CHAPITRE IX

906. La pression des pulpes fournies parla râpe est produite aujourd'hui de deux manières distinctes : 1* par les presses hydrauliques (après l'action de la presse préparatoire); 2** par les presses dites contintieSy leur action ayant lieu sans intermittence.

Avant de porter les sacs à la presse hydraulique, on les soumet d'abord à une pression moins forte dans une presse préparatoire.

La pulpe des râpes, encore tout imbibée de jus, la pressine^ peut abandonner une partie de ce jus, d'elle-même, pour peu qu'elle se trouve sur un plan incliné : mais elle n'en donne ainsi pas plus de 10 à 15/100. Il est nécessaire de la loger dans des sacs et de la soumettre à une pression, plus ou moins forte, pour obtenir les 80 ou 82/100 de jus dont les débris cellulaires peuvent être séparés. Les • sacs reçoivent cette pression dans la presse préparatoice.

La figure 140 montre la perspective de cette presse établie par la maison Cail. (Le chef des études. Boursier, a pris une grande part à cette construction.)

Une pile de sacs construite sur le plateau A, muni à ses deux extrémités de deux poignées en fer, et soutenu à 5 centimètres audessus de la tabky par des linteaux de fer ou de fonte, laisse d'abord écouler pendant le temps de sa formation et sous l'effort de son propre poids, une partie du jus (10 à 12/100). Aussitôt achevée, cette pile est poussée, parallèlement, jusqu'à la position B, la semelle de la presse. A ce moment l'ouvrier, après avoir décroché d'avance le crochet B de dessus le taquet M', tire la poignée M et fait marcher vers la gauche une tige horizontale XY, sur laquelle sont fixés deux

PHESSUUAGE. 133

guides C,C'. — Le premier C est ainsi conduit de la poulie folle D' 5ur une poulie I' fixée à Tarbre d'une vis sans fin V. Cette vis fait loumer une roue dentée S, servant de tête à la vis de pression V, de manière à laisser descendre le plateau mobile et à serrer lentement les sacs entassés. Le jus coule, et peu à peu le plateau descend assez

FiG. 140.

bas pour heurter le taquet M, le tirer et avec lui tout le système, le balancier, la tige XY, etc. Le deuxième guide C est ramené à droite ; de sa poulie folle D' il passe sur la poulie fixe 1' et en même temps C glisse de sa poulie fixe D' sur sa poulie folle Y. La vis sans fin tourne en sens contraire de son premier mouvement, et fait par conséquent remonter le plateau. Colui-ci remonterait même indéfiniment si le taquet M' fixé à la hauteur convenable ne remontait pas avec lui

pour rarrèter en une ou deux secondes. Il ramène la tige XY vers la gauche : les deux guides C et G arrivent doucement sur les moitiés intérieures de leurs poulies folles, ce qui arrête tout mouvement.

La pression et la dépression demandent donc uniquement un premier coup de main de l'ouvrier ; tout le reste est automatique. Le crochet B, manœuvré par la poignée M, pour vaincre la lame de ressort sous laquelle il est placé, donne un moyen simple d'éviter toute mise en marche accidentelle pendant les arrêts. — Lorsque le plateau est monté à la plus grande hauteur, le crochet B se cramponne sur M' ; cela suffit. Déjà le plateau ne peut plus monter ; mais si quelque cause accidentelle, un choc sur le balancier, tendait à le faire descendre en portant la tige X Y vers la droite, aussitôt le crochet tireï^it M' et remettrait les choses à leur place.

La presse préparatoire donne environ 60 de jus pour 100 de betterave; y compris les 10 à 12 écoulés spontanément pendant la construction des piles, avant toute action de la presse. C'est 60 des 80/100 fournis en moyenne par le pressage total. Il ne reste pas plus de 20/1 00 à extraire dans les presses hydrauliques dont nous allons parler. En d'autres termes, la presse préparatoire donne les trois quarts du jus : le dernier quart est obtenu par la presse hydraulique.

loi. Les sacs vont de la presse préparatoire ^ux presses hydrauliques de deux manières :

1* Ordinairement la pile pressée, saisie dès le premier moment de la remontée du plateau mobile, est tirée sur le deuxième plateau fixe A' où elle est démontée, sac par sac, pour être construite à nouveau sur la presse hydraulique. Pendant ce temps, une deuxième pile préparée en A est poussée sur la semelle B pour subir ki pression, et ainsi de suite.

