Charles Combes

“ Tous les tuyaux sont courbés de telle sorte que la vitesse relative du fluide, à sa sortie des tuyaux qu'il a parcourus, soit directement opposée à la vitesse avec laquelle l'orifice d'écoulement tourne autour de l'axe de la machine, et que la vitesse absolue du fluide, lorsqu'il abandonne celle-ci, soit égale à l'excès positif ou négatif de sa vitesse relative sur la vitesse d'entraînement de l'orifice du canal. ”

“ Les variations fréquentes de richesse dans un même filon, et notre ignorance sur les causes qui les produisent ou les accompagnent, constituent peut-être la difficulté la plus grave qui se présente dans l'exploitation des mines. L'idée naturelle qu'un filon qui a été productif sur une certaine étendue, le sera encore sur d'autres points, a fait quelquefois dépenser des sommes énormes en recherches inutiles. ”

“ Les causes de déchet du travail moteur consistent donc ici seulement, dans le travail résistant développé par le frottement de l'air sur les ailes, sur les bras qui lient ces ailes à l'axe de rotation, et sur les disques fixes du ventilateur, et dans les pertes de force vive au passage de l'air à travers la surface cylindrique intérieure, et au moment où il commence à être entraîné par les ailes. ”

“ On sait que le choc de l'eau , à l'entrée des tuyaux mobiles, occasionne une perte de forces vives, et par conséquent du travail moteur transmis à la roue, et que la hauteur génératrice de la vitesse absolue que l'eau conserve en abandonnant une machine hydraulique est perdue pour le travail transmis à cette roue; de là, ce principe généralement connu de tous les mécaniciens, que les roues hydrauliques doivent être tellement disposées, et tourner avec une vitesse telle, que l'eau T entre sans choc, et en sorte sans vitesse. ”

“ On voit qu'en admettant un coefifcient numérique bien choisi, M. Gonot calcule tout simplement le volume d'air débité , comme si le canal parcouru avait partout une section uniforme, circulaire et égale à la section moyenne. Or, comme M. Gonot admet, avec tout le monde, que la résistance due au frottement de l'air, dans le canal parcouru , est proportionnelle au carré de la vitesse, il est évident que sa formule donnera des résultats très-écartés de la vérité, toutes les fois que l'ensemble des galeries et des puits n'aura réellement pas une section uniforme d'un bout à
l'autre. ”

“ Les navires qui transportent le minerai de cuivre dans le pays de Galles rapportent en retour la houille employée pour les machines à vapeur, les fonderies d'étain et autres usines établies dans le pays, les usages domestiques; le fer et la fonte; le calcaire pour la fabrication de la chaux qui est employée comme engrais en énorme quantité dans les comtés du Cornwall et du Devon. Ces navires sont du port de 100 à 200 tonneaux. On estime qu'ils peuvent faire en moyenne 10 voyages par an du Glamorgan dans le Cornwall. ”

“ Les différences entre les dépenses calculées et les dépenses observées deviennent assez considérables pour des vitesses angulaires de la roue nulle ou très-grande; mais pour toutes les vitesses intermédiaires, dans lesquelles la vitesse relative du fluide, à la sortie du pourtour injecteur, n'est pas extrêmement oblique aux plans tangents aux cloisons de la roue, l'influence du choc sur la dépense paraît assez peu sensible, pour qu'il soit permis de la négliger. ”

“ Je ne saurais admettre , avec M. Bischof, que l'accumulation plus grande des mofettes par les temps pluvieux , et en général quand le baromètre baisse, soit uniquement le résultat d'un aérage plus mauvais , ou d'autres causes par lesquelles il explique la formation du gaz inflammable.
J'y vois un simple effet des variations de pression atmosphérique, effet temporaire seulement, et qui n'est point en contradiction avec la possibilité de l'écoulement du gaz, sous des pressions
bien supérieures à la pression atmosphérique. ”

