TOME m

hauteur des cuveaux. Quand cela est nécessaire ^ les ouvriers appliqués à la manivelle sont placés sur un plancher établi à la hauteur convenable au dessus du sol.

On place souvent quatre hommes au tour, deux à chaque manivelle, et Ton charge alors les cuveaux d*un poids d*environ 100 kilogrammes. Lorsque le tour est à plusieurs hommes, on place quelquefois sur son axe un volant , ou bien 5 ou 4 masses de poids égaux , fixées à l'extrémité d'autant de rayons de longueur égale, et formant entre eux des angles égaux.

Effort et travail utile des homfnes appliqués à la manivelle. — Coulomb conclut de quelques observations qu'il a recueillies, que Teffbrt d'un homme appliqué à la manivelle est moyennement de 7 kilogrammes, cet effort étant estimé tangenliellement à la circonférence décrite par la poignée de la manivelle. M. Navier admet que cet effort moyen s'élève à 8 kilogrammes, la vitesse de la manivelle étant de 0°^.75 par seconde. Il évalue à 172.800 kilogrammes élevés à un mètre de hauteur, le travail utile d'un homme appliqué à la manivelle.

Dans les travaux des mines, le travail des hommes appliqués à des tours étant coupé par des intervalles de repos , l'effort moyen exercé pendant la durée du travail effectif, sur la poignée de la manivelle est ffénéralement supérieur aux évaluations de Coulomb et Navier, et peut être estimé à 12 kilogrammes environ. On calculera, en panstitt de cette règle, le rapport à établirentre les rayons du tour et des manivelles, d'après le poids du contenu des cuveaux et le nombre d'ouvriers. Par exemple , pour un tour à 4 hommes , et des cuveaux chargés de 100 kilogrammes , ce rapport devra èlre égal à 48/100«*. Si le rayon des manivelles est de <0 centimètres , celui du tour sera de 19 centimètres, que l'on réduira, dans la pratique, à 17 ou 18, pour tenir compte de l'épaisseur de la corde. Qtiarrt au travail utile journalier des hommes employés de cette manière , il varie , d'après de nombreuses observations recueillies dans les mines par M. BSbert, et qui ont été publiées dans l'archive de M. Karsten et les Annales des mines, t. TIll , p. 455, de 90.000 à 180.000 kilogrammes élevés à un mètre. Le premier résultat doit être regardé comme exceptionnel; avec un tour bien disposé, on peut exiger de chaque ouvrier un travail utile d'environ 150.000 kilogrammes élevés à un mètre, ce qui est le résultat moyen des observations de M. Bôbert.

Houes à chevilles, — Lorsque les masses que l'on veut élever sont très-considérables et ne doivent pas être divisées , comme dans des carrières de pierres de taille, on emploie , au lieu dn treuH à

manivelles , une roue d'un grand diamètre , dont la lirconfércnce est garnie de chevilles, he&fig.o et A^Pl.XXXlf^ ^ représentent une des roues à chevilles établies sur les nombreuses carrières de pierres à bâtir qui existent dans les plaines de Hontrouge et Yaugirard , au sud de Paris. Les lignes A A représentent la section des parois du puits qui est circulaire.

Les deux montants verticaux en bois, sur lesquels le tour de la roue à chevilles est posé , sont maintenus chacun par trois arcs-boutants disposés dans deux plans rectangulaires. L*un deux est garni de chevilles qui permettent à Touvrler de monter , pour aller visiter les paliers de Tarbre.

E est une échelle verticale , formée d'une simple tige en bois traversée par des chevilles en fer , qui est suspendue par une chaîne à l*un des supports verticaux de la rotie.

tt fi^.Z est un petit toit mobile en planches , p6Hé sur des supports particuliers ss ; il sert à abriter le câble pendant la mauvaise saison , et en général quand les travaux de la carrière sont suspendus.

La roue est installée sur une plate-forme , dont le plan est assez élevé au dessus du sol, pour faciliter le chargement des pierres extraites , sur les charrettes qui viennent s^acculer sur un point de sori contour.

tin câble unique s'enroule sur le tour.

L'on élève , avec ces engins, des pierres qui pèsent jusqu'à 5,000 kilogrammes, dans des puits dont la profondeur varie de 10 à 50 mètres. Lorsque l'on veut élever les pierres extraites, les ouvriers sortent de la carrière et agissent sur les chevilles de la roue, en nombre suffisant pour mettre la charge en mouvement. Les uns sont près du bas de la roue , tandis que d'autres sont montés jusques à la hauteur de l'axe , et même au dessus. Ces roues ne sont pas généralement munies de freins , et il arrive assez souvent des accidents très-graves , soit par suite d'une rupture du câble , soit parce que quelques-uns des ouvriers venant à abandonner maladroitement la roue , le poids des autres ne suffît plus pour empêcher un mouvement rétrograde et très-accéléré de la machine. Dans l'un et l'autre cas, les ouvriers peuvent être projetés dans le mouvement de la roue, et sont alors très-grièvement blessés.

Freins des roues à chevilles. ^ Il serait possible de prévenir ces accidents en adaptant aux roues à chevilles des freins , qui seraient serrés, soit par un homme chargé d'y veiller, soit par un méca-

oisme particulier qui fbncUonnerait par suite de la rupture du câble, ou d*uii mouvement rétrograde de la roue.

Nous avons représenté sur les /ig, 5 et 4 , PL XXXI f^ , un mécanisme qui nous parait propre à remplir ce but.

Un anneau circulaire de â mètres de diamètre environ est appliqué sur la face extérieure de la roue à chevilles, et ^\é sur les quatre grandes traverses qui lient la roue à son arbre. Cet anneau est embrassé par un frein formé d'une bande de fer plate courbée circulairement , garnie à Tintérieur de morceaux de bois découpés , comme le sont les freins des treuils ordinaires. Celte bande est attachée par une extrémité à un boulon en fer tixé au support vertical de la roue; la seconde extrémité est liée à une barre de fer ou levier tournant autour du même boulon. Ce levier est amené par une inflexion près du montant vertical de la roue; à celui-ci est fixée une barre de fer courbée circulairemeni , et percée de trous dans lesquels on peut insérer une cheville qui soutiendra le levier dans la position convenable pour tenir le frein serré ou desserré. Si on veut faire manœuvrer le levier à la main par un ouvrier qui serait chargé de ce soin , ces dispositions suffisent. En donnant 1 mètre de longueur total au levier, la bande du frein pourra élre attachée à 0"',10 du point d'appui , et un seul homme agissant à l'extrémité d'un bras de levier décuple exercera facilement, pendant quelques instants ^ un efiPort de 60 kilogrammes , équivalent à une traction directe de 600 kilogrammes sur l'extrémité de la bande du frein ; cela sera trèssuffisant pour ralentir et arrêter finalement le mouvement de la roue , en cas d'accident. En effet , les hommes agissant sur les chevilles au nombre de 6 à 8 au plus , n'exercent pas ensemble un effort de plus de 200 kilogr. estimé tangentiellement à la roue qui a 5 mètres de rayon. Le moment de cet effort n'excède donc pas 1000 , et le moment des frottements développés par l'action du frein sur une circonférence d'un mètre de rayon , sous une traction directe de 600 kilogrammes , est bien plus considérable que cela.

Si l'on veut que le frein se serre de lui-même par un moyen mécanique , dans le cas où le câble viendrait à rompre , ou dans celui où la roue prendrait un mouvement rétrograde , il faudra faire usage d'un mécanisme particulier. Les fig. 3 et 4 , PL XXXIV ^ représentent un de ceux qu'on pourrait employer : L est l'extrémité du levier du frein : t une corde attachée en x au levier L , et s'enroulant autour d'un treuil T chargé d'un poids g de 80 à 100 kilogrammes. Sur l'axe du treuil est une roue à déclic r, qui peut être retenue par un crochet ou encliquetage C , tournant autour du boulon o. En

EXTRACTJON DES miNERÀIS. 55

appuyant sur le manche N du crochet , le treuil T devient libre : Il est entraîné par le poids q dont Taction serre le frein en tirant la corde t. Il suffit donc que , par suite de la rupture du câble, ou du mouvement rétrograde de la roue , quelque chose vienne appuyer sur le manche N. Pour obtenir le décrochement par TefFet du mouvement rétrograde de la roue , il suffit de prolonger ce manche par une partie recourbée </, articulée en ^, de telle façon que Tangle y puisse diminuer sans pouvoir augmenter , et d*alonger la partie d de telle sorte , qu^elle vienne passer entre les chevilles de la roue qui la choqueront dans le sens zv quand la roue aura le mouvement direct , et dans le sens inverse quand la roue aura le mouvement rétrograde. Il est évident que, dans ce second cas, le déclic sera soulevé , et que le décrochement aura lieu.

Pour obtenir le décrochement par l'effet de la rupture du câble , il suffirait qu'au moment où le càble viendrait à rompre , quelque chose vint pousser ou tirer la partie N du manche dans le sens convenable pour opérer le décrochement. M. Freire , architecte à Paris, a proposé de faire appuyer sur le câble pendant l'ascension des pierres , un rouleau horizontal monté sur un châssis en fer, qui tournerait autour d'un a.ve horizontal placé au niveau du sol. Si le câble venait à rompre , le châssis qui est appuyé sur lui se renverserait , entraîné par le poids du rouleau , et pourrait produire le décrochement au moyen d'un renvoi de mouvement , facile à imaginer , qui viendrait tirer le manche N de haut en bas. Au surplus, la rupture du câble donne lieu ordinairement â des accidents beaucoup moins graves que le recul de la roue occasionné par la prépondérance du fardeau soulevé , parce que dans le premier cas , la vitesse de la roue qui ne peut prendre qu'un mouvement oscillatoire se ralentit bientôt. Quand les pierres sont arrivées au dessus du plan de l'orifice du puits , on couvre celui-ci de forts madriers en bois de sapin ou de chêne , sur lesquels on laisse redescendre les pierres , que l'on pousse ensuite à l'aide de rouleaux sur la plate-forme environnante.

Les roues à chevilles conviennent parfaitement aux carrières exploitées par puits , et qui produisent des pierres de taille très-volumineuses et lourdes. L'extraction se fait pendant peu d'instants de la journée; la plupart des ouvriers de la carrière agissent, dans ces moments là , sur les chevilles de la roue, et vont ensuite reprendre leurs travaux au fond de la carrière. Il est évident que , dans de pareilles circonstances, l'usage des roues à chevilles est beaucoup plus avantageux que ne le serait celui d'une machine à vapeur ou de chevaux.

Les roues à chevilles sont d^ailleurs fréquemment usitées pour îles manœuvres de force , telles que le relèvement des pompes placées dans les puits forés pour Texploifation du sel gemme par dissolation* ou dans des puits d*épuisement , le relèvement des outils ou des tuyaux de sondage , etc.

