SO

âSO

tO* Leçon.

Emploi de l'air comprimé; perforation mécanique (suite).

Modiflcalion apportée an perforateur Doliois et François^

par IN. Mercier.

t&i. Diverses modifications ont été apportées au perforateur Dubois el François. La première est due à M. Mercier, chef des ateliers d'Airola : elle consiste dans rallongement du cylindre et dans Taddilion^ à l'arrière, d'un tampon de choc (fig. 200. pi. XII) qui prévient la rupture du fond de ce cylindre, rupture que provoque le recul du piston batteur, lorsqu'on marche à une grande vitesse et à une pression élevée. Dans son mouvement de recul, le piston percusscur vient heurter un téton en acier 7 terminé par un disque qui s'appuie sur un piston P garni de cuir embouti; ce dernier est mobile dans le cylindre C rempli d'air comprimé qui arrive en a par un trou de 1™" de diamètre, en communication avec la boite du tiroir; Pair comprimé fail ainsi ressort et amortit le choc pendant le recul.

Rlodiflcatlons nonvcUes apportées au perforateur Dubois et François.

^ Appareil de ia Compagnie de Hœux.

t&9. Le mode de distribution auquel ont eu recours MM. Dubois et François, est certainement fort ingénieux; il devrait séduire beaucoup d'ingénieurs et il explique la préférence qui a été accordée dans un grand nombre d'exploitations au perforateur imaginé par ces invenleurs ; il faut cependant convenir que cette distribution donne lieu à une dépense d'air assez considérable et qu'au point de vue économique il y avait une amélioration à chercher. D'un autre côté, les praticiens sont tous da^ cord pour reconnaître que le système de rotation adopté par MM. Dubois et François est compliqué, qu'il détermine une

usure rapide et qu'il entraine des frais d'entretien dispendieux. Jusqu'iei, dans la perforation mécanique par le procédé qui nous occupe, Tajusteur a joué un rôle important. Il est donc naturel qu'on n'ait pas vu dans cet appareil, quelle que soil d'ailleurs sa supériorité sur beaucoup d'autres perforateurs^ la forme la plus rationnelle des outils de perforation et qu'on ait cherché à s'affranchir des inconvénients de ce système.

La Compagnie des mines de Nœux s'est vivement préoccupée de cette question, et si elle n'a pas dit son dernier mol à ce sujet, du moins les résultats qu'elle a obtenus dans ses recherches sont-ils déjà fort importants. Je ne ferai pas ici l'historique complet des différentes tentatives que celte Société a faites pour modifier la distribution et le système de rotation du perforateur Dubois et François et pour réduire le nombre des pièces qui entrent dans la construction de cet appareil; je me conlenterai d'indiquer les deux derniers essais qui ont été tentés el qui paraissent désigner la forme défînitive que cette Compagnie donnera sans doute à cet appareil simplifié; ces simplificntions font en réalité du perforateur de Nœux un perforateur nouveau.

Dans la construction du perforateur des mines de Nœux, M- Guenez, chef des ateliers de cette Compagnie^ s'est proposé de conserver les deux longerons sur lesquels voyage le perforateur Dubois et François et son mode d'avancement à la main, dispositions qui ont été reconnues très-pratiques.

L'appareil n® 3 de Nœux, c'est-à-dire celui que caractérise la troisième modification essayée, est représenté figures 201 à 214, planche XIT; la figure 201 donne une coupe en long du cylindre. On dislingue dans ce cylindre trois parties, de diamètres difTérenls, ayant un axe commun : l*' la cavité ab qui sert de boite de distribution : 2<» la partie bc qui constitue le cylindre percusseur proprement dit et dans laquelle se meut le piston batteur: et S® la région cd qui renferme le mécanisme de rotalion. L'air arrive en P dans le cylindre distributeur ab; un tiroir e/" conduit cet air, soit à l'arrière, soit à l'avant du cylindre

percusseur par les orifices qu'il démasque en m et en n; il envoie également à l'échappement, par l'orifice o, l'air comprimé dont l'aclion s est produite. Deux pistons g et h^ et un troisième i qui dépasse le cylindre d'une longueur égale à la coarse du tiroir, font corps avec ce dernier.