“ On emploie pour aérer ces parties des moyens artificiels, qui consistent le plus souvent à faire tomber de l'eau d'un niveau supérieur à un niveau inférieur, dans une caisse ou tuyau incliné, et à recueillir au bas de la chute, dans un réservoir analogue à celui d'une trompe, l'air que l'eau amène avec elle, et que l'on conduit au fond des tailles, par une série de tuyaux en bois ou en fonte. ”

“ En un mot, la cause qui fait circuler l'air dans les canaux hélicoïdes, dont on peut concevoir le creux de la vis comme composé, me paraît être la même quecelle qui ferait circuler de l'eau ou de l'air, dans un tuyau droit, ouvert par les deux bouts, auquel on imprimerait un mouvement de translation, au milieu d'une masse d'air ou d'eau stagnante, dans une direction formant avec l'axe du tuyau, le même angle que chaque canal hélicoïde forme avec le plan perpendiculaire à l'axe de la vis, plan qui est celui du mouvement de rotation. ”

“ Les particules liquides serpenteront en descendant sur la surface conique, en prenant une vitesse relative dirigée dans le sens de la vitesse de rotation. Elles viendront en conséquence rencontrer les cloisons planes qu'elles frapperont dans le sens convenable pour entretenir le mouvement de rotation de la roue, et ne cesseront de les presser dans le même sens qu'en les abandonnant au bas de la roue. Tout ce qui précède est une conséquence facile à déduire des équations du mouvement d'un point matériel pesant sur une surface conique dont l'axe est vertical. ”

“ D'autres fois les lignes de tirans, brisées au moyen de varlets ou équerres placés à la surface du sol, se dirigent vers des puits différens. Dans tous les cas, les deux maîtresses tiges, auxquelles une même roue imprime le mouvement, s'équilibrent l'une l'autre, et l'on fait en sorte que cet équilibre soit le plus parfait possible, en disposant convenablement des pompes foulantes ou élévatoires, et adaptant à l'une ou à l'autre des tiges des balanciers à contre-poids. Les roues à augets sont généralement d'un grand diamètre (voir le tableau A) . ”

“ Mais ces
expériences présentent une autre circonstance qui a beaucoup contribué à réduire l'effet utile transmis à la roue: c'est qu'une quantité considérable d'eau s'est évidemment perdue par la fente annulaire existante entre le pourtour intérieur de la roue et le collet du réservoir. Il suffit, pour s'en convaincre, d'observer que, quand la roue est tout à fait arrêtée (Expérience 14) , la vitesse de l'eau qui sort par les orifices des canaux de la roue ne peut être plus grande que celle qui est due à la hauteur totale de la chute. ”

“ Ainsi il n'est pas exact de dire , comme le fait M. Gonot, que les gaz montrent une tendance à se séparer les uns des autres par ordre de densités. Lorsque les gaz sont mélangés une fois, ils n'ont aucune tendance à se séparer. 11 n'est pas vrai non plus que l'hydrogène flotte sur l'air , comme de l'huile sur de l'eau, et que ce gaz, accumulé au sommet des sinuosités des galeries parcourues par le courant d'air, agisse comme l'air qui se loge dans la partie supérieure d'un tuyau de conduite. ”

“ Le Cornwall fournit en outre à l'exportation du granit pour pierre de taille , de la terre à porcelaine exploitée aux environs de Saint-Austle, et qui est transportée dans les fabriques du Staffordshire, de l'argile réfractaire qui sert dans la construction des fourneaux pour le traitement du cuivre, et de quelques hauts-fourneaux situés près de la côte sud du Glamorgan, du minerai de fer (fer hématite ou oxidulé) qui est exploité dans un filon voisin de Lost-Withiel et qui est transporté dans le pays de Galles pour y être mêlé en petite quantité au fer carbonaté des houillères ”