Travail des komtnes agissant sur des roues à chevilles. — Ces machines prêtant guère usitées dans les travaux de mines on de carrières , que pour des manœuvres de f6rce momentanées, nous n^r vons pas d^observations qui puissent nous permettre d'évaluer le travail utile journalier des hommes employés de cette manière. Il y a lieu de croire qu'il serait considérable, parce que rhomme agissant sur les chevilles de la roue est à peu près dans le même cas qu'un homme qui monterait à vide un escalier, une échelle ou une rampe. Or il résulte des observations de Coulomb que , lorsque la force musculaire de Thomme est employée à élever son propre poids, le travail qui en résulte est beaucoup plus grand que celui que Van obtient de Phomme employé de toute autre manière.

M. Navier évalue l'effort moyen d'un homme agissant sur une roue à chevilles, à la hauteur de son axe, à 60 kilogrammes , avec une vitesse de0»,15 par seconde, et la quantité de travail développée dans un jour à 259 tonnes élevées à 1 mètre de hauteur verticale.

Si l'homme agit vers le bas du tambour ou de la roue à chevilles, la pression est évaluée par le même auteur à 13 kilogrammes , avec une vitesse de 0«,70 par seconde , et la quantité de travail journalier développée à 351 tonnes éleyées à 1 mètre.

Circonstances où Von peut utiliser directement le poids des hommes pour l'estractton des minerais. — De ce que l'homme élevant son propre poids sur une rampe ou un escalier , fournit une plus grande quantité de travail journalier , que lorsqu'il agit de toute autre manière , en poussant ou tirant sur des machines. Coulomb a conclu que la manière la plus avantageuse d'utiliser la force de l'homme , pour l'élévation des fardeaux , serait de le placer sur une plate-forme ou dans une tonne descendante, liée par une corde passant sur un tour ou une poulie de renvoi à une tonne ascendante, et portant les matériaux à élever. L'homme arrivé au niveau d'où les matières sont extraites, remonterait par une échelle ou une rampe, pour se placer sur la plate-forme ou tonne arrivée au niveau supérieur, et redescendrait sur celle-ci , en faisant équilibre par son poids aux matériaux placés sur l'autre.

J^ai eu roccasioo de vérifier , dans l'exploitation d'une mine de houille du département de la Loire , l'exactitude du principe de (k>u-

lomb. Cinq hommes étaient employés à extraire de la houille du fond d*un puits vertical de petite profondeur , au moyen d*un tour à manivelles. Le contenu de chaque cuveau pesait à peu près 120 kilogrammes. Une galerie inclinée venant du jour aboutissait près du pied du puits vertical. Je donnai Tordre à Tun des ouvriers employés au tour de se placer chaque fois , dans le cuveau vide descendant , et de remonter au jour pendant que Ton viderait le cuveau plein, et qu^on remplirait le cuveau vide au bas du puits , pour se remettre dans le cuveau suivant. Je pus ainsi faire avec 5 hommes le travail auquel j*employais précédemment 5 ouvriers. L'opération continua pendant plusieurs jours , et jusqu'à ce que Textraclion fut terminée. Je doit ajouter que la tache de Pouvrier chargé de descendre dans les cuveaux vides et de remonter au jour par la rampe, était beaucoup plus pénible que celle de ses camarades. Aussi se remplaçaientils mutuellement pour la remplir, et cela d'heure en heure, de façon que chacun d'eux travaillait pendant deux heures aux manivelles du tour , et pendant une heure à monter la rampe , pour redescendre dans les cuveaux.

Cabestans ou haritels, — Lorque les quantités de matières à extraire sont considérables, l'extraction s'opère au moyen de machines dites baritels, et qui sont mises en mouvement par des chevaux, des roues hydrauliques , ou des machines à vapeur.

Baritel à chevaux. —■ Le baritel à chevaux consiste toujours en un cabestan vertical, dont l'arbre porte un tambour d'un assez grand diamètre ; deux câbles s'enveloppent en sens inverse l'un de l'autre sur ce tambour , et vont passer sur de grandes poulies ou molettes supportées par une charpente établie au dessus du puits, dans lequel se meuvent les tonnes attachées à l'extrémité des câbles; l'une d'elles monte et son câble s'enveloppe autour du tambour, tandis que l'autre descend et que son câble se développe.

La PL XYJTA^ représente un baritel à chevaux, tels qu'ils sont le plus ordinairement établis sur les mines de houille du département de la Loire, où on leur donne le nom de vargue, La fig. 1 est une section de la machine et de la charpente des molettes par un })1an vertical.

La fig. 2 est une projection sur un plan horizontal de la charpente des molettes, du puits et de la demi-lune, au pied de laquelle on verse le contenu des tonnes. La fig. ^ est une section de l'arbre du tambour et du hangar en planches qui le recouvre, par un plan vertical perpendiculaire à cehii Je la fig. 1. La fig. A représente une projection horizontale de la charpente sur laquelle sont fixées les douves

du tambour. Les /^. 5, 6 et 7 montrent la pierre sur laquelle est posé le pivot de Parbre vertical, ce pivot et la crapaudine sur laquelle il tourne.

On remarquera dans ces figures les détails suivants: MM muraillement circulaire du puits, qui s'élève à Sou 3 mètres au dessus du sol naturel , dont le niveau est en L.

A A portion de mur circulaire qui se relie aux murs de souienement droits m, m^ Le mur circulaire A A concentrique au murailleaaeAl du puits, s*appellela demi-lune. L^intervalle compris entre ce mur et celui du puits, est rempli par des déblais , jusqu^au niveau du sel du hangar qui couvre le manège.

pp plan incliné le long duquel coulent les tonnes , quand elles s^approchent de ToriSce du puits.

PP plancher qui s'étend jusqu^au bord de la demi-lune, et recouvre un segment du puits. Les tonnes sont tirées sur ce plancher, pour être renversées et vidées au bas de la demi-lune, ou à rextrémlté du tas de houille menue dont elle est bientôt entourée.

S , S^ semelles sur lesquelles sont assemblées à tenon et mortaise les quatre montants verticaux de la charpente des molettes. Ces quatre montants sont reliés par des madriers fixés au moyen de boulons à vis.

E , E' châssis sur lesquels reposent les poulies ou molettes k, k'. Ils sont posés à des niveaux différents , et portés par des traverses horizontales T , T' assemblées avec les montants verticaux et arc-boutées par des jambes de force j , j.

Les poulies sont ordinairement en fonte. Elles doivent être placées dans des plans verticaux, tangents au tambour; les tangentes verticales à ces poulies sont contenues dans le plan vertical passant par Taxe du puits , et perpendiculaire à Taxe de la demi-lune. Les tangentes horizontales supérieures sont à des niveaux différents, et doivent aboutir vers le milieu de la hauteur des parties inférieure et supérieure du tambour. Le tambour est formé de douves ou planches d'environ 0«,12 de largeur clouées sur les contours de trois couronnes en bois. Celles-ci sont représentées en plan dans la fig. 4, PL XXX r, qui montre également comment chacune de ces couronnes est supportée et liée à Tarbre vertical.

Les bras qui portent la couronne inférieure et la couronne intermédiaire sont prolongés au delà de la surface du tambour, et Ton peut clouer sur ces prolongements des planches découpées circulairement , pour former un rebord qui prévient la chute des câbles.

U , U est une pièce dite sommier, qui repose par une extrémité sur

la charpente des molettes, et par Tautre sur un poteau vertieal érigé à Textrémité du haoï^ar, et soutenu par des jaiBl»es de forée.

V, V sont les leviers ou bras k Textréinité desquels agissent les chevaux, qui sont attelés à des palonniers R et R' portés par les pièces de bois 0, Q\ qu'on appelle les poupées. Les bras sont suffisamment élevés au dessus du sol pour que les chevaux puissent passer dessous. Les palonniers R et R' sont suspendus aux poupées Q , Q^ par un boulon autour duquel ils peuvent tourner librement.

2r, or^ sont des chambrières qui sont ordinairement relevées i et qu'on laisse tomber, lorsque la tonne suspendue à Tun des câbles doit être arrêtée à une hauteur déterminée dans le puits. Les extrémités de ces chambrières se fichent dans le sol, et format arrêt, ce qui permet aux chevaux de se reposer.

L'arbre vertical du tambour porte sur une crapaudine, par un pivot fixé à sa basé. II est retenu à son extrémité supérieure par un tourillon, qui tourne dans la cavité cylindrique, formée par la réunion de deux pièces de bois fixées sur un des côtés du sommier, au moyen de boulons à vis.

La crapaudine en fonte est posée habituellement sur un cube en pierre de taille. Les fig. 5 , 6 et 7 , PL XXX f^ , font voir le détail de cette pierre, du pivot et de la crapaudine. On remarquera que le pivot est terminé par une partie prismatique à base carrée, qui <se loge dans une cavité de même forme ménagée dans une pièce en fer forgé ou en fonte, qui est invariablement fixée à Tarbre. La fig. 7 représente la section de cette pièce par un plan horizontal. L'arbre est taillé, pour la recevoir, suivant un plan diamétral. La pièce est logée dans l'entaille , où elle est calée au moyen de coins en bois que l'on enfonce, après avoir mis en place de forts cercles en fer fbrgé. La face supérieure de la pierre est entaillée. On y a creusé un petit canal rectangulaire, dans le fond duquel on loge une pièce de bois ^, sur laquelle est posée la crapaudine en fonte w.

Quand le pivot ou la crapaudine sont usés et que l'on veut les changer, il suffit de faire porter l'arbre sur la pierre, au moyen de cales en bois que Ton chasse au dessous de l'arbre , puis on chasse la cale en bois 2, au moyen d'un repoussoir en fer que l'on introduit par le trou ^ ; la crapaudine tombe alors au fond du petit canal, et le pivot se détache seul de l'arbre, ou en est détaché facilement avec la main. On peut le remplacer par un autre, ainsi que la crapaudine, en peu de temps et sans difficulté.

Le petit canal rectangulaire contenant la crapaudine peut être fermé quelque part par une planche «f, «, dont les bords glissent

58 CUAPITRE X.

dans des eolaillcs praU<|uées dans les joues du canal. La cavité en arrière de celte planche, où est placée la crapaudine, est maintenue remplie d*eau ou d*un corps gras, pour prévenir le trop grand échaulfèment du pivot, on le lubréfier. Sans les mines des environs de Saint-Etienne, on se borne liabitueUement k entretenir de Teau autour de la crapaudine et du pivot, sans employer de graisse.