Dans la position indiquée par la figure 201, le tiroir démasquant Torificc m, laisse entrer Fair comprimé en avant du piston percusseur q; celui-ci, rappelé ainsi en arrière, va venir heurter lextrémité de la tige du tiroir qu'il repoussera dans la position contraire. L'orifice n, à son tour découvert, permettra l'échappement de l'air contenu dans la région antérieure du cylindre percusseur; le piston q sera alors vivement projeté en avant el l'outil fixé à lextrémité du porte-fleuret frappera la roche. Pendant que ces derniers effets s'accomplissent, l'air pénètre derrière le piston g du tiroir par un petit conduit k ménagé à traversée piston: la pression s'établissant peu à peu, le tiroir est ramené dans sa position première; à ce moment, l'air accumulé derrière le tiroir s'échappe par un orifice / et permet à ce tiroir d'obéir de nouveau au mouvement de recul que lui imprimera le piston q. On remarquera enj un orifice d'échappement qui a pour but d'empêcher l'air de s'accumuler derrière le piston h. Enfin, le piston q porte en r un butoir derrière lequel un petit trou s conduit de l'air comprimé pendant que ce piston recule: le choc du piston percusseur contre la tige t du tiroir se trouve ainsi amorti comme avec le tampon de M. Mercier (n° ISl).

Le mouvement de rotation est obtenu de la manière suivante: les deux bagues ueiv sont maintenues l'une contre lautre, d'un côté par le couvercle G, de l'autre par une bague fixe L; une bague tj également fixe, est ajustée dans le manchon xy qui ne peut tourner ; la bague u porte un ergot qui est engagé dans une rainure droite pratiquée sur la tige du piston batteur, tandis que la bague v est munie d'un ergot engagé dans une rainure hélicoïdale. Un conduit TV ^V' mène l'air comprimé dans un espace annulaire 31 lU^ ménagé autour du manchon xy; cet air vient

DIXIÈME LEÇON. iil

directement de la conduite et établit une pression constante sur la surface annulaire TT du manchon. Celte surface TT est la moitié de la surface annulaire f^f^' du même manchon. En vertu de celte différence entre ces deux surfaces, lorsque l'air arrive entre le piston et le manchon, celui-ci avance et la bague fixe t vient embrayer la bague i?, l'ergot de cette dernière bague élant engagé dans la rainure hélicoïdale; le porte-outil tourne pendant que le piston recule. Quand la pression est supprimée entre le piston et le manchon, Fair comprimé n'agissant plus que sur la surface TT^ le manchon est poussé en arrière; la bague fixe l vient alors embrayer la bague !i; Tergot de celle-ci étant engagé dans la rainure de droite, le pislon est guidé par celle rainure quand il est projeté en avant.

Ce lype de perforateur a fonctionné assez longtemps aux mines de ^^œux, mais on a constaté que les bagues se polissaient rapidement et que Tadhérence devenait insullisanle ; il arrivait que dans les terrains durs, Toutil se détournait en frappant la roche. L'expérience démontra ainsi que l'emploi d'un embrayage à friction créait une résistance insuflisanle pour empêcher l'outil de se détourner au moment du choc; par contre, comme ce mouvement du fleuret ne se produisait jamais pendant la projection en avant du pislon, la rainure droite n'avait aucune utilité réelle. Ces considérations amenèrenl la Compagnie de Nœux à remploi d'une simple roue à rochet el d'une rainure hélicoïdale pour produire le mouvement de rotation; ce sont les principes qui ont été suivis dans la construction du type n^ 4 (fig. 215 à 218).

Dans ce perforateur, que la Compagnie des mines de Nœux a fuît figurer dans son intéressante exposition de 1878, le mouvement du tiroir est obtenu comme dans le type précédent, seulement l'air arrive directement en avant du pislon par une conduite mm'. De celte façon la pression est constanle en avant du pislon; le tiroir distribue l'air seulement en arrière du piston dont l'avancement est déterminé par la différence des surfaces de

Uâ CHAPITRE 1¥.