^ Mais, dans plusieurs fabriques, on ramène la pile pressée en A pour la démonter, et c'est en A' qu'est montée la seconde pile : c'est en A' qu'elle est de même ramenée et démontée. La seule raison de cette marche est une convenance locale : l'obligation d'établir la presse préparatoire parallèlement à l'axe de la râpe, si l'auge est en

avant. — Vensacheiir n'a pas plus de peine à charger sur la droite ou sur la gauche. Les claies sont maniées des deux côtés. — Je ne crois pas utile d'insister davantage.

Dans tous les cas, le temps de la pression préparatoire est assez court : il ne dépasse pas le quart du temps nécessaire à une seule pression hydraulique. — Une presse préparatoire suffît par conséquent à Talimentation de quatre presses hydrauliques.

Le temps d'une montée est en général de 38", celui d'une descente ou d'une pression, 84". On presse 15 à 16 sacs sur la presse préparatoire; 45 à 50 sur chaque presse hydraulique.

708. Presses hydrauliques. — Leur emploi a lieu suivant des méthodes un peu différentes; mais toutes donnent la pression par un organe essentiel composé de deux vases communiquants E, E' <fig. 141) remplis d'eau, par l'intermédiaire de laquelle la pression,

FiG. 141.

produite dans le petit vase, au moyen d'un piston a, est transmise dans le grand vase sous un autre piston b, dont la grandeur est dans un rapport déterminé avec celle du premier. Ce rapport de grandeur est la mesure exacte de la puissance dans la presse, comme l'a démontré Pascal en 1684.

Si le petit piston a reçoit une pression de 8 kilogrammes par centimètre carré, la pression sous le piston b est aussi de 8 kilogrammes par centimètre carré; par conséquent, si la surface horizontale du petit piston est de 10 centimètres carrés, les 80 kilogrammes appliqués sur cette surface ne pourront être équilibrés dans le grand vase, si la surface horizontale du grand piston F est

FABRICATIOX DU SUCRE.

100 Ibis plus grande, que par un poids de 80 X 100 = 8000 kilogrammes.

En d'autres termes, si le piston a, manœuvré dans le vase E, peut envoyer continuellement de Teau dans le vase E', le piston b montera continuellement, tant que le poids dont on le chargera n'atteindra pas 8000 kilc^rammes, déduction faite du poids de la colonne d'eau comprise au-dessus ou au-dessous du niveau horizontal n n\ dans Tun ou l'autre vase (poids négligeable d'ailleurs, à une forte pression).

On réalise focilenient cette condition générale en disposant le vase A pour servir de corps de pompe aspirante et foulante ; et l'on conçoit que si le grand piston F, au lieu de monter sans obstacle, se trouve placé dans un cadre très- résistant où Ton puisse mettre, entre le dessus du piston et la traverse horizontale supérieure du cadre, une masse de pulpe, le piston montera jusqu'à ce que cette pulpe comprimée, devenue de plus en plus résistante par la perte du jus, arrive à représenter par sa résistance un effort de 8000 kilogrammes.

La pression produite par ce mécanisme, aussi puissant que simple, peut aller bien au delà du chiffre de 8000 kilogrammes. La figure 14^ représente, sous la forme la plus réduite, une presse employée aujourd'hui dans les fabriques et où la pression hydraulique peut atteindre le chiffre énorme de 300000 kilogrammes.

' 709. Voici les détails de sa construction :

A est le petit piston d'une pompe aspirante et foulante à parois très-solides. Cette pompe est établie sur un bac BB' contenant de l'eau (il suffit de 25 à 100 litres pour une presse). Les mouvements du piston sont commandés par une bielle et un excentrique fixé sur l'axe d'une poulie mise en rotation par une machiné à vapeur, le tout non représenté.