F, F' sont deux pièces de bois destinées à servir de frein au besoin. Elles comprennent entre elles un cercle en bois , fixé au dessous du tambour, et dont elles viennent presser le contour, lorsqu*on les rapproche Tune de Tautre , en tirant sur une tige verticale qui descend le long de la charpente des molettes. La disposition de ce frein qu^on n*adapte guère d*ailleurs à des baritels à chevaux , mais dont tous les baritels à eau ou à vapeur devraient être munis, se comprendra facilement, en jetant un coup d^œil sur les fig. 1 et S, PL XXXF. Elle consiste en un petit arbre Ç porté sur deux tourillons, et traversé par une pièce en fer, aux extrémités de laquelle viennent s*attacher à articulation des triangles 7,7^ qui partent des extrémités des pièces F, F^. Il suffit de faire tourner cet arbre d*une petite quantité, à droite ou à gauche, pour écarter ou rapprocher les mâchoires F, F' du frein. Or on le fait tourner à Taide de la tige verticale «T, qui est suspendue par son extrémité supérieure à un second bras en fer faisant système avec Tarbre tournant ç.

Le hangar qui couvre le manège est recouvert et fermé par des planches , ainsi que cela est indiqué dans les figures. La charpente des molettes est le plus souvent à découvert , pour laisser arriver plus de lumière dans rintérieur du puits. Un simple auvent en planches recouvre la demi-lune , en avant du puits , pour mettre les ouvriers à Tabri de la pluie.

Le plus ordinairement les tonnes d'extraction sont armées de patins, pour qu'on puisse les traîner facilement au bord delà demi^ lune, ou du tas de houille menue au bord duquel elles sont renversées.

Quelquefois elles sont vidées , sur le bord même &tï puits , et le contenu est rechargé dans des brouettes , pour être transporté plus loin. Dans ce cas, on élève la tonne pleine au dessus des moïses ho* rizontales B, /l^. 1, PI. XXXy\ on pousse ensuite sous celte tonne, une barre en bois qui glisse sur ces moïses, et sur laquelle on la laisse redescendre , de façon qu'elle porte à faux et se renverse en avant sur la plaie-forme. Oo U> dirige en la poussant avec une seconde barre portée sur 9 iveif es G , qui sont un peu an dessus des traverses B.

La construction du hangar et de la charpente des molettes d'un haritel à chevaux peut être variée de beaucoup de manières; mais je n'en connais aucune qui soit à la fois plus solide , et plus économique que celle que je viens de décrire Le frein est souvent supprimé, et lorsque les travaux d'extraction ne doivent durer que fort peu de temps , on ne prend pas même la peine de recouvrir le manège.

La PL XXX ^I représente l'ensemble et les détails d'un barilel à chevaux, tel qu'on les construit pour le creusement des puits, dans le nord de la France. Les flg. 1, 4 et 5 montrent que la charpente des molettes consiste simplement en deux montants verticaux érigés sur des semelles, arc-boutés en arrière du côté du tambour, et réunis à la partie supérieure par un chapeau et une autre pièce horizontale. Chaque molette est posée entre deux montants ou madriers verticaux contenus entre ces deux traverses.

Le tourillon supérieur du tambour est appuyé sur une pièce de bois horizontale, boulonnée par ses extrémités à deux pièces inclinées d'une ferme du comble du hangar. Cette pièce est en outre réunie à la charpente des molettes par un sommier portant sur le chapeau de cette charpente. On remarquera que la tonne est déversée du côté du tambour. Après l'avoir élevée de quelques décimètres au dessus du plan de l'orifice du puits, on la laisse retomber en porte-à-faux sur le seuil S , fig. 5. Le contenu se verse sur un plancher, et lorsqu'on extrait à la fois de l'eau et des déblais solides, l'eau tombe, en passant A travers une grille, dans un aqueduc ménagé en dessous de ce plancher. Il faut diriger la tonne avec la main ou avec une barre en bois, pour qu'elle se déverse en dehors et non du côté du puits.

La fig, 3 représente un appareil destiné à soutenir les deux câbles, dans l'intervalle qui sépare le tambour des molettes. Cet appareil, appelé penderie^ consiste pour chaque câble, en un rouleau r ou r^, tournant autour d'un axe qui est libre de monter et de descendre dans un châssis en bois suspendu à la charpente du hangar. Les rouleaux r et r^ tendent à être soulevés par des contre-poids p , p' respectivement liés à chacun d*eux par une petite corde passant sur deux poulies de renvoi. Cette disposition a pour but d'éviter que le câble tombe et que les spires successives viennent se recouvrir sur les tambours. Dans les puits profonds, les rouleaux rH, au lieu d'être soutenus par des contre-poids, sont suspendus à de petites cordes, qui s'enroulent, après avoir passé sur des poulies de renvoi, autour d'un cylindre de petit diamètre qui reçoit de l'arbre du tambour, au moyen d'un engrenage ou d'une courroie, un mouvement de rotation tel que

Pun des rouleaux s'élève, et que l'autre s'abaisse, à ehaque réroliilioii du iauiiM>ur, d'une hauteur ég^le au diamètre du câble.

Ces appareils ue sont pas employés dans le département de la Loire , et ne sont d'ailleurs indispensables que lorsque le tambour est situé à une grande distance de la charpente des molettes.

Disposition des haritels à chevaux établis sur des puits inclinés. — Lorsque l'extraction se fait par un puits incliné, au moyen d'un baritel à chevaux , la disposition du barilel et de la charpente des molettes ne subit aucun changement ; mais il convint que les tonnes d'extraction soient remplacées par des caisses prismatiques pourvues de roues. Les roues peuvent circuler sur des rails analogues à ceux des tramm-roads ou des rails-ways , et établis sur le mur du puits , ou dans des coulisses. Cela constitue des plans inclinés , dont la pente considérable exige que les caisses de chariots ordinaires soient remplacées par des caisses prismatiques ouvertes par le haut , et qui ne peuvent par conséquent pas circuler au jour sur des chemins à peu près horizontaux. H est donc nécessaire de les vider à l'orifice du puits. Le versement peut se faire avec beaucoup de facilité. Il suffit de prolonger le plan incliné , ou les coulisses sur lesquelles circulent les roues , jusqu'au dessus de l'orifice du puits , en appuyant les solives qui les portent , sur la charpente des molettes , qui , dans ce cas , se trouve à côté du puits et à une petite distance du mur. Quand Ja caisse à roulettes est arrivée au dessus de l'orifice , on la laisse redescendre d'une petite hauteur. Les roues de derrière viennent porter sur un arrêt qui les empêche de descendre plus bas, et la caisse se renverse sous le plan incliné , qui doit être disposé de manière à la laisser passer avec les roues de devant. Les fig. 1 , 2 , 5 et 4 de la PL XXXf^ff, empruntées à la description des mines de Freyberg,par M. d'Aubulsson, donnent une idée des dispositions que l'on peut adopter en pareil cas , et qui d'ailleurs peuvent être variées de bien des manières.

Ici les caisses prismatiques sont munies de boulons latéraux , auxquels sont adaptées de petites roulettes , ou plutôt des galets qui circulent dans des coulisses, formées par des longuerines en bois. A. une petite hauteur au dessus de l'orifice , une pièce de fer a, a , fig, 3 et 4 , poussée par une lame b faisant ressort , est disposée de telle façon qu'elle s'écarte pour laisser passer les galets des tonnes montantes , et ferme le passage aux galets des tonnes descendantes. Quand les derniers galets d'une tonne ont franchi cette pièce , on la laisse redescendre , en changeant le sens du mouvement de rotation du tambour. Les galets de derrière viennent s'appuyer sur les deux

EXTRACTION DES MINERAIS. 6t

pièces a, et la tonne bascule , ainsi que cela est représenté /S^. 1 , parce que les coulants sont échancrés , de manière à laisser passer entre eux les roulettes ou galets antérieurs du chariot , ainsi que cela est indiqué en or , fig, 1 , 3 et 4. Quand la caisse est vidée , on la relève , et on la laisse redescendre après avoir tiré en arrière le crochet a , par le moyen i\u cordon c.

11 est aisé d'imaginer comment ces dispositions devraient être mo^ difiées , si les galets avaient un diamètre plus grand ^ ce qui ne serait d^ailleurs utile que dans le cas où Tinclinaison du puits serait peu considérable. On peut ainsi vider directement le contenu de la caisse ou tonne d'extraction , dans des brouettes ou des chariots disposés sur une voie établie au jour.

Puits accouplés, — Sous tïii^ au lieu de faire circuler les deux tonnes ascendante et descendante dans un môme puits , on creuse deux puits voisins d'un petit diamètre , aboutissant à la même couche. Une tonne pleine monte dans Tun des puits , tandis que la lonne vide descend dans Taulre. Le tambour du barilel est alors placé entre les deux puits, sur la ligne qui joint leurs centres , s'ils sont suffisamment écartés, ou s'ils sont très-rapprochés , il est établi sur un point de la perpendiculaire commune à la ligne des centres.

Dimensions ordinaires des baritels à chevaux,— Les dimensions les plus ordinaires des baritels à chevaux sont généralement peu difiPérentes de celles des baritels représentés dans les PL XXXV et XXXIP^, Ainsi le diamètre du tambour est de 3 à 4 mètres. La lon-^ gueur des bras , ou le rayon du manège est entre le triple et le quadruple du rayon du tambour , c'est-à-dire de 6 à 8 mètres. Le diamètre des mollettes est de 1m,30 à S mètres. La charpente qui les supporte est d'autant plus haute que les tonnes d'extraction ont une hauteur plus grande. Celles-ci sont chargées le plus souvent de 400 à 600 kilogrammes.

Effort et travail utile journalier du cheval, — M. Navier évalue l'effort moyen d'un cheval attelé à un manège , à 45 kilogrammes , avec une vitesse de 0m,90 par seconde , et le travail du cheval à 1.166.400 kilogrammes élevés à un mètre, la durée de l'action journalière étant de 8 heures. 11 résulte d'observations nombreuses recueillies dans les travaux des mines , par M. Robert , M. d'Aubulsson , etc. ^ que l'effort utile moyen de traction du cheval , attelé à une machine d'extraction , pendant la durée de Tascension des tonnes , s'élève de 60 à 70 kilogrammes , et que l'on peut partir d'une traction moyenne de 65 kilogrammes , pour mettre en harmonie les rayons du tambour , des bras du baritel et le poids du contenu de la tonne ,

Gâ CHAPITRE X.

et que le travail utile journalier du cheval , employé de celte marnière, quand il n*y a pas trop de temps perdu, s'élève en général à plus d'un million de kilogrammes élevés à un mètre.

En ayant égard aux résistances passives, on trouve que la quantité totale de travail journalier développée par le cheval dépasse un peu l'évaluation de M. Navier ; d'ailleurs la durée du travail effectif est beaucoup moindre que dans un manège où le cheval agit d'une manière continue : car il y a un intervalle de repos, après l'élévation de chaque tonne pleine , et la somme de ces intervalles varie généralement de 1/4 à 1/3 de la journée entière. En outre, l'effort de traction du cheval varie entre des limites fort étendues , pendant l'ascension d'une tonne , à cause du poids des câbles qui agit d'abord dans le sens des résistances , et passe ensuite du côté de la puissance motrice. Or ce poids, pour peu que les puits soient profènds, est très-comparable à celui du contenu de la tonne pleine. Il parait résulter de là que les alternatives de travail et de repos, et les variations de l'effort de traction , sont des circonstances favorables au développement de la force musculaire des chevaux , ainsi que Coulomb en avait déjà fait la remarque , au sujet du travail utile des hommes portant des fardeaux.