Tarrière et de Tavant, différence qui a été calculée égale à la surface totale des pistons du perforateur précédent; il recule Datarellement aussitôt que Téchappement se produit à Tarrière. On a adopté celte nouvelle disposition pour obtenir une dépense d*air toujours proportionnelle à la course du piston.

Quant au mécanisme de rotation, il a été reporté à l'extrémité des longerons; il se compose simplement d'un rochel porlanl un ergot qui s'engage dans une rainure hélicoïdale. Ce rocbel est maintenu fixe par un doigt à ressort pendant le recul du piston ; c'est à ce moment qu'a lieu la rotation du fleuret.

Modiflcatlons appurtécs au perforateur de MM. Dubois el François

par la Compagnie il'Anzin.

153. La Compagnie des mines d'Anzin a été amenée, comme la Compagnie des mines de Nœux, et même avant cette dernière Société, à modifier le perforateur de MM. Dubois et François: elle a introduit un tampon de choc à l'arrière du porte-outil.; changé le système d'attache du fleuret, ainsi que les garnitures des pistons et perfectionné le mode de rotation. Ces perfectionnements sont représentés figures 219 à 224-, planche XIII.

Les pistons secondaires et la roue à rochet ont été supprimés à Anzin ; cette suppression a entraîné celle de 27 pièces ^ par conséquent, elle a apporté une grande simplification dans les organes du perforateur et une diininution importante dans les frais d entrelien.

Le porte-outil est en acier Bessemer; il porte un renflement cylindrique de 220""" de longueur sur 9o"»"» de diamètre; sur ce renflement sont laissées, à S™"" de profondeur, quatorze rainures hélicoïdales de 0",24 de longueur (fig. 221 à 224). Ces rainures sont inclinées de telle sorte qu'une génératrice du cylindre rencontre quatre de ces hélices. Dans les rainures s'engage un petit taquet en acier (fig. 224) maintenu dans un trou rectangulaire pratiqué dans le support du perforateur; il est

terminé par une queue cylindrique autour de laquelle est enroulé un ressort à boudin qui presse la partie antérieure du taquet contre le porte-outil. Ce ressort s'appuie d'ailleurs contre une petite plaque en fer maintenue sur le support du perforateur par deux vis.

Quand le mouvement en avant a lieu, le taquet est poussé contre le ressort; à la fin du mouvement^ le taquet échappe et vient se loger dans la dent suivante; alors commence le mouvement de retour; mais le taquet, enfermé dans la cavité carrée, recevant une pression de haut en bas, reste nécessairement fixe lorsque la dent du rochct s'appuie sur sa partie supérieure. Le cylindre sur lequel agit le taquet étant hélicoïdal, le piston ou porte-fleuret doit tourner.

En ce qui concerne les garnitures des pistons, on les a modifiées aussi à Ânzin. Autrefois on devait remplacer ces garnitures après deux ou trois perforations; aujourd'hui on substitue aux anciennes rondelles en chanvre les garnitures Giffard qui peuvent, sans être remplacées^ résister à quarante perforations.

Enfin., la Compagnie d'Anzin a apporté un changement dans le système d'attache du fleuret. Elle a emmanché au porte-outil un anneau en fer dans lequel passent deux vis de pression. La vis inférieure s'appuie sur le porte-outil, afin de maintenir la bague, et la vis supérieure vient s'appuyer sur un petit taquet en acier logé dans une cavité pratiquée dans le porte-outil. La face inférieure de ce taquet porte des stries qui empêchent le fleuret de tourner.

La Compagnie des mines d'Anzin a exposé en 1878 son perforateur au Champ de Mars, dans l'annexe de la porte Rapp, à côté des modèles de ses remarquables installations.

La plupart des modifications qui caractérisent ce perforateur sont dues à M. Daumont, ingénieur-directeur des travaux du fond de la division d'Hérin, elles ont été brevetées au profit de la Compagnie d'Anzin qui, moyennant licence, a confié la construction de cet appareil à M. Maillet, constructeur à Anzin; ce

U4 cHAPirnE iv«

dernier a apporté au perforateur de M. Daumont la modificatioa des garnitures Giffard et il a fait la tige de distribulioa d*une seule pièce ^ afin de rendre toutes les parties concentriques et par suite ses manœuvres plus libres, ce qui était fort difficile auparavant, le châssis et Fun des côtés de la tige devant s'assembler par un clavelage contrariant toujours un peu les axes.

