Nouvel appareil de ventilation

M. Lemielle, de Jemeppe, près de Liège, a proposé, dans ces derniers temps , un ventilateur de son invention dont deux modèles d'essai ont été exécutés simultané* ment, l'un dans les ateliers de Sdessin, Tautre dans ceux de Seraing. C'est ce dernier qui est représenté dans kl planche XXIII. La figure 6 en est une vue de face, la figure 7 une section suivant CD de la figure 8 , et celle-d une coupe suivant £ F de la figure 7.

Sur la surface extérieure d'un tambour formé de deux roues en fonte Jj A et d'une enveloppe en tôle aaa^ sont articulées six palettes courbes t teliea que 6|C,(I« se mouvant librement sur leurs charnières et se rantchtat « par des tringles en fer f , ^ I, au coude g g que forme l'axe sur lequel tourne le cylindre. Ces Iringles , ter*minées par des manchons qui embrassent l'arbre fixe«

iMiRAGE MÉGANIQUK. 90S

mvenenl 4e» rainures pratiquées sur le tambour. L'appareil tal disposé dans un canal en tôle CO dont deux parois iml courbée» de telle façon que les ailes , malgré Iié variation de leur éeartement, les rasent d'assez près et s'opposent ainsi à la rentrée de l'air ^térieur.

Pour compnendre le mode d'action de ce ventUateur et bi manière dont Tair est rejeté dans l'atmosphère , il sufBt de suivre les effets de l'exeentrieité de l'arbre sur les palettes ^ qui s'ouvrent et se ferment entièrement une fois à chaque révolution. Ainsi en b elles commencent à s'écarter de l'enveloppe; en c elles forment une cavité qui s'agrandit jusqu'en 4, où elle atteint son maximum; puis, à partir de ce point , elles sont de plus en plus rappelée^ vers le eyUndre, contre lequel elles finissent par s'appli^ quer entièrement. Il est évident qu'à chaque révolution de I appareil il se forme, entre les palettes, un espace tel que N^ où vient se loger l'air de la mine qui, peu après, est refoulé dans l'atmosphère par l'application des ailes sur l'enveloppe. La capacité théorique ^ de ce ven<* tîlalear est donc ^le à la différence entre le cube du cylindre engendré par les extrémités des ailes prises au point 9 un peu avant le moment où elles sont entièrement ouvertes, et le vohimede celui que forment l'enveloppe et tes palettes fermées , c'est-à-dire de deux cylindres de même hauteur £, et dont les rayons des bases sont respec- Uvement h^ ^*^R et An «=» r, ce qui donne

J^Ln (/P — r«,).

L'eapace nuisible est l'espace compris entre l'enveloppe intérieure et la surface intérieure des palettes fermées»

Il résulte d'expériences faites dans les ateliers de Seraing qu'en imprimant à l'appareil une vitesse de 40 à 80 révo* lions par minute « on obtient une pression manométrique

506 CHAPITRE IIÎ. — V*. S^ECTION.

de 0.10 mètre (1). La disposition des lieux n'ayant pas permis de rechercher le volume d'air pratique, on peut ici calculer sa capacité théorique et lui aiSecter le coefficient trouvé pour le ventilateur Fabry. Ainsi les deux rayons et la longueur étant réciproquement de 0.34, 0.60 et^ 0.90 mètre, on trouve A égal à 0.404 M», dont les 0.7 donnent 0*28 mètre cube par seconde. Si Ton double les dimensions du ventilateur en lui conservant une vitesse de 60 révolutions à la minute ; si on les triple en rédui* sant la vitesse de moitié , en affectant les résultats du coefficient ci-dessus indiqué, on peut espérer extraire de la mine 2.68 et 7.08 M^ par seconde. Mais alors l'appareil devra subir des modifications dans sa construction , les tiges motrices devront être doublées et triplées, et les 18 articulations que renferme le modèle seront au nombre de 24 et de 30.

M. Lemiclle a été évidemment inspiré , dans ses dispo^^ sitions, par Tingénieux mécanisme adopté, en Belgique, aux ailes des bateaux à vapeur, lorsque, pour diminuer la somme des résistances nuisibles, on les fait entrer en plon^ géant normalement à la surface de l'eau et qu'on les en fait sortir de même. Cet appareil sera peu efficace si les dimensions en sont trop faibles ; il sera sujet è se détraquer si elles sont trop grandes \ on pourra craindre , d'ailleurs, les rentrées d'air à travers les rainures pratiquées sur le tambour. Enfin , les nombreuses articulations qu'il renferme pourront être une cause de dislocation et de prompte usure. Dans tous les cas, il convient, avant de se prononcer, d'attendre les expériences cfui, sans doute , seront faites ultérieurement.

(I) Ces chiffres ont été donnés à Tauteur par M. Brialmont, ingénieur des ateliers de constructiOQ de Serûing.