On peut voir à cet égard les observations sur le travail utile des hommes et des animaux employés dans les mines , qui ont été publiées dans le tome VII 1 des Annales des Mines , S« série, p. 435. Je me bornerai à rapporter ici les dimensions d'un baritel à chevaux placé sur une mine de l'Erzgebirge. Je choisis ce baritel , parce que les chevaux qui y étaient attelés fournissaient, d'après M. Bôbert , un travail utile, notablement plus grand que ceux qui étaient attelés aux machines du même genre placées sur plusieurs mines du voisinage. La mine est celle dite JVeisse schtoann und voile Bose fundgrube.

Le rayon du manège est de 8»,178

Le diamètre du tambour 5«,384

Le diamètre des mollettes 1n,97

Le diamètre de leurs axes ou essieux 0«,07

Le poids de ces mollettes 187i^ ,6

Le poids d'une tonne vide 178^,22

Le poids du contenu d'une tonne pleine. . . 562(^,00 Le poids du câble sur une longueur égale à

celle du puils est de 3241^,57

Le puits est incliné , et son sol fait avec le plan horizontal , uà angle de 77o 1/2.

La profondeur verticale est de. . . . 200>",4o

La durée de rascension d*une tonne est de 11 minutes 53 secondes.

La durée de Tintervalle nécessaire pour raccrochage et la vidange des tonnes, pendant lequel les chevaux se reposent. 6 minutes.

3 chevaux sont attelés à la fois et travaillent six heures par jour.

Ils élèvent 20 tonnes pleines, ce qui fait un travail utile de 1.316.035 kilogrammes élevés à 1 mètre par chaque cheval.

Leur vitesse moyenne, pendant la marche, est de 1«,39.

Leur effort moyen de traction , abstraction faite des résistances passives, est de 66i^,S7 ; le plus grand effort s*élève à 99i^,08 $ le plus faible à 33k,46.

rajouterai que si Textraction dure douze heures sur vingt-quatre , et si 2 chevaux sont attelés ensemble à un baritel , il faudra employer au service 4 chevaux qui travailleront chacun six heures par jour. Il sera d^ailleurs avantageux de ne pas les faire travailler six heures de suite, mais de les dételer après un travail de trois heures, pour les atteler de nouveau après trois heures de repos.

Les câbles d'extraction dont on fait usage pour les baritels à chevaux sont toujours ronds , en chanvre , ou en fil de fer tressé. Comme ils ne diffèrent pas essentiellement, non plus que les tonnes, des câbles ronds employés dans les baritels à eau ou à vapeur , nous donnerons d'abord la description de ces derniers.

Baritels à eau ou à vapeur. — La charpiente des molettes , dans les baritels à eau ou à vapeur, ne diffère pas essentiellement des charpentes analogues pour les baritels à chevaux ; seulement elle doit être plus solide et plus élevée , parce que les tonnes sont ordinairement plus chargées , et parce que la nature du moteur exige que les tonnes puissent s'élever à une asse^ grande hauteur au dessus de Forifice du puits, sans venir s'appuyer contre les molettes et les renverser; cette charpente est d'ailleurs en général indépendante des tambours sur lesquels s^enroulent les câbles , et doit avoir une grande stabilité qu'on lui procure au moyen d'arcs-boutants ou jambes de force inclinées , placées du côté du tambour. Dans les lieux où le prix de la fonte est peu élevé comparativement à celui des bois , les supports des molettes sont construits en fonte. 11 en est ainsi sur beaucoupde mines de houille de l'Angleterre, notammentsur celles des environs de Dudley.

Les câbles d'extraction s'enveloppent autour de tambours dont l'axe est presque toujours horizontal , et qui sont mis en mouvement par

la roue ou la machine motrices. Ces tambours ne sont pas ordiaairement cylindriques; ceux qui reçoivent des câbles ronds sont coniques , afin de resserrer entre des limites moins écartées les variations du moment des résistances, dans les diverses positions des tonnes ascendante et descendante. Ceux qui reçoivent des câbles plats ne sont pas des tambours à proprement parler , mais des bobines dans lesquelles les spires successives du câble s*enveloppent les unes sur les autres.

Les /îflf. 5, 6 et 8, P/. XXXf^II, représentent la charpente des molettes la plus usitée dans les départements du Nord et en Belgique pour les baritels à vapeur. Ce système de construction réunit la simplicité à la solidité. 11 consiste en un simple cadre de charpente érigé dans un plan vertical. Les montants verticaux sont posés sur de longues semelles en bois, couchées sur le sol , ou plutôt sur une maçonnerie arrasée au niveau du sol de la plate-forme qui entoure Torifice du puits. Us sont arcs-boutés , latéralement, par des pièces de bois qui s*appuient sur une semelle perpendiculaire aux deux premières , ou sur deux pièces de bois transversales assemblées à tenon et mortaise avec les deux semelles longitudinales , en arrière, du côté du tambour et de la machine motrice , par deux pièces de bois inclinées, appuyées sur les semelles longitudinales.

A leur partie supérieure , ils sont réunis par un chapeau qui complète le cadre et sert , en même temps qu'une pièce transversale placée au dessous, à soutenir les supports des molettes. Chacun de ces supports, dont le détail est représenté dans Isi fig. 8, consiste en deux pièces de bois courtes, inclinées en avant, portant à leurs extrémités supérieures des paliers en fonte qui contiennent les boites en bronze dans lesquelles tournent les essieux des molettes. Ces pièces sont reliées par des étriers en fer forgé et des boulons à vis au chapeau du cadre; elles reposent par leur pied sur la traverse inférieure à laquelle elles sont également boulonnées. L'axe des supports divisant à peu près en deux parties égales l'angle formé par les deux parties du câble plié sur la molette, la résultante des efforts exercés sur celle-ci , tend à appuyer les pièces de bois sur la traverse inférieure qui la supporte.

Les molettes ont généralement de 2 à 3 mètres de diamètre ; elles sont en fonte. Leur largeur dépend de la forme du câble ; leurs essieux sont en fer forgé et tourné.

L'orifice du puits est environné de trois côtés par une sorte de gardecorps formé de traverses horizontales en bois ; celles-ci portent la

barre mobile sur laquelle on laisse reiomber les tonnes en porle-àfaiix , pour les renverser et les vider.

Les tambours ou bobines sur lesquels s^enveloppent les oâbles , sont souvent établis à une distanee considérable du puils d*extraction qu*ils desservent, et sont mis en mouvement parla machine motrice. Celle-ci peut être une roue hydraulique ou une machine à vapeur.

Roues hydrauliques appliquées à des bariiels, — la construction d^une roue hydraulique dépend essentiellement de la chute d^eau que Ton a à sa disposition. Le plus ordinairement , dans les pays où il existe de& baritels à eau , les chutes sont assex élevées , et on les a utilisées au moyen de roues à augets à chute supérieure. Afin d« pouvoir changer le sens du mouvement de rotation , on construit ces roues avec deux rangs d'augeis tournés en sens inverse Tun àt Tautre , c'est-à-dire, que Ton accole Tune k Tautre deux roues égales et in* versement tournées. La tête d'eau est un canal d'une largeur égale à celle des deux roues, et muni de deux becs garnis de vamnes que le machiniste manœuvre à Taide de renvois de mouvement appropriés, de sorte qu'il fait arriver à volonté l'eau motrice sur l'une ou Taulre roue. Une vanne de décharge adaptée à la tête d'eau permet de dévier une partie de l'eau, pour ne laisser tomber sur la roue que le volume nécessaire pour entretenir un mouvement à ))eu près uniforme, en proportionnant la dépense d'eau au moment variable des résistances.

Lorsque le cours d'eau peut être amené par un canal vers l'endroit où doit être établi le tambour du baritel , on monte ordinairement ce tambour sur le même arbre que la roue, de manière à ce que la roue et le tambour fassent un même nombre de tonrs. Mais il arrive quelquefois que la chute d'eau que l'on veut utiliser est à une assex . grande distance, et même à un niveau di0érent du point où doivent être établis les tambours ; dans ce cas, le mouvement de la roue établie sous la chute d'eau , est transmis à l'arbre des tambours au moyen de manivelles coudées, de tirants en bois ou en fer, et de leviers coudés dits varlets ou virebocs^ qui renvoient le mouvement d'une direction dans une autre. Ces transmissions de mouvement par des tirants plus ou moins longs ont l'inconvénient de rendre plus dispendieux rétablissement ainsi que l'entretien de la machine , et de donner lieu , pendant le travail, à des résistances passives qui consomment une partie notable de la puissance mécanique de la chute. De plus , comme le mécanicien qui conduit le baritel doit être près des tambours sur lesquels s'enroulent les câbles et avoir en vue le puits d'extraction , afin de pouvoir changer à propos le sens du mouvement de rotation de la roue ou l'arrêter tout à fait , il faut que les

TOMl III. 5

66 CHAPlTaE X.

TJWKs qui donnail Tean à I*iiii oa à raotredet conpartinciits de la nme, ainsi qoe le frein qui est adapté à cette rooe , soient maneenrrés de loin, à Taide de tirants d^me longueur égale à ceux qui transmettent le mourement de la roue aux tambours.

Il me semble préférable de monter, toutes les f6is que cela n*est pas impossible, les tambours sur Parbreméme de la roue, quand bien même tlsderraient se trouver ainsi à de grandes dislancesdu puits d*extraction. Les câbles iront des tambours aux molettes placées sar le puits, en passant sur des rouleaux ou des poulies de renvoi : on évilera par ce moyen remploi des tirants qui seront remplacés par le prolongement des câbles. L'entretien de ceux-ci ne sera guère plus dispendieux que celui des tirants, si Ton se sert de câbles en fil de fer, dont une expérience de plusieurs années a démontré le bon usage , dans les travaux des mines. La mancNivre de la machine sera sujette à moins de difficultés, et les résistances passives seront TraisemUablement un peu moins grandes. II sera nécessaire toutefois que le puits soit en vue du mécanicien placé près de la machine. Des marques attachées aux câbles , qui se plient sur les tambours, pourront d'ailleurs lui indiquer les positions principales des tonnes d'extraction , telles que Tarrivée près du fond ou au jour , les croisements dans les puits , etc.