Autres systèmes de perforateurs. — Système Darliugton-BlanjEyy Sadi, Ferroux, Mac-Kean. ~ Perforateur Scliram.

154. Je serais entraîné fort loin si je devais donner la de;cription de tous les perforateurs qui ont été proposés ou essayé depuis quelques années; il serait du reste superflu de s'occuper ici de ceux de ces appareils qui n'ont donné que de niauvai> résultats, ou de ceux qui n'ont que médiocrement réussi. Le perforateur Dubois et François, plus ou moins modifié, est certainement celui qui, à Theure qu'il est, se trouve le plus répandu dans les houillères. A côté de ce système on peut citer le perforateur Darlington , heureusement modifié par la Compagnie de; mines de Blanzy (cet appareil figure cette année à l'Exposition universelle) (*); 'e perforateur Sach, à haute pression, et complètement automatique qu'on rencontre surtout dans le bassin de la Sarre et en Silésie, le perforateur Ferroux et le perforateur Mae Kean, employés tous les deux au percement du S'-Gothard.

Ces différents perforateurs sont plus compliqués que le perfo-

(*) Le perforateur Darlington-Blanzy est maniable et léger; il ne pèse que 65 kilogr. Son action est rapide, sa construction comprend un nombre de picir* assez réduit. Établi sur un affût en bois, de construction fort simple, il permf* de donner aux coups de miiie des positions avantageuses. Mais, à ces avantages»!» peut opposer son défaut de stabilité; de plus, comme dans tous les systèmes où \< mouvement du tiroir dépend complètement de celui du piston , on constate qu'ivft le perforateur Darlington- Blanzy, un grand nombre de coups ne portent pas sur li roche, et que cet appareil bat dans le vide s*il n'est pas à une distance constaole du fond du trou. Ces défauts ont empêché la Compagnie des mines de Ncrax àt s'arrêter au choix de ce perforateur.

râleur Dubois et François. Le perforateur Fcrroux. qui rappelle le système Sommelier, a été approprié au creusement des galeries de mine par M. B. Roy et C^"^ mais jusqu'ici il ne s'est pas répandu beaucoup. Cependant il vient d'être appliqué avec succès au charbonnage du Levant du Flénu où il procure, dit-on, un avancement excessivement rapide. Le perforateur Mac Kean ne parait convenir que pour de grandes installations et quand il s'agit de perforer des roches très^ures. C'est un appareil à grande vitesse qui agit sur les roches dures en les désagrégeant par des coups répétés; il procure des avancements rapides, mais sa complication le rend d'un entretien plus dispendieux que le perforateur Dubois et François.

Il faut encore indiquer parmi les nombreux systèmes appliqués jusqu'à ce jour, le perforateur Schram qui se recommande par sa légèreté, ses faibles dimensions et la simplicité de ses organes. Cet appareil a d'abord été construit en Autriche où son emploi parait avoir pris de l'extension; il s'est répandu ensuite en Suède, en Angleterre et en Allemagne. La Société anonyme des ateliers de la Meuse, à Liège, dirigée par M. A. Stévart, exploite, en commun avec J.-P. Gérard et C»« de Liège, le brevet de M. Schram.

Le modèle ordinaire de Schram a un diamètre de piston de 0"»,072 et une course de 0",03 à 0",10. Il pèse 93 kilogrammes; sa longueur est de 0"*,83 et sa section de 0",17 à 0",i 6. Il donne 400 coups par minute consommant à cette vitesse 7i de mètre cube d'air à deux atmosphères, et il permet de forer des trous de 0",02 à 0«,05 de diamètre et de 0™,S0 à 3 ou 4 mètres de profondeur.

Fleurets.

ts&. Les fleurets employés dans la perforation mécanique sont en acier Bessemer, de 2S à 30 millimètres; ils sont Gxés par une douille et une clavette dans la tige du piston; leur lon-