L'élévation du piston aspire l'eau du bac par le tube à pomme d'arrosoir tl' en soulevant la soupapes : la descente produit une pression très-rapidement efficace, à cause de l'incompressibilité de l'eau ; la soupape s est immédiatement refeimée ; la soupape s' se

lève au contraire, et l'eau, poussée dans le tube CDD' (eu cuivre rouge assez épais pour supporter 500 atmosphères), trouve un passage par le robinet à 3 voies D', mis en position convenable au moyen de la roue F ajustée sur sa clef. Elle pénètre dans la cavité NN'O qui est le gmnd vase communiquant. Elle se heurte contre le piston, ou cylindre en fonte EE', soigneusement alésé, glissant à frottement dans l'ouverture NO du vase, deuxième cylindre en fonte, ou réservoir creux, d'une épaisseur considérable. Ainsi foulée dans ce réservoir, l'e^u exerce tout son effort sur le piston, comme sur les parois et soulève le piston d'une hauteur déteiminée par son propre volume. Ce vol\ime est-il d'un demi-litre, et ce demi-litre d'eau foulé dans l'espace circulaire NO prend-il 5 centimètres de hauteur, le piston s'élève de 5 centimètres.

FiG. 143

Le poids du piston EE', augmenté même de celui du plateau GH, est loin d'opposer un obstacle sérieux à la poussée de l'eau : nous pouvons le voir par un calcul très-simple ; soient :

k le nombre de kilogi-ammes représentant la force appliquée sur le petit piston A ;

p la pression ainsi produite sur l'unité de sa surface, ou centimètre carré de section perpendiculaire à l'axe ;

P la pression sur le grand piston ou la force de la presse;

r et R les rayons des deux pistons ;

ir r* et ir R* leurs surÊices ; on a :

Dans un grand nombre de presses actuellement en usage, r — 2i millimètres. R = 160 millimètres, k^ 1900 à 2000 kilogrammes.

li en résulte :

P — 1900 X 44. 4i =84 436 kilogrammes.

Ces nombres sonl les plus faibles : ils se rapportent à des dimensions minima . Nous allons voir que les presses reçoivent l'action de deux petits pistons. Les dimensions mcucima peuvent être :

r = 12 millimètres R » 220 millimètres k= 10000 kilogrammes;

ce qui donne : )

P = 10000X 336.11 = 3361100 kilogrammes. î

Le plateau de la presse est ainsi poussé, de bas en haut, avec ï rénorme force de plus de 3 millions de kilogrammes ; ou plutôt il l pourrait l'être, car jamais dans la pratique on ne va réellement à ce ï point. Le petit piston serait tordu ou brisé, les sacs mis hors de ( service en un instant, etc. J'ai surtout voulu donner la mesure de la ; puissance découverte par Pascal en 4684, et mise dans la pratiquo par l'ingénieur anglais Bramah, en 1796. Il serait impossible d'éviter la fuite de l'eau entre le piston EE' et l'ouverture NO du réser- ^■ voir sans le cuir embouti de Bramah, représenté figure 143. On place ce cuir dans la rainure circulaire ON, la pression de l'eau fait adhérer l'anneau aa' du côté du réservoir et l'anneau 66' du côté | du piston ; plus la pression est forte, plus ces adhérences se déve- j loppent, sans empêcher le glissement (1). !

Chaque mouvement complet d'allée et venue du petit piston j

élève le plateau jusqu'à ce que la pulpe, entassée entre le plateau |

GH et le sommier LM, résiste avec une force égale à celle de la j

presse. Alors cette pulpe n'est presque plus imbibée de jus; le li- f quide sucré s'est écoulé peu à peu sur le plateau dans la rigole G H,

■ V (I) Souvent le cuir est simplement rabattu en a ei a' ; sur cd on enroule un

aiiDean mélnlliquc ou une corde.

d'où une échancrure, ouverte au-devant de la presse, le fait tomber dans une rigole pour le conduire au bac de chaulage.

FiG. 144.

Aussitôt régouttage complet, il Tant desserrer en pcrmellant au piston EE' de descendre. 11 suffit de tourner le robinet D' de manière à fermer Tarrivée de IVau et à ouvrir la communication avec

PRESSURAGE. Ui

le tuyau de retour ou de décharge IKU. Sur le champ, le poids du piston, du plateau et de la masse des sacs fait sortir l'eau de N N'O par ce tube qui la rend à la bâche.

La pression terminée, on renvoie l'eau à la bâche; le robinet D' de la figure, placé sous la main de l'ouvrier presseur, lui permet d'ouvrir le passage par le tube IK, dont la longueur est plus ou moins gi*ande, et qui est logé dans un caniveau à fleur du sol.