Les /2^. 1 , 2 et 3 , PI. XXXVIII, représentent le baritel à eau du puits ditBichtscbacht, d'après l'ouvrage de M. d'Aubuisson sur les mines de Freyberg. La roue hydraulique est établie souterrainement; son mouvement est transmis à l'arbre des tambours placés à la surface au moyen de deux manivelles coudées en fonte de fer , et de quatre tirants en bois. Nous avons choisi cet exemple comme l'un des cas les plus compliqués qui puissent se présenter dans l'établissement des baritels à eau.

La flg. 1 est un plan des tambours sur lesquels s'enroulent les deux câbles. Le puits d'extraction est à droite des tambours. Le puits situé à gauche contient deux des tirants en bois qui transmettent le mouvement de la roue hydraulique à l'arbre des tambours.

La fig, 2 est une coupe verticale passant par l'axe des tambours et faite dans les puits, vers la partie supérieure de la chambre de la roue hydraulique. Les extrémités des mêmes tirants sont désignées par les mêmes lettres dans les /l^. 1 et 2.

La fig. 5 est une coupe verticale perpendiculaire à la précédente et à Taxe de la roue hydraulique ; elle montre le frein au moyen duquel on arrête rapidement le mouvement de la roue. Le puits d'extraction est vertical jusqu*à la profondeur de 60 toises (environ J 14 mètres) :

il se prolonge par un puits incliné de 33o sur le plan verlical jusqu*à 150 toises. Ce puits est divisé en trois compartiments B% B,B comme on le voit par les fig. 1 et 3. Deux B , B servent à la circulation des tonnes d'extraction. Le troisième contient les échelles de la descenderie, et les tirants hh^ dont Textréraité inférieure aboutit aux manivelles doubles que porte Tarbre de la roue hydraulique , et Textrémité supérieure aux manivelles semblables fixées à Tarbre des tambours.

Le puits C, à gauche des tambours, est vertical : il a 50 toises de profondeur; il contient les deux tirants hb qui joignent ensemble les doubles manivelles placées à gauche des arbres de la roue hydraulique et des tambours : il contient en outre trois autres tirants t , t , t , qui aboutissent à des tiges fixées sur les trois cylindres fit, n et r ; €*est par Tintermédiaire de ces tirants que le machiniste placé à la surface , donne Teau à la roue sur Tun ou Tautre de ses compartiments, et serre ou desserre à propos le frein qui agit sur cette roue.

Les tambours sont établis entre les deux puits B^ et G, à 6 pieds (soit lm,90) au dessus du sol. Un des tambours U est fixé à Tarbre ; Tautre A'' peut être à volonté fixé à Tarbre ou en être rendu indépendant, de manière à ce qu'il ne participe pas au mouvement de rotation de Tarbre et du tambour A^

Les tambours ont 4 pieds 1/2 de diamètre (soit 1,40). Les rebords «irculaires qui les limitent ont 7 pieds 3/4 de diamètre, ou 50 centimètres de saillie sur la circonférence des tambours. Chacun de ceuxci est divisé en deux compartiments. Le plus long reçoit la portion du câble qui n'est pas utilisée; la cloison qui sépare ces deux compartiments est échancrée , pour laisser passer le câble d'un compartiment sur l'autre.

L*arbre des tambours, qui a 11 pieds 1/3 de long et 2 pieds d'équarissage, p(Hrte à chaque extrémité une double manivelle en fer fondu du poids de 13 quintaux 1/2 (675 kilogrammes). Les deux coudes de chaque manivelle sont à 180» l'un de l'autre, et par conséquent dans un même plan. Les deux manivelles sont à 90» l'une de l'autre, de sorte que leur ensemble constitue une manivelle quadruple, dont les coudes divisent la circonférence en quatre quarts* Le rayon de la circonférence décrite par l'axe de chacun des coudes est de 11 pouces. Les tourillons tournés sont ménagés entre le premier coude et l'extrémité de l'arbre ; ils ont un diamètre de 8 à 9 pouces , et tournent sur des coussinets en fer enchâssés dans des semelles en bois ; celles-ci reposent sur des murs.

Le tambour A^^ peut être rendu à volonté fixe sur l'arbre , ou indé-

pendant de Tarbre. A cet efiPet, Tarbre est tourné dans la partie sur laquelle ce tambour est placé. Celui-ci est monté sur un manchon cylindrique qui emboîte la partie également cylindrique de Tarbre. Des verrous gg peuvent glisser dans des guides appliqués sur les faces extérieures des cloisons du tambour, et des boulons en fer saillants h y h^h'^ sont fixés sur la périphérie de Tarbre dans la partie qui touche ces cloisons. Si Ton enfonce les verrous gg jusqu'à ce qu'ils viennent s'appuyer sur Tarbre , les saillies h^hji, viennent rencontrer ces verrous et forcent le tambour à tourner avec l'arbre. Si au contraire on relève les verrous , et si en même temps on fait presser un frein sur le contour de l'une des cloisons du tambour, l'arbre tournera dans l'intérieur du manchon cylindrique sur lequel le tambour est monté, tandis que l'action du frein empêchera celui-ci d'être entraîné par le frottement , dans le mouvement de rotation du système. Il est facile d'imaginer des dispositions telles que les verrous gg se rapprochent de l'arbre et des saillies h , h quand le frein est desserré , et se relèvent au contraire lorsque le frein vient presser le contour de la cloison. Il suffirait pour cela , par exemple, que les verrous ^, ^, fussent poussés de la circonférence vers le centre par des ressorts , qui feraient presser leurs extrémités contre l'arbre , tant que le frein ne serait pas appliqué sur les cloisons du tambour, et que l'on plaçât dans l'épaisseur des cloisons , des tiges qui s'enfonceraient sous la pression d'un frein , embrassant la circonférence du disque , et détermineraient par leur enfoncement même , au moyen d'un renvoi de mouvement logé dans l'intervalle compris entre l'enveloppe du tambour et le collier ou manchon qui le porte , l'écartement des verrous.

La mobilité du tambour A^' est nécessaire pour que la machina puisse extraire des minerais de deux niveaux différents, soit simultanément, soit successivement. Ainsi , par exemple , supposons que la tonne dont le câble s'enroule sur le tambour A^, soit à une profondeur de 200 toises par exemple , lorsque la tonne dont le câble s'enroule autour du tambour A^^ est au niveau de l'orifice. Si on ne veut faire descendre cette dernière tonne qu'à la profondeur de 150 toises, il suffira de rendre le tambour k'^ indépendant de l'arbre, quand la tonne sera descendue jusqu'à ce niveau , tandis que l'arbre et le tansbour A^ continueront à tourner pour amener jusqu^à la surface la tonne qui remonte du niveau de 200 toises. Inversement , lorsque la tonne partie du niveau de 150 toises sera arrivée à la surface, la tonne descendante sera arrivée à la profondeur de 150 toises: si on veut la faire descendre plus bas, on décrochera le tambour mobile

que Ton fixera à l*aide du frein , tandis que Tarbre et le tambour fixe continueront à tourner dans le même sens, jusqu*à ce que la tonne descendante soit arrivée au niveau convenable.

La rou« hydraulique est établie souterrainement à une profondeur de 50 toises, égale à celle du puits G: elle est placée entre les deux puits verticaux, dans une excavation particulière; les deux manivelles doubles et Taxe de la roue correspondent aux manivelles et à Taxe de Tarbre des tambours placés à la surface , les axes de la roue et de Tarbre étant contenus dans le même plan vertical. Les eaux motrices arrivent par un canal P, fig. 5, et sont versées dans le 3« ou 4« âuget à partir du sommet, du compartiment de droite ou du compartiment de gauche, par Tun des becs , 0, tournés en sens inverse Tun de Pautre et adaptés sous le fond du canal, près de la tête d*eau. Le diamètre de la roue est de 54 pieds 1/4, environ 10 mètres. La largeur, dans œuvre, de chaque compartiment, est de 15 pouces 1/2. L'épaisseur de la couronne qui les sépare est de 7 pouces 1/2; celle de chacune des couronnes extrêmes est de 2 pouces 3/4. La profondeur de Taubage ou des augets dans le sens du rayon est de 12 pouces. A la tête N du canal P est adapté un petit canal de décharge par lequel s'écoule Texcédant de Teau motrice , qui n'arrive pas sur la roue par l'ouverture de la vanne.

Les deux vannes de la roue et le frein sont manœuvres par le machiniste placé au jour , près des tambours , au moyen de trois tirants t, t, t, et des trois cylindres r, n et m. Ces tirants, attachés par leurs extrémités inférieures à des tiges en saillie sur les cylindres , sont attachés par les extrémités supérieures à des bascules de 12 pieds de long, établies au premier étage du bâtiment qui contient les tambours. A l'autre bout de ces bascules sont suspendues des perches, qui descendent au rez-de-chaussée et se lient à autant de leviers dont les manches sont à la portée du machiniste. Celui-ci a donc , à côté de lui, quatre leviers: deux servent à soulever ou à baisser les vannes qui donnent Teau à l'un ou à l'autre des compartiments de la roue hydraulique: un troisième sert à serrer le frein de la roue hydraulique ; le quatrième sert à serrer le frein qui arrête le mouvement de rotation du tambour A^^. Les fig, S et 3 indiquent sufiisamment de quelle manière les tirants t, t, i agissent sur les deux vannes et sur le frein. Lorsqu'une tonne arrive au jour, et que la tonne correspondante est en même temps descendue au niveau où se fait actuellement l'extraction , le machiniste ferme la vanne qui donne l'eau à la roue, et serre immédiatement le frein, pour que la roue s'arrête tout de fuite ou du moins en fort peu de temps, malgré le poids d'eau dont

«Ile demeure chargée et rinfluence de la vitesse acquise. Immédiatement après, il donne Teau à la roue en sens contraire et desserre le frein, pour laisser prendre à la roue un mouvement en sens inverse, afin que la tonne pleine redescende un peu et se vide. Quand cela est fait , il relève la tonne et la met dans la position où elle doit être pour redescendre. A un signal donné du fond par une sonnette ou par tout autre moyen , et qui l'avertit qu*une autre tonne est pleine et prête à remonter au jour, il donne de nouveau Teau sur le compartiment de la roue accolé à celui qui recevait Teau, pendant Tascensioir delà tonne précédente.

Chacun des câbles enveloppés sur les taraboars se relève d*abord verticalement, va se plier sur une première poulie de renvoi établie à 22 pieds au dessus du sol, se dirige horizontalement vers une seconde poulie de renvoi placée sur le puits , et descend verticalement après s'être plié sur le conteur de celle-ci.

