que très>lentement ; puis on ferme les orifices aussitôt que cette dernière s'y présente à son tour ; bientôt après la colonne de chute est pleine, mais il fout aussi remplir le tuyau d'émission qui se relève vers la galerie d'écoulement , et dont la communication avec la colonne de chute est interceptée par le piston R. Ce but est atteint au moyen du tube horizontal coudé e' (/?^. 7, PL £f^/], qui porte à son milieu un robinet qui joint le tuyau a^a^Oia au tuyau eie^ , fig.Q; en ouvrant ce dernier, l'eau passe du dessus au dessous du piston R , et pénètre dans la colonne SSi. Ce même tube est utile quand il s'agit de vider la partie de la colonne d'eau qui s'élève au dessus de la galerie d'écoulement.

Enfin, pour compléter la réunion en un même point et sous la main du surveillant, de tous les moyens propres à lui faciliter le maniement de sa machine , on a mis en rapport le tuyau de chute avec la colonne montante d /l(jr. 1 , PL LFIJI, de la pompe d'épuisement qu'il faut toujours remplir d'eau avant de mettre la machine en mouvement.

C'est le tube coudé d e^ qui sert à cet usage; il est adapté en ûi , contre le tuyau montant, et en e^ sous le plateau e^e^ {PL LFl , fig, 6) de la base du régulateur , et un robinet est intercalé entre ces deux points. On vient de voir, à propos du tube horizontal coudé 0^, comment l'eau est amenée dans cet endroit.

On ne parlera ici que pour mémoire de la cage de fer hexagonale que l'on aperçoit sur le haut du cylindre principal ; son objet sera expliqué plus loin.

Garnitures des pistons et des bottes à cuir. — Le piston principal porte deux garnitures différentes ; la première est formée de quatre bandes ou cercles de cuir tirés d'épaisseur , superposés et logés dans une rainure à queue d'hironde pratiquée sur le pourtour du piston ; ces cercles sont ensuite réunis l'un à l'autre au moyen de clous ayant les tètes embreuvées dans l'épaisseur du dernier cuir, dont la saillie sur le corps métallique du piston n'est guère que 0n,0015.

La seconde garniture consiste en une seule plaque ou rondelle de cuir serrée contre te dessous du piston au moyen d'une autre rondelle en cuivre et de 34 boulons. Le bord extérieur du cuir ^ qui dépasse le piston, est retroussé, ambouti d'équerre pour frotter contre la surface intérieure du cylindre , et interdire de la sorte tout passage à Teau. La surface frottante n'a que 0«,020 à O^^OâS de largeur.

La boite à cuir ^ qui est située sous le plateau du fond du cylimire, et que traverse la tige X du piston , est aussi garnie de deux manières. Dans le fond on a placé Tune sur Tautre plusieurs rondelles de cuir bien dressées et exactement circulaires ; vient ensuite un cuir doublement ambouti en forme de gouttière annulaire ayant 0«,0d de profondeur, dont rouverture est tournée vers le piston , et qui est compris entre deux anneaux de cuivre. Ces anneaux sont plans d'un côté , mais pour conserver au cuir la forme qu'on lui a donnée, on les fait courbes sur l'autre face : l'un des anneaux est convexe et entre dans le creux du cuir, l'autre est concave pour le recouvrir; on achève de remplir la boite avec de nouvelles rondelles planes en cuir; enSn le tout est serré par le moyen d'un plateau et de six boulons.

Un mode de garniture semblable a été employé dans la boke il cuir 11'^ du régulateur, dans celles W, W des modérateurs, ainsi que pour le piston d'aide J ; seulement , comme ce dernier est soumis à la pression de l'eau sur ses deux faces , on a intercalé entre elles deux cuirs amboutis en forme de gouttières tournées en sens opposés.

La garniture qui fait la clôture de l'orifice du petit cylindre i est plus simple ; elle est formée d'une seule rondelle de cuir retroussée vers le bas à sa partie médiane de 0'b,01 au plus, et assujettie au moyen d'un couvercle boulonné sur l'oreille du cylindre.