910. Tel, est le fonctionnement essentiel d'une presse hydraulique.

Dans les fabriques de sucre, ce fonctionnement est un peu plus compliqué. On divise le travail hydraulique en deux parties : la première, où l'eau arrive de la pompe en abondance et avec une force moyenne; la seconde, où la quantité d'eau diminue, mais où la pression atteint son maximum. L'état de la pulpe exige cette division du travail; même après Tefl'ort de la presse préparatoire, la pulpe est encore assez molle pour abandonner rapidement son jus à une pression médiocre, et c'est seulement quand elle en a perdu la plus gi'ande partie qu'il est nécessaire de la comprimer lentement avec une grande force.

On a réglé le fonctionnement dans ce but; pour c.^Ia chaque presse reçoit l'eau de deux pompes dont les pistons sont inégaux. L'un des diamètres est double de l'autre. Les deux corps de pompe, fondus en un seul, sont distincts pour tout le reste : chacun d'eux a ses deux soupapes, etc. La figure 144 représente un assemblage de quatre pompes doubles, disposées en buffet: a, a' sont les deux pistons du premier couple; articulés à une bielle i ou i', terminée par un collier n ou n', entourant un excentrique calé sur l'arbre A A' , ils prennent l'eau dans une grande bâche W et la foulent par le tube t seul pour eux deux ; cette eau vient à la presse en avant de la figure : d'abord sous l'impulsion des deux pistons à la fois, puis sous l'impulsion unique du plus petit a pour terminer par la plus forte pression. Ces efiets sont réglés automatiquement comme on va le voir.

Le piston a', conduit par son excentrique n' »", aspire l'eau de

Ht

la bâche VV et la foule par le tube t, sans interruption, jusqu'au moment où la pression, réglée par l'action des poids PP' sur la

soupape X, au moyen du levier ^u, devient assez grande pour lever la soupape. Aussitôt le levier lui-même est soulevé; une tige rs, articulée au point r, obéit au mouvement et lève l'extrémité s du

levier sy, avec l'aide du contre-poids y ; une deuxième lige zo, articulée en z sur ce second levier, soulève au même instant la soupape d'aspiration o, contre laquelle d'avance on l'avait butée ; cette soupape est ainsi mise hors de fonction. L'eau, soulevée par le piston a', ne marche plus vers la presse ; elle recule vers la soupape, qui lui livre maintenant passage et retombe dans la bâche. Du même moment le piston a travaille seul ; il achève de faire monter la pression au maximum avec la lenteur convenable^ en foulant l'eau dans le même tube t.

Cette marche simultanée, du piston a donnant seul de la pression, et du piston a' dont les mouvements sont perdus, on l'arrête quand on juge la pulpe suffisamment pressée, quand elle ne donne plus de jus; mais ce moment expose à une certaine hésitation. Lorsqu'une première fois la pulpe résiste au maximum de pression, le jus dont elle est encore imbibée s'écoule, et un instant suffit pour diminuer la masse et sa résistance. Les poids PF, toujours actife, font remonter la tige rs (celle qui dépend de la pompe et du piston a) et remettent cette pompe en état de produire la pression maximum. La pulpe est seiTée de nouveau et ainsi de suite ; il n'est pas rare d'observer, deux ou même trois fois, ces alternatives dans un travail fait sans précipitation.

9 1 1 . La double pompe dont on vient de lire la description n'est plus en usage aujourd'hui ; ses avantages ne compensent pas ses inconvénients : le petit piston exige trop d'entretien et les pressions trop fortes endommagent beaucoup les sacs sans donner plus de jus. On a renoncé généralement à ce système pour s'en tenir à une pompe unique dont le piston a un diamètre de 45 à 50 millimètres et celui de la presse 275 à 300.

919. La maison Cail a simplifié ce mécanisme à un degré remarquable. Voici la disposition du buffet de pompes avec les détails nécessaires :

La figure 145 montre un bufiTet de six pompes complet; sauf le tube de cuivre établissant la communication de chaque pompe avec une

lU

presse, toul est représenté; c'est-à-dire tout ce dont il n'est pas possible d'éviter l'existence hors de la bâche B. Tout ce qui peut être logé dans cette bâche, sans crainte de l'eau, et être mis ainsi à l'abri des dérangements et des souillures, trop imminents, en tout atelier, est enfermé dans cette cuve close, et peut servir pendant une cam-

FiG. 146.

pagne entière protégé contre les accidents d'une manière à peu près absolue.