Chacune des tonnes d'extraction contient 1S pieds cubes de minerais du poids d'environ âO quintaux ou 1000 kilogrammes. La roue hydraulique fait environ 6 tours par minute, avec une dépense d'eau de 129 pieds cubes dans le même temps. Les tambours font le même nombre de tours , et comme leur diamètre moyen est de 5 pieds 1/4 , les tonnes circulent dans le puits avec une vitesse de 10 ^•w,e% par minute; en supposant que le poids des minerais extraits soit au poids d'un pareil volume d'eau dans le rapport de 2 1/2 à 1 , ce qui ne doit pas beaucoup s'écarter de la réalité, et admettant que les tonnes s'é» lèvent suivant une ligne verticale, on voit qu'on dépense par minute 199 pieds cubes d'eau tombant de 34 pieds, et que le travail utile est représenté par le poids de 30 pieds cubes d^eau élevés à 09p>«^,96. Le travail utilisé est donc au travail dépensé, dans le rapport de

Cette évaluation est vraisemblablement plutôt au dessus qu*au dessous du rapport réel entre le travail utile et le travail moteur de la chute d'eau. Car les longs tirants employés pour la transmission du mouvement, la vitesse assez grande de la roue hydrauUque (sa circonférence tourne avec une vitesse de 3 mètres par seconde environ), et surtout l'inégalité du moment de la résistance résultant du poids des câbles doivent donner lieu à une grande perte de la puissance motrice.

II n'entre pas dans notre sujet de donner la théorie et les règles de construction des roues à augets et des roues hydrauliques en général ; nous renverrons aux traités spéciaux d'hydraulique et de mécanique

appliquée, et notamment à Texcellent traité d'hydraulique de M. d'Aubuisson.

Nous ferons seulement remarquer que toutes les roues hydrauliques peuvent servir avec avantage à mouvoir des baritels pour Textraction des minerais; mais il faudra en général transmettre le mouvement de la roue au baritel par des engrenages , afin de conserver à la roue motrice la vitesse qui correspond au maximum d*eifet utile de la chute d'eau , tandis que les tonnes circuleront dans le puits avec une vitesse qui ne devra pas généralement dépasser 1 mètre par seconde.

Possibilité de l'emploi des roues à axe verticaL — Dans les pays de montagnes, où les mines métalliques sont habituellement exploitées, les chutes d'eau ont fréquemment une grande hauteur et le volume des eaux motrices est faible. On utilise très-bien ces grandes chutes avec des roues à augets prenant Teau en dessus; mais celles-ci reviennent à un prix élevé, et sont embarrassantes à placer, en raison de leur diamètre considérable. On pourrait leur substituer , dans beaucoup de cas, avec avantage des roues à axe vertical, qui seraient établies , soit comme les roues à réaction de Segper et de Manoury d'Ectot, soit comme la roue d'Euler , dont le dispositif a été heureusement modifié, dans ces dernières années, par M. Burdin, M. Foumeyron et plusieurs autres ingénieurs (1).

Les roues à axe vertical placées sous des chutes un peu élevées, doivent faire un grand nombre de révolutions par minute , pour utiliser le mieux possible le travail de la chute motrice. On devrait donc transmettre leur mouvement à Tarbre des tambours qui pourrait être placé dans une situation horizontale , au moyen de roues d'engrenage.

Machines à vapeur appliquées à des baritels. — Dans le plus grand nombre de cas , les tambours des baritels reçoivent leur mouvement de machines à vapeur. Celles dont on fait usage pour cela sont toujours à double effet. Elles sont munies d'un condenseur , ou

(1) J'ai fait sur ce genre de roues hydrauliques des expériences nombreuses, dont les résultats sont consignés dans plusieurs mémoires inédits , que j'ai présentés à l'Académie des sciences de l'Institut, et dont le premier date de l'année 1858. J'ai développé, depuis plusieurs années , les principes de leur établissement dans mes leçons à l'École royale des Mines , et j'ai publié les résultats principaux de mes expériences , ainsi que la description d'une roue de ce genre exécutée d'après mes plans à Yitry-le-Français , sous le titre de : Recherches théoriques et expérimentales sur les roues à réaction. (Carilian-Gœury et y^ Dalmont, éditeurs; Paris, 1845.)

fonetionnent à haute pression et à vapeur perdue , sut tant qoe 1*od a plus ou moins d*eau à sa disposition. Elles peuvent être à cylindre vertical et à balancier « ou bien à cylindre horizontal ou vertical sans balancier. Dans ce dernier cas , le mouvement de la tige du piston est transmis à Tarbre qui porte le volant de la machine par une simple bielle et une manivelle. Si le cylindre est vertical , il est établi directement au dessirs ou au dessous de Taxe de Tarbre du volant. S^il est horizontal , il est établi sur le côté. Cette dernière disposition est celle qui exige le moins de dépenses en constructions ^ pour rétablissement de la machine : mais elle présente quelques autres inconvénients parmi lesquels on signale Tusure inégale du cylindre et le défaut de durée des pistons. L^arbre du volant de la machine à vapeur , quel que soit son mode de construction , porte en général une roue d*engrenage qui conduit une roue d*un plus grand diamètre montée sur Tarbre {des tamboors. Pour changer le sens du mouvement de rotation des tambours, on change presque toujours le sens du mouvement de rotation du volant de la machine à vapeur. Celle-ci d<Mt donc être construite de manière à ce qu^elle fonctionne , avec le même avantage, quel que soit le sens dans lequel tourne le volant, et le renversement du mouvement doit pouvoir s^exécuter par une manœuvre simple et rapide. Quand la distribution de la vapeur dans le cylindre se fait au moyen de quatre soupapes ouvertes par Taction de oontre-poids , et fermées par les tasseaux fixés à une poutrelle suspendue au balancier, comme dans les anciennes machines de Watt, il suffit pour renverser le mouvement , de fermer avec la main , à Taide des manches ou manettes, les soupapes qui sont actuellement ouvertes, ce qui détermine Touverture de celles qui étaient fermées. La vapeur presse alors le piston en sens inverse de son mouvement actuel , ou du mouvement qu^il était sur le point de prendre, sMl était à Tune des extrémités de sa course. Cette pression de la vapeur qui concourt ordinairement avec Faction des résistances, détruit bientôt la vitesse acquise par le volant , et lui en imprime une en sens contraire , qui se continue dès lors, sans Taide du machiniste , parce qu*à la fin de chaque coup de piston , les tasseaux ouvrent les soupapes qui étaient fermées et ferment celles qui étaient ouvertes.

Machines à tiroir.— Les quatre soupapes d'admission et d*exhaussion sont aujourd'hui remplacées, dans la plupart des machines à rotation , par un tiroir unique , auquel un excentrique monté sur l*arbre du volant communique un mouvement rectiligne alternatif. L^importance capitale d'une bonne distribution de la vapeur dans les machines , nous détermine à entrer ici dans les détails essentiels que

EXTRACTION DES MiNER.ilS. 73

^ tout mécanicien et toute personne faisant usage d'appareils à vapeur

^ devrait connaître.

^. Je suppose un cylindre placé horixontalement PL XXXIX, fig. 1

^ et 2 , dont le piston P , imprime à Tarbre A qui porte le volant , un

^ mouvement de rotation continu , au moyen de la bielle B et de la

^ manivelle M. Au dessus du cylindre est établie la capacité C, dite

.g boîte à vapeur , dont Pintérieur a la forme d'un parallélipipède rec-

tangle , et qui est mise constamment en communication avec la chaudière , par un tuyau I , et un conduit ménagé à la fonte , qui débouche dans la boîte par l'ouverture rectangulaire m , /î^. 2 et 3.

Le fond de la boîte est une surface métallique bien dressée, dans laquelle sont percées les trois ouvertures rectangulaires a, h, c , fig. 1 et 2; les deux premières a et 6 mettent l'intérieur de la boîte en communication avec les deux extrémités du cylindre; l'ouverture intermédiaire c communique avec un conduit qui débouche dans le condenseur, ou dans l'atmosphère, suivant que la machine est pourvue d'un condenseur ou que la vapeur est rejetée dans l'atmosphère. Un tiroir creux s'applique par ses bords sur la surface dressée du fond de la boîte. Admettons d'abord que les bords extrêmes du tiroir aient une largeur égale à celle des ouvertures a et 6, et que Pintervalle entre ces rebords soit égal à la distance qui sépare les bords internes des mêmes ouvertures. Cela posé , lorsque le tiroir sera dansia position représentée fig, 1 et $, Tôrifice a sera démasqué ; la vapeur qui remplit la boîte pénétrera dans le cylindre et pressera la face F du piston P , tandis que la partie du cylindre située en arrière du même piston^ communiquera avec le condenseur, par l'orifice ô, le cneux du tiroir et l'orifice c. Si Ton fait avancer le tiroir dans le sens jsV d'une quantité égale à la largeur d'un des orifices a et ^ , ces deux orifices seront à la fois masqués par les bords y , /, et , dans cette position , le cylindre sera isolé tout à la fois et de la chaudière et du condenseur. Enfin si le tiroir avance encore dans le même sens j5 V d'une quantité égale à la largeur de l'un des orifices a ou 6, l'orifice b sera démasqué. La vapeur de la boîte viendra presser la face F^ du piston , tandis que la portion du cylindre qui est en avant du piston communiquera avec le condenseur c. Désignons par les no» 1, 2 et 3 les trois positions du tiroir que nous venons d'indiquer , et supposons que le piston étant à l'extrémité E du cylindre, le tiroir soit dans la position 1. Le piston sera poussé alors de £ vers E^ par la vapeur afiluente par l'orifice a , tandis que sa face postérieure ne supportera que la pression de la vapeur raréfiée qui s'écoule au condenseur. L'arbre A entraîné par l'inertie

du volant, et de toute la masse qui fait système avec lui, continuera à tourner dans le même sens, celui qui est indiqué par la flèche xy par exemple : après que le piston sera arrivé à l'extrémité de sa course, et dès que la manivelle aura dépassé le point mort , c'està-dire celui où la tangente à la circonférence qu'elle décrit est per* pendiculaire à la tige du piston , la pression de la vapeur sur le piston agira dans le sens du mouvement qui a lieu. Le tiroir t pourra rester immobile , jusqu'à ce que le piston soit tout près de l'extrémité de sa course. Au moment où celui-ci sera à quelques millimètres du fbnd E* , concevons que le tiroir se place dans la position 5 , en passant nécessairement par la position 2. Il y aura un moment où le cylindre sera entièrement isolé de la chaudière et dit condenseur. La vapeur cessera donc d'entrer par l'orifice a dans le cylindre et de s'écouler par l'orifice b. Pendant ce temps le mouvement de rotation sera entretenu dans le même sens par l'inertie des masses et la vitesse acquise. La manivelle dépassera le second point mort. Immédiatement après , la vapeur afiSuera dans le cylindre par l'orifice b de la boite , et viendra presser le piston sur sa face pos* térieure , tandis que la vapeur contenue entre le fond antérieur E et le piston s'écoulera au condenseur par l'orifice a. La pression de la vapeur agira donc dans le sens du mouvement , jusqu'à ce que le piston soit revenu tout près du fond £ du cylindre. Le tiroir t revenant alors dans la position 1 , en repassant par la position 3 , une nouvelle période de mouvement semblable à la précédente commencera. Le mouvement rectiligne alternatif du piston et le mouvement circulaire continu de l'arbre du volant peuvent donc être entretenus par un simple tiroir, qui passe de la position 1 à la position 3, et revienne de la position 3 à la position 1 , quand le piston arrivera respectivement aux extrémités £' et £ de sa course.