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

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

Ces sortes de garnitures , excellentes sous le rapport de l'imperméabilité, durent extrêmement longtemps, surtout lorsqu'il est pos-

«ibie it*«Dtretenir constamment enduit (1) le corps contre lequellc frottement a lieu , comme c'est le cas du grand cylindre , de la tige de son piston et du manchon K. Dans ces diverses applications les mêmes cuirs ont résisté à un travail non interrompu de plus de trois années, et ne donnent encore aucun signe d'altération ; ceux du [>i$too d'aide ont été usés et renouvelés au bout de deux ans et demi de service. Ces exemples , qui montrent combien le cuir est précieux dans la construction des appareils hydrauliques « témoignent aussi de la perfection des machines sous le rapport du frottement des corps solides entre eux.

11 n'y a dans la machine que deux parties dont l'exécution soit réellement trés-délicate ; c'est d'une part , le système des pistons régulateurs R J Ky etde l'autre celui des pièces H H' H^'. La difficulté consiste à obtenir la coïncidence rigoureuse des axes des divers cylindres dont chacun de ces systèmes se compose, et dans rajustement précis de ces derniers entre eux. On ne saurait trop insister sur la nécessité d'une exécution parfaite, et par conséquent d'une grande liberté de mouvementdans l'appareil régulateur ; c'est une condition absolue du bon effet et de la conservation de la machine.

Pose de la machine. Dispositions d'ensemble, — Les fig. 1 et 3 , PL LFIJI^ représentent les dispositions d'ensemble de la machine à colonne d'eau et des pompes de Huelgoat. Deux machines entièrement semblables sont établies l'une à côté de l'autre, ainsi que l'indique le plan fig, % sur un pont en fonte de fer solidement assis sur des culées en pierre de taille qui reposent elles-mêmes sur deux voûtes inférieures appuyées sur la roche des parois. Je renvoie au mémoire de M. Juncker pour la description détaillée de la pose et des supports de la machine motrice que je me borne à indiquer ici. Les machines ne sont pas placées au niveau de la galerie d'écoulement, mais à 14 mètres en contre-bas de cette galerie, de sorte que l'eau qui a soulevé le piston de la machine motrice, et celui de la pompe d'épuisement solidaire avec le premier, est refoulée par la

(1) La graisse ({ui sert à enduire les cylindres et les tiges en contact avec le cuir, se compose d'un mélange intime fait à feu doux , de

Saindoux C

Suif 5 f Sa consistance doit être celle

flnile d'olive ou huile d« ( du miel,

pied de bœuf. ... 1

chute des pistons etde Tattirail qui les réunit dans un tuyau qui la déverse dans la galerie d'écoulement, à 14 mètres au-dessus de l^orifice d'évacuation de la machine. Les eaux motrices sont amenées par un acqueduc dans un réservoir situé à 60 mètres au dessus du niveau de la galerie d'écoulement; la colonne d'eau motrice qui agit sur les pistons P, pour les soulever, a donc 74 mètres de hauteur verticale , et quand ceux-ci redescendent, ils ont à surmonter la pression d'une colonne d'eau de 14 mètres de hauteur. Lé but de cette disposition des machines motrices en dessous de la galerie d'écoulement a été d'équilibrer en tout ou en partie les poids de l'attirail , dés tiges et des pistons. Ce mode d'équilibration est analogue aux balanciers hydrauliques usités dans le comté de Cornv(rall, qui sont formés de colonnes d'eau contenues dans des tuyaux placés entre les galeries d'écoulement et l'orifice supérieur des puits, et qui agissent par leur pression sur des pistons plongeurs liés aux maîtresses tiges qu'elles équilibrent en partie. Dans chacune des machines dont nous nous occupons, la pression d'une colonne d'eau de 14 mètres de hauteur qui agit sous le piston de la machine, dont la surface est de 0<»- ^^..Wi^ déduction faite de la section de la tige, pendant la chute de ce piston, produit une pression résistante de 11448 kilog.; le poids de l'attirail des tiges en bois et en fer qui lient les pistons de la machine et de la pompe d'épuisement, placée aujourd'hui à la profondeur de 170 mètres, est de 12000 kilog., de sorte que le contre-poids hydraulique est bien approprié au poids de ces tiges. Mais lorsque les pompes seront descendues plus bas, à la profondeur de 250 mètres qu'elles doivent finalement atteindre, les tiges pèseront environ 16.000 kilog. Le contrepoids hydraulique sera trop faible et il sera nécessaire d'équilibrer par un autre moyen, l'excès de poids qui résultera de l'allongement des tiges.