820. Des machines soufflantes destinées à refouler Pair dans les travaux.

M. Combes, dans son second Mémoire sur le mouvement de Tair ( 1 ) , démontre que les ventilateurs refoulants offrenl une légère économie de force motrice sur les appareils d'aérage aspirants. En outre , si Ton considère la fcmction des ventilateurs relativement aux gaz inflammables contenus dans les anciennes excavations, et qui, lorsque la pression atmosphérique décroit , peuvent refluer dans les galeries en activité , on verra qu'en les faisant souffler ils ofiriront certains avantages qui ne sont pas à dédai* gner. Ainsi l'air projeté dans la mine , devant nécessairement être soumis à une pression supérieure à la pression atmosphérique , maintiendra les gaz inflammables dans les espaces qu'ils occupent avec d'autant plus d'énergie que la vitesse du courant sera plus considérable; au contraire, l'aspiration diminuant la pression , les gaz nuisibles sortiront des cavités qui les recèlent avec d'autant plus de facilité que le courant sera plus rapide. Il en résulte que les ventilateurs de la première catégorie tendraient à combattre cet envahissement, dont les ingénieurs anglais ont observé la simultanéité avec la dépression manométrique. Mais ces irruptions, fréquentes dans les mines du nord de l'Angleterre en raison du système d'exploitation employé, sont beaucoup plus rares dans celles où le mineur ne laisse que peu ou point d'espaces excavés dont l'air ne soit pas renouvelé. Dans ce cas, l'expansion du courant produit par les machines aspirantes est un avantage, en ce qu'elle focilite l'écoulement hors de la mine de tous les gaz légers.

(I) Anmle$ du Mines ^ Z\ série, l. XII, p. 13.

S08 CHAPlTBt III. -^ V*. itCTION.

Les machines soufflantes , comme les appareils aspirants* obstment nécessairement Torifice des puits d*entréû de IW, et ne laissent à la disposition de re:ttractîon que les puits de sortie; or ceux-ci, donnant passage au courant vicié par son parcours dans lea travaux » sont peu fevorabks à la conservation des câbles; Tair chargé de gai mépbiliqiias est impropre à la respiration des ouvriers qui montaol au descendent sur les vases d'extraction ; les lampes des cham* bres d*accrochage « alimentées par un courant cbai^éi de gaa inflammable , deviennent un grand danger; eoû&n » Tiustal^ latlon des appareils foulants offre, en pratique, qudquea difficultés qu'on ne rencontre pas avec les macbinoi aspn rante9> et qui en restreignent Tusi^e aux localités daaa lesquelles la disposition des travaux se prête à ce geim de ventilation.

Quoique tous les ventilateurs puissant, par un aiaiplo changement dans leur mouvement de rotation» ae tmn»^ former en machines foulantes, il n'existe jusqu'à présent, à la connaissance de celui qui écrit ces lignes, que deux appareils agissant par compression et refoulement dQ Tair dans les travaux. Ce sont les trompes et les roues vwti** latrices de M. Fabry.

Les trompes employées comme miMçurs d'aévage soBt formées d'une cascade dont l'eau dès l'origine de sa ehuti^» s'empare^ d'une certaine quantité d'air atmosphérique, Xm^ traîne avec ellci et s'en sépare & la fin de sa course* Cet air, rendu libre , est soumis à une pression assfut forte pour déplacer celui des excavations et le renouveler.

Les figures 7 et 8 de la planche XXI sont la r^rés^tation d'une trompe composée de deux arbres creux ^il*impli|nléa sur lefondsupérieur d'un réservoir^!?* .L'eau mourice, amenée par un canal C aux orifices supérieurs , s'y précipite , tnn verse FétranguUUm d » rétrécissement en forme à'^JoMh

AÉRA6S MéCANIQCJl. 209

noir auquel on donne un diamètre tel que le courant puisse y passer en totalité, en prenant une vitesse de 3 à 4 mètres par seconde. Immédiatement au-dessous de l'étranguillon sont pereés quatre trous e , e , qui livrent passage à Fair atmosphérique entraîné par fa chute. Enfin , rextvémité inférieure des tuyaux repose sur une caisse, ou réservoir , plongé en partie dans Teau. Le courant fluide, arrivé au bas de sa chute , vient se briser sur un tablier /, où il se dépouille de Tair qu'il a entraîné ; celui-ci se loge dans le vide supérieur de la caisse, sort par le porie-veni ff , et se rend dans le puits ou dans la galerie qu'il s'agit de ventiler.

Cet appareil , dont l'effet utile s'élève tout au plus à IS p. c. de la force motrice, semble convenable & l'aérage de travaux dont l'importance n'est pas en rapport avec la dépense d'un appareil plus compliqué , comme un puits ou une galerie isolée ; mais il serait inefficace , s'il s'agissait d'une mine quelque peu développée; dans ce cas, il est préférable d'employer la chute d'eau dont on dispose à faire marcher une roue hydraulique destinée à meure en mouvement une machine à pistons ou tout autre ventilateur bien construit.