“ Pour des roues de grandes dimensions, le dispositif adopté à Vitry aurait plusieurs inconvénients, et entre autres celui d'exiger beaucoup de métal pour la confection des pièces abc d et m n, qui rentrent l'une dans l'autre. Le poids de la roue, il faut bien le remarquer, est un avantage sous le point de vue mécanique, et non un inconvénient; car ce poids étant porté par l'impression du fluide moteur qui débouche en dessous, contribue à régulariser le mouvement de la roue, quand elle est sollicitée par des résistances variables , sans donner lieu à aucun frottement additionnel sensible. ”

“ Il y reste , parce que ces interstices ne sont point aérés; il se répand dans les galeries avoisinantes, lentement, quand la pression extérieure demeure constante; il cesse de sortir, quand le baromètre monte, et c'est alors l'air extérieur qui, temporairement, entre dans les remblais où le gaz se condense ; il en sort plus abondamment quand le baromètre baisse. Voilà, en peu de mots, l'explication que j'ai donnée dans les passages cités de mes mémoires sur le mouvement de l'air et l'aérage des mines; M. Gonot, si je l'ai bien compris, dit exactement la même chose ”

“ Les soupapes ouvertes brusquement par des contre-poids laissent à la vapeur un passage très large; la soupape d'exhaustion et les tuyaux qui établissent la communication avec le condenseur ont particulièrement des dimensions considérables ; comme d'ailleurs la cataracte ouvre cette soupaped'exhaustion avant la soupape d'admission, il en résulte que la tension, dans l'intérieur du cylindre, sous le piston, doit être très sensiblement la même que dans le condenseur, au moment où la vapeur motrice est admise. ”

“ On voit en combinant l'équation (a) et les équations (2) et (3) que les deux expressions différentes (A) et (B) du travail moteur transmis à la roue dans l'unité de temps rentrent l'une dans l'autre.
Parmi les formes diverses que l'on a données ou que l'on peut donner aux roues à palettes mues par l'impression d'une veine liquide, l'une des plus simples et des plus remarquables est celle dans laquelle les palettes sont des cloisons planes et verticales qui vont se couper suivant l'axe vertical de la roue. ”

“ L'airage est en général très bon dans les mines du Cornwall et du Devonshire. Il se fait très bien naturellement, au moyen despuits d'extraction d'épuisement, des longues galeries horizontales qui les mettent en communication, et des puits inclinés qui vont d'un niveau à l'autre. Les seuls points où les ouvriers puissent être gênés , faute d'air, sont la dernière galerie de niveau, poussée à partir du puits d'épuisement, et les extrémités
Airage. ”

“ En effet, l'équation générale qui donne la vitesse relative u,, en fonction de la vitesse angulaire w et de la hauteur H, est :
dans laquelle K est un coefficient numérique, qui ne dépend que de la forme et des dimensions du ventilateur, p. un coefficient numérique aussi constant, rt, r0 et a des quantités fixes pour un ventilateur déterminé. D'ailleurs les vitesses v et u0 sont avec la vitesse finale d'écoulement ux dans des rapports constants, dépendant des dimensions de la machine, de sorte qu'en définitive l'équation précédente est de la forme. ”

“ Il est indispensable pour cela qu'elles soient pourvues d'une vanne qui, dès que la quantité d'eau devient insuffisante, soutienne le niveau des eaux, dans le réservoir alimentaire, à la hauteur de la chute. Cette vanne doit évidemment agir sur la roue elle-même , de manière à rétrécir à la fois les orifices d'entrée et de sortie des canaux mobiles de la roue; il faut de plus qu'elle ne laisse pas, dans l'intervalle compris entre cesorifices, un élargissement dans lequel l'eau perdrait en remous et tourbillonnements une partie de sa vitesse. ”

“ En effet, les pompes de mines sont presque toujours des pompes foulantes, à piston plein, à l'exception de celle placée au fond du puits qui est élévatoire, à piston creux, et dont la hauteur est très petite. L'eau est foulée dans les tuyaux montans par le poids de la maîtresse tige , et le travail de la machine consiste presque entièrement à élever ce poids , attendu que les tuyaux aspirateurs des diverses colonnes ont une hauteur très faible comparativement à celle des tuyaux ascensionnels. ”