Si l'on avait d'ailleurs un excès de puissance motrice, on pourrait se dispenser d'ajouter ce contre-poids, et retarder la chute de l'attirail par V étranglement du tuyau de décharge.

Les deux machines à colonne d'eau et les deux pompes sont d'ailleurs entièrement indépendantes l'une de l'autre; elles peuvent agir simultanément ou séparément.

Les colonnes de chute 0,, Oj, fig. \ et 2, PL LVJII, s'étendent, à partir de la machine, dans une galerie horizontale M, qui sépare le puits des machines d'un autre puits où ces tuyaux se relèvent verticalement vers le réservoir supérieur, par un coude arrondi de 2'»,45 de rayon. A leur partie supérieure elles s'infléchissent de nouveau pour suivre, sur une longueur d'environ 7 mètres, le sol de la galerie

horizontale dans laquelle se trouve le bassin alimenté par Paqueduc des eaux motrices. Elles traversent ensuite la digue en maçonnerie qui ferme ce bassin du côté du puits de chute, et se recourbent vers le bas dans le bassin où elles débouchent à une profondeur de plusieurs mètres au dessous du niveau de Teau. L'eau motrice entre donc dans la partie supérieure de ces conduites comme dans un siphon, disposition qui a été adoptée afin d'éviter que les corps plus denses que l'eau, qui seraient entraînés dans le bassin par le courant d'eau, malgré les précautions que l'on a d'ailleurs prises pour épurer ces eaux, s'introduisent dans les tuyaux de chute. Ceux-ci ont d'ailleurs au Huelgoat 0»,38d« diamètre intérieur; le piston delà machine ayant un diamètre de 1",038 et une superficie de Oi°f car-,8177, déduction faite de la section de la tige qui est de 0"»> ««r-fOlSS, il en résulte que la vitesse de l'eau, dans les tuyaux de chute, est égal à f^H , un peu plus de 7 fois celle du piston moteur. Au surplus, le diamètre O^'^^ZS des tuyaux de chute n'a été déterminé que parce qu'on avait en magasin des tuyaux de ce calibre dont on a voulu tirer parti.

Tirants ou maîtresses tiges des pompes. » La tige du piston de chacune des machines à colonne d'eau est liée par une longue ligne de tirants au piston d'une pompe unique, établie aujourd'hui à une profondeur de 170 mètres, mais qui sera plus tard descendue jusqu'à 250 mètres au dessous du niveau de la galerie d'écoulement. Ces pompes sont celles dont nous avons donné précédemment le dessin fig. 2, PI. Lir, et la description détaillée. Le piston a 0">,45 de diamètre et 0°>- car, j4 de superficie, déduction faite de la section de la tige. M. Juncker avait le projet de lier le piston de chaque pompe à celui de la machine motrice par une ligne de tirants en fer forgé; mais des motifs particuliers l'ont déterminé à employer pour la première machine, dont la construction était devenue très-urgente, des tirants en bois; les assemblages en trait de Jupiter des pièces de ces tirants sont consolidés par quatre platines en fer appliquées contre les quatre faces du tirant et reliées ensemble deux à deux par treize boulons Les tiges en bois ont des sections décroissantes depuis la machine motrice jusqu'à la pompe; les équarrissages des pièces sont 0»,â7, 0'n,25, 0°',23 et G» ,21. Les épaisseurs correspondantes des platines en fer sont 0^flZ2, 0"i,028, 0<n,024 et 0m,02. La largeur commune de toutes les platines est de 0«,12. Les boulons ont 0'n,04 de diamètre. La longueur des tiges en bois est de 7 mètres entre les milieux de deux joints consécutifs. Ceux-ci ont I mètre de longueur.