C'est dans les exploitations du Buisson ( Couchant de Mons), et de Fresnes, près de Gondé, que , dans ces derniers temps, on a appliqué les roues pneumatiques de M. Fabry à la ventilation par compression et refoulement de l'air dans les travaux , les exigences des mines de cette localité se prêtant à cette disposition. Ces ventilateurs, dont il suffit de renverser le sens du mouvement, sont installés au-dessus des puits aux échelles , en sorte que , dans leur trajet, les ouvriers sont constamment enveloppés d'une atmosphère d'air pur ; le courant , après avoir parcouru les excavations, sort par les puits destinés à l'extraction, TOME n. 14

310 CHAPITBIZ 111, — V\ SECTION.

52i * Obâcrwitions sur les ventUateurs mécaniques.

Les plus anciennes machines d'aérage sont les trompes, l'appareil & cuves du Harlz et les ventilateurs à force centrifuge et à palettes plates. M. Buddie, qui , de 1807 à 1810, fit un grand nombre d'expériences dans le but de substituer quelque autre appareil aux foyers d'aérage, installa une machine à pistons à lorifice de l'un des puits de la mine de Heaton , près de Newcastle. La surface de ce piston était de 2.32 M^ (25 pieds); sa course de 2.i4 mètnes (8 pieds), et il faisait 30 excursions par minute. On voit, d'après ces dimensions, que l'appareil devait être insuffisant; aussi fut-il abandonné sans qu'on pensât à pousser l'expérience plqs loin.

En 1829, une machine à pistons fut établie auprès du puits Saint-Louis de la mine dite Grande-Veine-sur- Wasmes, dans les circonstances suivantes. On cherchait à percer à l'intérieur une galerie ascendante divisée en deux compartiments, l'un, pour l'entrée^ et l'autre pour le retour du courant ; mais celui-ci , parvenu à la partie supérieure de l'excavation, se chargeait de gaz inflammable qui, en vertu de sa légèreté, ne descendait que très-difficilement pour se rendre au puits de sortie. Lorsque le ventilateur fut installé « quoique ses dimensions fussent très-faibles, il entraîna les gae et rendit la mine à la salubrité.

Telle fut l'origine de la machine à pistons de rfispénince, à Seraing, et de beaucoup d'autres qui furent établies sur le même modèle , auxquelles on donna de plus grandes dimensions, et dont, sous pluaieurs rapports, on perfectionna la construction , mais dans lesquelles on n^ji^ d'équilibrer les clapets , ainsi qu'on avait eu le soin de le

aéhagb mécanique. , 311

faire à la mine de la Grande-Veine. Les expériences de Mf Coiobes sur Tappareil de Seraing datent de 1838. Le jugement trop sévère qu'il porta sur cette espèce de ventilateurs, qu'il déclara « radicalement vicieux pour le » genre d'effets qu'ils doivent produire , » s'il était en partie immérité, n'en rendit pas moins un grand service, par suite du retentissement qu'il eut parmi les mineurs belges ; ceux-ci s'évertuèrent dès lors à trouver un appareil exempt des inconvénients reprochés aux machines à pistons, et leurs recherches furent , à plusieurs reprises, couronnées de succès. EnlSn^ M, Fabry dota les mines de ses roues pneumatiques , dont on a pu apprécier l'effi- CQcité ventilatrice. Cette impulsion fut» du reste , puisomnmeQt favorisée par la publication du savant Traité d^jiérage de l'habile ingénieur, auquel l'auteur de ces lignes a fait de si nombreux et de si fréquents emprunts.

La description des principaux ventilateurs ayant dû avoir lieu par eat^orie, il y aura peut*ètre quelque Inlérèl à connaître leur succession par rang de date :

1*. Machine à pistons de l'Espérance , à Seraing. ~ 1836.

SP*. Vis pneumatique de Monceau-Fontaine. — 1839.

S"", Ventilateur à ailes planes de la mine de Sainte- Vietoire, ~ 1859.

êf". Ventilateur de M. Combes établi au puits n**. 5 du Grand-Hornu, proposé en 1839 et exécuté en 1840.

S^. Cloches plongeantes établies d'après les indications de M. de Vaux. — 1842.

6*. Ventilateur de M, Pasquct, tel qu*il existe actuellement. — 1844.

7**. Appareil de M. Lesoinne. On en a construit dès 1837, mais les ventilateurs de grandes dimensions datent de 184S,

8*". Ventilateur de M. Fabry, eonstruit pour le puits dit Facteresse de la mine de Mambourg (Charleroi).

322. Comparamn entre les diverses espèces de ventilateurs mécaniques.

Les tableaux suivants contiennent la moyenne des valeurs trouvées dans les paragraphes précédents, plus quelques données vénales , essentielles pour l'appréciation des appareils d'aérage. La réunion de ces éléments, en un seul groupe permettra au lecteur de saisir d'un coup d'œil les circonstances les plus influentes sur la marche des ventilateurs.

I*'. Tableau. — Doniiéet ezpérimenUlaf.