Le tiroir de distribution n'est pas déplacé brusquement, aux deux extrémités de la course du piston , ainsi que nous l'avons supposé. Il reçoit un mouvement rectiligne alternatif, d'un excentrique monté sur l'arbre du volant.

Excentrique du tiroir, —Ltsfig. 1 et 2 représentent une des dispositions le plus fréquemment usitées, e est l'excentrique , c'est-à-dire un cylindre court invariablement fixé à l'arbre A , et dont le centre o est écarté de l'axe de l'arbre d'une distance Ko. La bielle DD se termine par un collier qui embrasse Texcentrique , et à l'autre extrémité par une poignée p, Elle porte près de cette seconde extrémité une encoche ou cavité demi-cylindrique, par laquelle elle s'appuie sur le bouton k d'un levier ou petit balancier kh , fixé sur un arbre

EXTRACTION DES xMiiSERAIS. 75

horizontal ^ , /î^. 1 , 3 et 4. Cet arbre porte un bras qui pénètre dans une cavité ai, flg,^^ ménagée à Textrémité de la tigeJ , qui est liée au tiroir t et traverse la paroi de la capacité G à travers un presse-étoupes w. Le levier kh porte un second boulon k^ , semblable au bouton A:, et situé à la même distance que celui-ci de Tarbre horizontale^, enfin il se prolonge en une poignée h qui permet de le manœuvrer à la main. 11 est évident , d*après cette disposition , que le centre du collier de la bielle DD, qui coïncide toujours avec le centre de Texcentrique, décrit à chaque révolution de Tarbre du volant, une circonférence de cercle dont le diamètre est égal au double de Texcentrlcité Ao. La seconde extrémité de la bielle , qui porte sur le bouton k du levier kh^ entraîne ce levier, et imprime à Tarbre gg'^ sur lequel il est fixé , un mouvement circulaire alternatif. La tige du tiroir est entraînée par le bras qui pénètre dans la cavité «, et glisse , d*un mouvement rectiligne alternatif , sur le fond de la boite C. Les dimensions et la disposition de Texcenlrique, des bielles et du levier kh , doivent être telles que Texcursion totale du tiroir soit égale à la somme des largeurs des orifices a et & et des rebords correspondants du tiroir, que le tiroir masque à la fois , par ses rebords, les deux orifices a et 6, chaque fois que le piston arrive à une des extrémités de sa course, et démasque rapidement, aussitôt que la course en sens inverse est commencée , les orifices qui mettent les deux parties du cylindre, séparées par le piston , en communication , Tune avec rintérieur de la boite C, Tautre avec le dessous du tiroir et le condenseur. Ces conditions sont remplies dans les dessins de la PL XXXIX. On remarquera d'abord que le centre A de Tarbre du volant est sur le prolongement de Taxe du cylindre et de la tige du piston P. Le plan du fond de la boite C , sur lequel glisse le tiroir, est parallèle au plan qui contient Taxe de Tarbre du volant et de Tarbre gg'. La bielle DD étant très-longue, par rapport aux bras gk , gk' du levier fixé sur Tarbre gg\ Taxe de cette bielle demeure sensiblement parallèle à lui-même ; Tamplitude du mouvement circulaire alternatif de Tarbre gg* est d'ailleurs petite , et par conséquent le bouton Ar, sur lequel s'appuie la bielle , décrit un arc de cercle, dont la corde , sensiblement parallèle au plan du fond de la boite G, est à très-peu près égale au double de Texcentricité Ao; celle-ci est égale à la largeur de l'un des orifices a et 6 , et l'amplitude de chaque excursion du tiroir égale à l'excursion du bouton k , est aussi égale à deux fois la largeur d'un des orifices a et &, ou deux fois l'excentrité Ao, abstraction faite de la petite influence de l'obliquité de Taxe de la bielle VSS , à laquelle on doit néanmoins avoir

76 ciAmu X.

égaré àmi to wrtfctia» de U muAmt, !!*■« «rire eèlé , ren»tnipie e ot Été for rarkre de tcfle lerte que U ligiie d^exceolridlé àû ioit perpesdicolaire à Taxe de la Banifelie AM . I i en résalle fK. comne od le roit daos la Hg. 1, lonqve le piston est au milicii des eoune (abfttracUon ftiile de PoMiqiiité de la bielle B), le Uroir itAk rexlrémilé de la lieDiie , el rtee-twnd. Cela posé, eoneevons qm Tarbre A tourne dans le sens indiqué par la flèche sXy le pisu» P •^avance de E ?ers E^ dans le sens indiqué par la flèche jbi?. Le tînir i est à la limite extrême de sa course. L*onfloe a est ouvert pov Tadmission de la rapeur de la chaudière. La rapeur qui est derrîèR le piston s*écoule par Torifice b au condenseur c. A mesure qoc ie piston P s*enfottce dans le cylindre au delJi de la position représentée dans la flgure, Vexeentriqne pousse la bielle DD du côté du cylindre, Parbre gg' tourne dans le sens indiqué par x^y, le tiroir est dsic tiré dans le sens marqué parla flèche jbV, vers rextrémité antériean de la boite. L*orifice b commence à être raasqoé par le rebord i', et rorifice a par le rebord y. Toutefois le mourement de progression (fa tiroir est alors très-lent , car le centre o de rexcentrique décrit la are de cercle dont la tangente est à peu près perpendiculaire à hi tîge du (iroir. Ce mouvement de progression dans le sens js'r% s^accélère A mesure que le piston P s^approche du fond E^ du cylindre , et Ta» de la manivelle M de la direction prolongée de Taxe du cylindrt Quand cette position est atteinte, la ligne d'excentricité Ao est verticale, le tiroir a avancé dans le sens jsV d'une quantité égale sensiblement à Texcentricité; il est dans la position 3, et masque à la fins, par ses rebords, les orifices a et b, LMnertiedu volant entraîne ^a^ bre A, la manivelle M dépasse le point mort y le piston commeacel rétrograder, en même temps le tiroir / continue à marcher dans k sens a'&\ et son mouvement de progression est alors le plus rapide possible, puisque le centre o de Texcentrique décrit un arc de cerde dont la tangente est parallèle à la tige du tiroir. L'orifice b est donc démasqué pour l'entrée de la vapeur qui vient presser le piston sur la fiice F^, tandis que Torifice a est démasqué aussi pour Técoulemeii de la vapeur qui remplit la partie antérieure du cylindre, au condenseur. Le tiroir t continuera à s'avancer dans le sens z'v* d*un mouvement qui se ralentira de plus en plus , jusqu'à ce que le piston ait atteint de nouveau , dans son mouvement rétrograde , la position où il est représenté dans la fig. 1. L'arbre A aura alors fait une deoiirèvolulion. Le tiroir sera parvenu à Textrimité antérienre de sa course. L'orifice 6 sera complètement démasqué pour laisser enfitr la vaiMW Motrice du côté E' du cylindre , tandis querorifka a soa

tM ttûssi démasqué tout entier, pour laisser arriver sous le tiroir, et 8*éjprik «ouier par Porifice c, la vapeur qui reste encore du côté E du cylindre. lia Le piston continuani à marcher vers E, le tiroir prendra un mouveut ment eu sens inverse de la flèche ;sV , et commencera à masquer, lu d'un mouvement très-lent , les orifices a et b. Son mouvement s*acf.s «élérera Jusqu*à ce que ces orifices soient entièrement couverts , ce îr.» qui arrivera précisément quand le piston sera arrivé en E et que Taréi bre A aura fait les trois quarts d'une révolution dans le sens ^^, à ii9 parUr de la position de la manivelle représentée dans la figure. Le f^ mouvement de rotation continuera donc ainsi indéfiniment dans le [Hi même sens.

^i RenverMmeni du tnowxment dans le cas où Vexcentrlque du iiti tiroir est fixé à l*arbre du€olant,^ Supposons maintenant que Ton «uf veuille changer le sens du mouvement de rotation , au moment où le ^i piston P est dans la position représentée par les fig. 1 et 9. Le méca- ^0 nicien saisira d*une main la poignée p de la bielle DD , soulèvera ^ cette bielle et dégagera ainsi le bouton k de Tencoche. Saisissant de ^1,, l'autre main la poignée h du levier khy il fera tourner rapidement ce ^ levier, et tout le système de l'arbre gg^^ dans le sens a?'/'. Le tiroir sera ainsi rapidement transporté à Tautre extrémité de sa course; la ■^ vapeur affluera du côté £' du cylindre ; celle qui est du côté opposé ^ s'écoulera au condenseur. La vapeur agira donc, avec toute la près- ;^.; sion qu'elle possède dans la chaudière, pour empêcher le piston P de '. continuer à avancer dans le sens sv , et pour éteindre le mouvement

9ii

actuel du piston et de tout le système de Tarbre A. En général cette action de la vapeur concourra avec celle des résistances appliquées à \g Tarbre, de sorte que les vitesses acquises seront bientôt détruites, et

que tout le système prendra un mouvement en sens inverse. Le mécanicien qui tient toujours la bielle DD soulevée, élèvera la poignée j», au dessus du bouton k* et laissera porter sur ce boulon la bielle DD, dont Tencoche viendra saisir le bouton, par suite du mouvement rétrograde du volant. Le mécanicien ramènera d'ailleurs , au besoin , le bouton vers cette encoche, en agissant sur la poignée /i. Dès lors le mouvement opposé à celui qui avait lieu d*abord, continuera indéfiniment par TeiFet du jeu du tiroir. En effet, pour des positions identiques du piston P, le tiroir ( occupe des positions symétriquement opposées, par rapport à sa position moyenne , suivant que ce tiroir est mené par la bielle DD appuyée sur le bouton k, ou par la même bielle appuyée sur le bouton k\

Pour que la manœuvre que nous venons de décrire soit facile à exécuter , il est nécessaire que la bielle DD soit équilibrée en partie

par un contre-poids : /*, dans les fig, 1 et 9, représente à cet effet une fourchette qui termine une tige en fer sur laquelle porte rextrémité de la bielle, dans le voisinage de rencoche et de la poignée p. Celte tige tend à relever la bielle , ou plutôt à la soutenir, par Teffet d*un contre-poids qui peut être placé sous le sol , afin de ne pas encombrer Tatelier. Un contre-poids q est aussi fixé sur le prolongement de Tarbre gg\ pour équilibrer le levier hk'h et la partie de Tarbre qui se prolonge au delà du support n, pg, 2 et 4. S^fig, 1 et 2, est un support fixe terminé par un œil dans lequel coule la tige TT du piston, qui est prolongée à cet efiPet au delà de la barre transversale à laquelle est attaché l'étrier qui termine la bielle B. La fig, 4 est une projection de la partie antérieure du cylindre sur un plan perpendiculaire à Taxe de la tige du piston , afin de faire voir les détails de ^'arbre gg' et de tout le système qui en dépend. La fig, S est une section normale à Taxe du cylindre , qui montre la coupe transversale du tiroir, et le conduit qui amène la vapeur de la chaudière dans la boite c, et du dessous du tiroir au condenseur.