Le moyen d'attache de l'attirail avec la tige du piston de la machine, représenté en r, /ï^. 1, PL Lf^Jll, consiste simplement en deux

268 CIIAriTUE X[.

fortes bandes ou mâchoires en fer qni «mbrassent le bout cylindrique de la lige additionnelle X, et sont traversées, de mêiae que celte dernière, par deux clavettes. A leur partie inférieure^ ces haiidessd&t ^Kées contre le premier tirant ide la prewière série, au moyen deeijiq boulons. Deux platines fortement serrées contre les deux autres faces du tirant, ont pour objet d*«mpèclier le iMis de se fendre sous Veikai. des boulons précédents. On s'y est pris de la nènie manière pour assembler 1« dernier tirant d« la quatrièine série avec Textrémité de la tige du piston.

La tige addliionnelle X<est elle-même fixée contre celle du piston, a» moyen d'un manchon d'emboîtement / et d*un double système de clavettes.

Deuxième Mirait : dicdnes en fer, ~ L^attinail en fer est une cliaine analogue à celles qu'on emploie pour les ponts suspendus , mais exécutée avec plus de soin. Elle consiste en un faisceau de quatre tringles ou barres carrées , accouplées deux à deux , de manière à former deux chaines à deux brins parfaitement semblables et juxtaposées, /iV- i à A.PLLX. !

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

Les articulations correspondantes des deux demi-diaînes sont réunies par leurs milieux , au moyen de deux petites brides en fer que traversent deux boulons bb , fig. 2 et 4. De cette manière , ces chaines ne peuvent plus s'écarter , sans cependant former un seul tout entièrement invariable ; elles conservent au contraire l'utile faculté de pouvoir glisser un peu l'une sur l'autre dans le sens de U longueur, quand on a laissé un jeu convenable au bridage qui les réunit.

diacun de ces doubles nœuds , indépendamment des huit tringles, opposées quatre à quatre , qui y aboutissent, comprend denc six platines traversées trois à trois par quatre boulons principaux et par éenxpAlits boulons que réunissent deux brides.

Tioutes lesmaÂlles, sauf les deux extrêmes qui^nt à se raccorder avec les tiges des pistons, ont la même longueur de ô^fiùo comptée de milieu en milieu de deux nœuds consécutifs. Elles sont divisées en quatre séries ; dans ia première, la plus élevée de la chaîne , les tringles auront 0">,O49 d'équarrissage: cette dimension ne sera plus <jue de û>n,047 pour la seconde, O'»,045:pour la troisième cl O%043 pour la quatrième. Les platines et boulons des nœuds suivent un

ÉPUISEMENT DES EiUX DES MINES. 2G0

décroisMUMiit aaaiofpie; ainsi les Innilons principaux ont respecli* remetit Oin,049 , a»,M7, 0»»,(M5 , 0m,43 de diamètre: toutefois les petils heolons et leurs brides oonsenrent partout la même grosseirr.

tes nœuds des dnq dernières maifles de la quatrième série diffèrent des antres , en ce quMIs ne sont point articulés. Les fêtes des tringles y sont carrées ou plutôt terminées carrément , et elles sont maintenues fixes entre les platines , au moyen d*nn système de clavettes à talons qui remplace en même temps les petits boulons et brides des autres joints , et procure à cette partie de la chaîne la rigidité aéeessaire. Ce noeud est représenté en D, /V^. 5 , PL LX,

Les boucles d*as8emblage des mailles extrêmes avec les tiges des pistons ne demandent aucune explication, quand on a jeté les yeux sur les flg. 5 et6 , PL LX^^(m\t la boucle inférieure, et sur les fig. 1 et 2, en ce qui concerne le moyen d^altacbe supérieur R.

Une cbalne comme celle qui vient d'être décrite n'offre dans sa construction qu'une seule difficulté un peu sérieuse : c'est d'être organisée de manière que ses quatre brins soient toujours également tendus durant le travail, ou, en d'autres termes, qu'ils soient solidaires dans le partage de la résistance à l'effort qui leur est opposé.

Nécessité et difficulté <Vune tension égale. — Cette égalité de tension ne pouvant être que la conséquence de la parfaite exécution de toutes les parties dont la chaîne se compose, les recommandations suivantes furent faites au fabricant qui en avait été chargé (1):

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

2o Après avoir ensuite placé les unes sur les autres les pièces semblables de chaqtie série (tringles ou platines) , on passera un alésoir dans les trous correspondants , jusqu'à ce qu'ils ne forment plus qu'une même surface cylindrique continue du diamètre voulu ;

5« Les boulons principaux seront tournés et bien calibrés aussi , pour remplir très-exactement, et dans toute leur longueur, les espaces cylindriques formés parles trous des têtes delringles el des platines qu'ils traversent.