“ Peut-être serait-il possible d'éclairer en dessus avec la lampe Dumesnil, en substituant au disque métallique qui est superposé au cylindre en cristal, et porte la cheminée, un disque également en cristal , percé d'une ouverture centrale pour le passage de la cheminée.
Le degré plus grand de lumière que répand la lampe Dumesnil la rend, selon moi, préférable à celle de M. Mueseler, où la combustion est nécessairement moins parfaite , parce que le courant d'air qui vient l'alimenter est contrarié par le courant des gaz brûlés, qui circule en sens contraire. ”

“ Aux mines de Huel-Friendship et de HuelBetsey près de Tavistock, l'extraction se fait au moyen de roues hydrauliques, à un seul rang d'augets. Bien que ce mode soit 'vicieux , il a quelque chose d'ingénieux qui mérite d'être décrit.
La chaîne en fer à laquelle est attaché le cuveau, ou chariot unique qui sert à l'extraction, s'enroule sur une bobine à axe horizontal. Sur le même axe est montée une roue d'engrenage, conduite par une autre roue montée, soit sur l'arbre de la
roue hydraulique, soit sur un arbre intermédiaire entre celle-ci et le treuil ou bobine. ”

“ Le tracé est simple, et il se prête bien, comme on le verra plus loin, à recevoir une vanne qui fasse varier les volumes d'eau dépensés par la roue , sans trop affaiblir le rapport de l'effet utile au travail dépensé.
Étant donné le tracé d'une roue qui dépense un mètre cube d'eau, sous un mètre de chute, en tournant avec une vitesse angulaire déterminée, et utilisant une fraction donnée du travail dépensé, on construira sans difficulté des roues du même genre qui dépenseront un volume
d'eau quelconque, sous une chute quelconque, en utilisant la même fraction du travail total de la chute. ”

“ Un appareil semblable suffirait pour produire un courant d'air fort vif, dans une salle dont la section transversale serait de 5o à 60 mètres carrés, puisque la vitesse de ce courant serait d'un demimètre environ par seconde.
Si l'on veut au contraire déplacer ou lancer de petits volumes d'air sous des pressions très-fortes, on est conduit par le calcul à donner aux ventilateurs de fort petites dimensions, à les faire tourner avec une rapidité excessive, et l'on tombe sur des conditions à peu près impossibles à réaliser dans la pratique. ”

“ La roue tournant même à vide ne prendra donc pas une vitesse telle que l'eau entre sans choc et sorte sans vitesse, car indépendamment des résistances dues à la contraction et au frottement dans les tuyaux mobiles, il y a encore le travail résistant transmis à la roue par le frottement des disques de la roue contre l'eau du biez inférieur, et les frottements des parties solides de la machine. ”

“ Je détermine d'abord la section transversale du canal hélicoïde, en me donnant la vitesse relative avec laquelle l'air circulera dans son intérieur ;.
il ne faut prendre cette vitesse, ni trop grande , ni trop petite : trop grande, elle donnerait lieu à un frottement qui absorberait un travail moteur considérable ; trop petite , elle conduirait à donner à l'appareil de fort grandes dimensions, et donnerait lieu d'ailleurs à une grande perte de travail, par suite de la vitesse absolue avec laquelle l'air abandonnerait la machine. Je prends donc cette vitesse égale à 29 mètres par seconde. ”

“ Le poids de la maîtresse tige fait remonter le pistou qui est également pressé, sur ses deux faces, par la vapeur, en même temps qu'elle foule l'eau dans les tuyaux ascensionnels placés dans le puits. A la fin de l'ascension, la poutrelle P ferme la soupape d'équilibre, et le piston reste en repos jusqu'à ce que la cataracte vienne ouvrir successivement la soupape d'exhaustion et la soupape d'admission. ”