Considérons l'une des pompes P (fig. 146). Le piston plonge dans un coi^ps au fond duquel est une soupape n, posée sur les bords coniques d'un tube d'aspiration t. Un peu plus bas dans le même tube est un petit piston cylindrique r, d'un diamètre inférieur à celui du tube pour ne pas gêner l'aspiration de l'eau, et fixé sur l'extrémité d'une tige rE dont l'autre extrémité E est une chape à parois rectangulaires; cette chape entoure le bout du grand bras d'un levier

PRESSUUAGE. 145

CE, courbé à angle droit au-dessous de E, pour reposer au iond de la bâche et tenir le levier dans la situation horizontale. Au petit bras du levier est attachée, par une autre chape C, une tige BC liée par son sommet B à un deuxième petit piston cylindrique s glissant à

FiG. 147.

irottement dur, celui-là, dans un bout de tube, en communication avec le lube dépression TT, tout près du cylindre AD où est établie la vis de mise et démise en pression. Lorsqu'on veut donner la pression, on serre la soupape H (fig. 14.7) en faisant tourner la roue R pour visser. L'extrémité inférieure de la tige U, dans laquelle est fixée la tête de la soupape, appuie fortement et ferme le ps^ssage H X : l'eau foulée par la pompe dans le tube TT' dont la section se voit au- II. 10

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dessous (le U, passe librement autour de ce cylindre et du dessus de la soupape pour aller à la presse, où elle établit peu à peu la pression; le maximum de celle-ci est réglé d'avance, une fois pour toutes, par le poids M, fixé sur le levier CE par une goupille L, de manière à donner, par le rapport du grand bras NE et du petit bras GN, Tefifort nécessaire sur la section de s. Tant que ce maximum n'est pas atteint, les fonctions de la pompe restent les mêmes; mais, à ce point, le plus petit excès de pression force le piston s à descendre et à relever l'extrémité E du levier malgré le poids M. La tige Er ainsi soulevée vient heurter la soupape n et la tient au-dessus de son siège aussi longtemps que la pression est assez forte pour la tenir ellemême. La pompe continue de fonctionner; elle entretient dans la presse une pression constante, é$>:ale au maximum ; l'excès d'eau trouve un retour facile dans la bâche, autour de la soupape n, dont les mouvements peuvent se succéder avec rapidité, mais sans secousses brusques.

Pour faire cesser la pression, il suffit de tourner la roue R en dévissant. Au premier tour, la soupape H est enlevée; l'eau de la presse, chassée par le poids du piston et du plateau, revient par T' en UHX d'où elle tombe dans la bâche. Dans le cas où une seule pompe sert deux presses, le retour n'est plus ouvert dans la bâche, mais de la presse à démonter dans la presse conjuguée, prête à monter au même moment.

L'huile employée au graissage des pompes tend à s'accumuler dans la bâche, à la surface de l'eau ; deux ouvertures FP pratiquées latéralement dans la paroi intérieure d'une cuvette très-aplatie lui offirent une issue pour s'écouler par le tube H.

113. On exprime ordinairement la charge appliquée sur le piston des pompes, ou la pression, en nombre d'atmosphères. L'unité est un peu plus d'un kilogramme par centimètre carré. La pression moyenne de l'air atmosphérique étant mesurée par une colonne de mercure de 0",760, il est facile de trouver le poids d'une colonne dont la base est un centimètre carré, puisque la densité du mercure est 13,6 fois celle de l'eau. La colonne est un volume de 76 cenli-

PRESSURAGE. Ii7

mètres cubes; elle pèserait 76 grammes si elle était d*eau ; elle pèse 76^ X 13,6 = 1033,6 grammes puisqu'elle est de mercure. C'est I kilogramme 33 grammes 6 décigrammes (1).

Il est facile ensuite d'exprimer la force d'une pompe en atmosphères. 11 suffit de connaître la force appliquée sur le piston, de mesurer la section de ce piston et de diviser Ih nombre de kilogrammes, représentant la force, parle nombre de centimètres carrés, représentant la section. Ce premier calcul donne le nombre de kilogrammes appliqués sur un centimètre carré. Il est bien clair que ce nombre divisé par 1,0336 donnera la force en atmosphères.

Par exemple 1520 kilogi^mmes sont appliqués sur un piston de 47 millimèties de diamètre; à combien d'atmosphères travaille ce piston?

La section du piston est 23'"'",5 X 23,5 et x 3,4416 ou 17",345.

Le poids sur chaque centimètre carré est :

Cette pression est :