Indépendamment de ces soins et de plusieurs autres moins importants et inutiles à rapporter ici , on se ménagea la faculté de remé-

(1) M.E. Martin, de FourchambauU, (Nièvre).

dter par les boucles de suspension à une légère inégalité de longueur qui pourrait exister entre les deux demi-chaines au moment de la pose. Enfin , on compta aussi un peu sur la nature très-extensible da ter dit à cdhles , demandé pour la construction de la chaîne , comme moyen de racheter les derniers petits défauts d*ajustement.

La chaîne, quant à ses dimensions, dans le sens transversal, fût calculée dans la supposition que chaque centimètre carré de section serait habituellement chargé de 550 kilogrammes ; mais elle fût soumise aussi à la condition de supporter une traction d^épreuve équivalente à 1,500 kilogrammes par centimètre carré, continuée pendant douze heures consécutives , et qui ne devait point altérer rélasticité du fer.

Tuyau montant des pompes, — Le tuyau montant de chacune des pompes qui commence à la pièce 12 , fig. 2, PL Liy , et s'élève jus* qu'à la galerie d'écoulement, se compose de parties en fonle. Ces colonnes sont verticales jusqu'auprès des machines d'épuisement. Ici, il a fallu les courber pour éviter les tubulures de la machine. Chaque colonne se termine par un dégorgeoir Ûi , fig, 1 , PL LFllî, qui verse l'eau dans la galerie d'écoulement. Les tuyaux de la colonne ascensionnelle ont depuis le fond jusqu'à 61™ au dessus de la galerie d'écoulement ,2in,30 de long et 0^,275 de diamètre intérieur. Quant à l'épaisseur, ils sont divisés en cinq séries, de sorte que l'épaisseur qui est pour les tuyaux inférieurs de 0*°,056 devient successivement égale à 0",048 , 0™,04 , On»,032 , 0m,024 . Les 61 derniers mètres sont formés de tuyaux de 2m,60 de long , 0ni,38 de diamètre intérieur , et0m,027 d'épaisseur que l'on a utilisé, parce qu'ils existaient en magasin.

Joints des colonnes de tuyaux, — Les joinl^ont généralement à brides avec emboîtement, ou avec interposition >^s manchons en cuivre que nous avons déjà décrits et qui sont représentés /ïj^r. 6, 7 et 8 , PL llf^. Les joints à brides , avec ou sans emballement , sont rendus étanches au moyen de tresses plates en chanvr^ , préalablement imbibées d'huile siccative et couvertes sur les deux faces d'une couche de mastic composé d'huile de lin siccative , de c'haux vive et de chanvre haché , que l'on interpose entre les brides, ^inq joints compensateurs avec garnitures en cuir semblables à celiii qui est au dessus de la chapelle, fig. 2. PL LIF^ sont interposés dans chaque colonne ascensionnelle de 170 mètres de hauteur. V

Déchet de la pompe, — - M. Juncker a constaté que la pompe en bon état versait à l'orifice supérieur de la colonne ascensionnelle un

volume d'eau qui ne difiFérait que de 1/30 du volume engendré par Texcursiondu piston.