Autre dispositif pour renverser le sens du mouvement , au mqyend'un excentrique fou sur l'arbre du volant,— Quelquefois, au lieu de porter l'extrémité de la bielle de Texcentrique, d'un bouton sur un autre, ou d'un levier sur un autre, pour changer le sens du mouvement de rotation , on emploie le dispositif représenté par les fig, 5, 6, 7 et 8 , qui est usité dans la construction des machines de bateaux. L'excentrique e, fig. 5, est fou autour de l'arbre A, c'est-àdire qu'il peut tourner librement autour de cet arbre, auquel il n'est pas invariablement fixé , et que l'arbre peut tourner dans l'œil de l'excentrique , tandis que celui-ci est immobile. Dans la marche de la machine, l'excentrique participe au mouvement de rotation de l'arbre , parce qu'une saillie aa*, fixée à l'excentrique , est poussée par une saillie bb^ fixée à l'arbre. Ces saillies sont des portions d'anneaux, à section transversale rectangulaire, dont les axes coïncident avec l'axe de l'arbre. Leur ensemble a^b^ occupe une demi-circonférence tant sur l'arbre que sur l'excentrique ; ainsi quand l'arbre tourne dans le sens de la flèche >^a?, le toc aa^ de l'excentrique est poussé en a par le heurtoir bb' de l'arbre ; et si le sens de la rotation de l'arbre venait à changer, l'excentrique resterait immobile, ou du moins ne serait plus conduit par l'arbre, quelorsqu'aprèsune demi-révolution de celui-ci , le heurtoir by viendrait s'appliquer, par son extrémité 6% contre l'extrémité a' du toc aa\ On remarquera qu'une masse V ayant la même forme que l'excentrique , mais disposée symétriquement, est attachée à cet excentrique , de manière à l'équili-

EXTRACTION DES MIMERAIS. 79

brer sur l'axe de Tarbre; c'est-à-dire que le centre de gravité du système entier de l'excentrique et de la masse V solidaire avec lui se trouve sur l'axe de l'arbre Â. Cela posé , concevons que le toc et le heurtoir étant placés comme dans la fig. 5, l'encoche de la bielle repose sur ie bouton k du levier M, fig, 1, le piston P étant au milieu de sa course, marchant de £ vers W, tandis que le tiroir ^est à l'extrémité postérieure de la sienne. La rotation de l'arbre a lieu dans le sens de la flèche xx- Si l'on veut changer le sens de la rotation , le mécanicien soulèvera la bielle DD, de manière à ce que ie bouton soit dégagé. Les fig, 5 et 6 représentent un mécanisme adapté à l'extrémité de la bielle, pour faciliter cette manœuvre, et qui est usité à bord des bateaux à vapeur. Un levier c est mobile autour d'un boulon c/, fixé à l'extrémité de la tige de la bielle. Un crochet /", dont une partie est en acier fondu , fait système avec ce levier, et pénètre dans une entaille rectangulaire qui se trouve dans la bielle , au dessus de l'encoche; Quand le levier est dans la position représentée /ï^,. 6, la partie du crochet /*, recourbée vers le bas, remplit entièrement la section de l'encoche et le bas r de cette partie du crochet affleure la face inférieure de la tige de la bielle. Le levier c est d'ailleurs articulé à son extrémité ra, avec un secteur circulaire 7Um^ qui passe dans l'entaille rectangulaire allongée, ménagée dans la bielle, et se termine en dessous par une poignée m. Un ressort maintient ouvert l'angle en « , et alors une saillie y ménagée sur le contour extérieur du secteur s'appuie sur le bord de l'entaille rectangulaire delà bielle , et maintient tout le système dans la position représentée/)'^. 6. La sous-garde &:Lé% en dessous de la bielle retient celle-ci sur le bouton k^ qui est terminé par un rebord en saillie. La bielle glisse alors sur le bouton, sans que celui-ci puisse entrer dans l'encoche. Le mécanicien veut-il engager le bouton, il suffit qu'il dégage la saillie y^ en agissant sur la poignée m, de manière à diminuer l'angle dnU Le levier tombe aussitôt par son poids, le crochet sort de l'entaille, et tout le système est dans la position représentée fig, 5. La fig. 7 représente le crochet et le levier vus sous deux faces. La fig. 8 représente deux projections du secteur circulaire avec la poignée m et la saillie^. Revenons à la manœuvre du renversement du mouvement. Le mécanicien ayant dégagé le bouton du balancier kh de l'encoche , en enfonçant le crochet/* par l'intermédiaire du levier </cn, saisit en même temps la poignée h^fig. 1 et 4 , du levier kh^ et le pousse de manière à ramener le tiroir t vers l'extrémité opposée de sa course ; le piston s'arrête sous la pression de la vapeur et l'action des résistances , recule ensuite , et l'arbre du volant prend un mouvement en sens in-

verse. Lorsque le piston est arrivé, dans son mouvement rétrograde, au fond E du cylindre , Farbre du volant a fait un quart de tour en sens inverse, le mécanicien ramène alors à la main le tiroir dans sa position primitive, ce qui laisse arriver la vapeur dans le sens convenable, pour que la rotation renversée de Tarbre du volant se maintienne; aussitôt après il dégage le crochet /", et il en résulte qiie Tencoehe de la bielle saisit d'elle-même le bouton k , aussitôt que l'arbre du volant a fait une demi-révolution ; mais alors le heurtoir by vient pousser le toc par le côté a^ Les positions du piston , du tiroir, de Texcentrique sont exactement les mêmes qu'au moment où on a commencé la manœuvre nécessaire pour le renversement du mouvement. L'arbre seul du volant a fait une demi-révolution dans le sens du mouvement renversé, et Taxe de la manivelle M est à 180« de sa position initiale. Désormais l'excentrique étant conduit par l'arbre, il est évident que le sens du mouvement se continuera, jusqu^à ce qu'il soit renversé de nouveau. Il est rare que, dans les machines d'extraction où Ton r(>nverse le mouvement par le moyen que nous venons de décrire en dernier lieu , la bielle d'excentrique soit munie de la sous-garde et du mécanisme qui sert à l'engager ou à la dégager. Le plus ordinairement, le mécanicien dégage le bouton, en soulevant la bielle , et pose celle-ci sur un support particulier , qui peut être le prolongement même de l'arbre gg^. Il conduit ensuite à la main, en agissant sur la poignée /( du levier kh, pendant que l'on reçoit la tonne pleine arrivée à la surface, qu'on la remplace par une tonne vide, et jusqu'à ce qu'on lui donne le signal de faire monter une autre tonne pleine. Le mouvement étant alors renversé, il pose de nouveau la bielle sur le bouton k^ jusqu'à ce qu'il faille renverser de nouveau le sens du mouvement.

f^îces de la distribution opérée par un tiroir simple. — Telles sont les dispositions et la manœuvre des tiroirs et des excentriques, dans les plus anciennes machines^ pourvues de tiroirs; dans ce système , le cylindre reste en communication avec la boite à vapeur et la chaudière, jusqu'à la fin de la course du piston, et c'est au moment même où cette course se termine que les communications commencent à s'ouvrir d'un côté vers le condenseur, et de l'autre vers la chaudière. Yoici les vices de cette distribution : 1° elle ne permet pas d'utiliser la détente de la vapeur qui agit à pleine pression sur le piston, pendant toute l'étendue de sa course; Sola communication avec le condenseur ne commençant à s'ouvrir qu'au moment où le piston finit une excursion, pour en commencer une en sens inverse , la condensation de la vapeur n'est pas assez rapide, pour que le pis-

toB a*éprou?e pas de la part de la vapeur une contre-pression qui, bien qu'elle aille en décroissant, se maintient cependant assez élevée pour développer un travail résistant très-appréciable, pendant lapre*mière partie de la course du piston; 3o quand le piston arrive aux limites de ses excursions , et que la manivelle de Tarbre passe par les points mor^s, le cylindre étant rempli de vapeur, le piston prouve toute la pression que cette vapeur peut exercer sur lui , sans cependant pouvoir avancer. 11 en résulte des efforts considérables exercés sur la bielle, la manivelle et les paliers de Tarbre du volant, efiPorts qui ne peuvent que contribuer à ébranler le système et à détraquer la machine , sans aucun travail utile. Les vices que nous venons de signaler peuvent être singulièrement aggravés par un léger défaut d'ajustage , ou un dérangement des parties de la machine. Ainsi il peut résulter d'un petit défaut de calage de Texcentrique , du jeu dans les articulations de tout le système qui conduit le tiroir, d'un allongement des tiges, etc., que les orifices d'admission et de sortie de la vapeur soient démasqués trop tôt ou trop tard, que le piston, par exemple, au commencementd'une excursion, ait à vaincre la pression de la vapeur derrière lui, sans être encore poussé par la vapeur. Tous ces inconvénients ont été remarqués par les mécaniciens; on savait d'ailleurs depuis longtemps, et Watt lui-même avait annoncé qu'il était très-avantageux, sous le rapport de l'économie du combustible, d'utiliser la[forceexpansivede la vapeur, en la laissant augmenter de volume dans le cylindre, avant de la laisser s'écouler au condenseur ou dans l'atmosphère.

Tiroir à recouvrement. — On a tiré parti de la détente, dans une assez forte proportion , en même temps qu'on a remédié aux vices graves signalés ci-dessus, par une modification très-simple apportée à la forme du tiroir, et au calage de l'excentrique qui le conduit. On a donné aux rebords du tiroir une largeur plus grande que celle des orifices qu'ils doivent masquer et démasquer alternativement. On a laissé l'intervalle vide entre ces rebords ,égal à l'intervalle qui sépare les bords internes des orifices a et b. L'amplitude des excursions du tiroir a été prise égale à la somme des largeurs des rebords, et enfin l'excentrique a été calé sur Tarbre, de telle sorte que l'orifice d'admission de la vapeur commence à être démasqué, au moment où le piston , arrivé à la limite de sa course, doit commencer à rétrograder. La fig. 9, PI. JCL, représente cette disposition. Toutes les dimensions du cylindre et des orifices a,b, c sont les mêmes que dans la /!^. 1; mais les rebords du tiroir, au lieu d'avoir une largeur de 2 centimètres , égale à celle des orifices a et 6, ont une largeur de