Précautions prises contre la rupture de la tige des pompes» — J« renvoie au mémoire de M. Juncker pour la description des supports de la machine motrice , des pompes , des tuyaux de chute et d'ascension y ainsi que pour les détails relatifs aux soins que Ton a pris pour Pépuration des eaux qui pénètrent dans la machine et dans la pompe. J'ai déjà indiqué , dans la première partie de ce chapitre , le moyen auquel on a eu recours pour amortir la vitesse de la tige des pompes, et prévenir les dégâts qu'occasionnerait la chute de cette tige, si elle venait à se rompre. Dans ce cas, le piston P de la machine motrice serait repoussé de bas en haut par toute la pression de' la colonne motrice, ou delà colonne de décharge , suivant que Taccident arriverait pendant la montée, ou pendant la descente de ce piston. Au lieu de chercher à l'arrêter dans son mouvement ascensionnel, par un obstacle invincible, on a disposé les choses de manière à lui permettre de sortir du cylindre par la partie supérieure. A cetefiPet, on a surmonté celui-ci d'une sorte de cage formé de six montants en fer,^./ï^. 6, PI, Ln, reliés à leur partie supérieure par un cercle y. Cette cage guiderait le piston dans son excursion hors du cylindre; elle est surmontée d'une charpente qui forme une dernière barrière opposée à l'ascension du piston. On a d'ailleurs suffisamment prolongé la tige du piston pour que le manchon d'assemblage / ne puisse pas venir frapper la boite à cuir adaptée au fond du cylindre. Ainsi , si la tige des pompes se rompait, l'eau contenue dans les tuyaux de chute ou dans ceux de décharge , tomberait dans la mine. On mettrait obstacle à l'affluence ultérieure de l'eau motrice dans la mine , en fermant aussitôt un clapet adapté à l'orifice supérieur du tuyau de chute.Des précautions ont même été prises pour qu'en cas de négligence de l'ouvrier chargé de ce soin , la colonne de chute cessât d'être alimentée , après que le niveau de l'eau se serait abaissé d'une certaine quantité dans le réservoir supérieur. Le travail utile de la chute d'eau n'a pu être constaté par la raison que , la puissance totale ayant été jusqu'ici très-supérieure au travail résistant correspondant à l'élévation des eaux affluentes dans le fond de la mine , on a dû modérer l'action de l'eau sur le piston moteur, en rétrécissant considérablement au moyen de la valve VW , fig, 6, PL Lri, le passage des eaux motrices. Le travail utile ne s'est ainsi élevé qu'à 0,45 du travail moteur dépensé. M. Juncker estime que ce rapport s'élèvera à 0,646, lorsque la machine sera complète, et cette prévision est justifiée par les résultats obtenus des ma-

27^2 CHAPITRE Xî.

chines à colonne d>au établies en Bavière par M. de Relchenbdch , au Harlz, àFreyberg et enHongrie, par divers ingénlciHrftaMeïnaBds. La \itesse qn'îl attribue aux pistons des raaebinea et des pompes fonctionnant régulièrement est de 0n»,30 par seconde à la montée et de O'nJO par seconde à la descente. Cette dernière vitesse est déterminée par Texcès du poids de Tatlirail des liges et des pistons sur la colonne d'eau soulevée par le piston de la machine, et sur les autres contre-poids.

Machines à vapeur.— On peut employcr,pour mouvoirdes pompes, des machines à vapeur de constructions diverses , à simple ou à double efFet. tes machines à simple effet , à moyenne pression , à détente et à condenseur , avec les derniers perfectionnements qui y ont été introduits dans le comté de Cornwall , ont une si grande supériorité sur toutes les autres machines d'épuisement, que J'en donnerai ici une description détaillée.

Chaudières. — La PI. LIX représente la machine de 80 ponces anglais de diamètre (2«n,032), établie sur un des puits des Consolidated mines, près Redruth, dans le comté de Cornwall. Elle peut recevoir la vapeur de trois chaudières qui ne sont en activité à la fois que dans le cas où la machine doit fonctionner avec toute sa puissance. Chacune de ces chaudières consiste en un cylindre en tôle, avec un tube intérieur dans lequel est placée la grille. La longueur commune de la chaudière et du tube est de 10<*,975. Le diamètre de la chaudière est extérieurement de â^.lSS. L'épaisseur de la tôle est del î millimètres. La dislance du bas du tube, au bas de la chaudière , est de 0«,203. Le tube a 1«,22 de diamètre. La grille placée à la partie antérieure s'étend sur une longueur de 1»,23; à Textréraité de la grille, un mur en briques ferme la partie inférieui'e du tube , et s'élève jusqu'à G™ ,25 de l'arête supérieure du cylindre. La flamme et l'air chaud passent par cet étranglement, parcourent toute la longueur du tube , reviennent sur le devant de la chaudière , en passant par dessous celle-ci dans un conduit qui a l^jâS de large sur 0m,51 de hauteur , s'en retournent ensuite , par des carneaux latéraux, à la cheminée placée sur le derrière. La partie du tube qui con^ tient la grille est tenue fermée par une porte à bascule , que le chauf^ feur soulève seulement lorsqu'il doit charger. De cette manière, tout l'air nécessaire à la combustion entre par le cendrier, et traverse la grille. La cheminée unique qui reçoit la fumée des trois chaudières est une tour conique peu élevée, mais dont la section est considérable. Il parait que les ingénieurs anglais ont reconnu que des chaudières cylindriques , sans tube intérieur et même sans carneaux

latéraux , éUienl à peu près aussi favorables à Péconomie du combustible que les chaudières à tube intérieur. Telle est du moios ropinioH de M. John Taylor , dans les ateliers duquel a été construite la machine récemment élablie sur la mine de lignite du rocher bleu (Bouclies*du-Rhône.) Je reviens à la machine des Consolidated mines^ me réservant de donner plus tard d'aulres détails sur les chaudières à vapeur.

Ensemble de la machine, — La fig. l , PI. HX ^ est une élévation de la machine. La fiÇ' ^ «n est le plan. Ces figures font voir la disposition du cylindre , du balancier , de la maîtresse tige des pompes, des soupapes, des pompes à air et de la pompe alimentaire.

La fig,7 , PI. LX ^ est un plan horizontal du cylindre et des soupapes qui règlent l'admission de la vapeur ; on y a supprimé toutes les autres pièces de la machine , notamment celles qui déterminent le jeu des soupes.

La fig, 8 , PL LX ^ est une section du cylindre et du piston de la machine , par un plan vertical passant par Taxe du cylindre.

Les fig. 9 , 10 et 11 , sont des coupes, par des plans verticaux, des soupapes de la machine. Elles indiquent la forme et les dimensions de ces pièces.

Afin de ne pas trop surcharger les fig. lei'3i, PL LIX, nous n'avons point mis de lettres sur les parties de l'appareil qui n^ofi^rent aucune particularité remarquable. Ainsi on distinguera les pièces du parallélogramme à Tangle duquel est attachée la tige du piston. La poutrelle P, qui règle Tintroduelion de la vapeur et le jeu des soupapes , est également attachée à un point qui décrit une ligne verticale. Ces dispositions ne diffèrent en rien de celles qui sont gêné* ralement connues et adoptées.

Les mêmes lettres désignent d'ailleurs les mêmes objets sur les fig, 1 et 2 , PL LIX, a. Boite contenant une soupape dont Touverture reste constante pendant le jeu de la machine, fille porte le nom degoverfwr valve., soupape modératrice; elle est analogue aux sou* papes à gorge qui, dans les machines à rotation, sont ordinairement liées à un pendule conique. La coupe de la soupape , contenue dans cette boite , se voit fig, 10, PL LX , en a. Bile est à la disposition du machiniste ^ qui peut la soulever plus ou moins.

b. Botte de la soupape d'admission dite top sleam valve , intermé> diaire entre la soupape modératrice et le haut du cylindre. Cette boite est en communication avec a , ainsi que l'indique la coupe verticale y /7^. lO , PL LX, qui montre la forme de la soupape-

c. Boite de la soupape d'équilibre , eqmlibrium valve. Elle est TOME m. 18

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placée à la partie supérieure d'un tuyau T , qui communique avec le bas, et est elle-même en communication avec le haut du cylindre. Lorsque la soupape qu'elle renferme est ouverte , les deux parties du cylindre séparées par le piston sont mises en communication par le tuyau T. La fig, 9 , PL LX , est une coupe verticale de la boîte, de la soupape d'équilibre et du tuyau T.

E. Boîte de la soupape d'exbaustion , exhaustion valve ; l'intérieur de cette boite communique avec le bas du cylindre , et lorsque la soupape est ouverte , le bas du cylindre est mis en communication avec le condenseur H, par l'Intermédiaire du tuyau T^. La/^. 11, PL LX y est une section verticale de la boîte et de la soupape qui y est contenue.

R R. Pompes à air. La machine en a deux , ainsi qu'on le voit sur le plan , fig. 2 , PL LIX,

S. Portion de la maîtresse tige des pompes.