L'alimentation en eau

Les roues

Le mécanisme

La mouture

Exemples

1. L'alimentation en eau
   Les moulins à eau "terriers" (par opposition aux moulins-bateaux) sont construits directement sur le cours d'eau ou, si le tracé du cours d'eau n'est pas propice à la construction, on capte l'eau et on l'amène jusqu'à l'endroit choisi par un canal de dérivation qui peut mesurer jusqu'à plusieurs centaines de mètres.
   Pour pallier l'irrégularité du débit, certains moulins possèdent des bassins de retenue artificiels sur le canal d'amenée.
   Un conduit, l'abée, relie le canal d'amenée ou le bassin de retenue au moulin. Ce conduit est fermé en aval par une écluse que l'on ouvre pour actionner la roue.
   
   
2. Les roues (figures correspondantes)
   Pour que l'eau développe sa force motrice, il faut évidemment la diriger vers la roue qu'elle doit mettre en mouvement , par son poids ou par la manière dont elle en frappe les pales.
   
   • Les roues horizontales sont placées sous le bâtiment percé d'arches pour permettre le passage de l'eau et on ne les voit pas :
     * Dans les moulins à trompe, la roue porte des pièces de bois taillées de façon à présenter à l'eau une surface à la fois oblique et concave, appelées cuillers. L'eau est amenée par une sorte de tuyau en bois dit trompe.
     * Les moulins à cuve ne possèdent pas de trompe; la roue est installée dans un bassin circulaire. L'eau s'y déverse à hauteur de la face supérieure de la roue, créant un tourbillon qui l'entraîne dans un mouvement giratoire.
     
   • Les roues verticales, au contraire, sont souvent visibles au flanc des moulins, parfois à l'abri d'un auvent. Elles ont été nommées d'après l'endroit où les frappe l'eau :
     * Roues en dessus : l'eau arrive au dessus de la roue par un petit canal et remplit les auges de la roue ce qui provoque sa rotation par gravité.
     * Roues de poitrine et de côté : l'eau arrive sur le côté de la roue et elle frappe celle-ci légèrement au dessus de son axe pour la roue de poitrine (c'est-à-dire à peu près à la hauteur de poitrine d'un homme) ou légèrement en dessous pour la roue de côté. Elles sont, le plus souvent, à aubes planes.
     * Roue en dessous : l'eau libérée par la levée d'une vanne pousse les pales de la roue par le bas.
     * Roue Poncelet : C'est la meilleure des roues en dessous. Le vannage est incliné et les augets permettent d'emmagasiner l'eau ce qui améliore le rendement (jusqu'à 60% de puissance utile). Mais l'adoption de ce système est resté restreint à cause du développement des roues de côté, encore plus performantes (jusqu'à 75%).
     Dans les roues en dessus et de côté, l'eau agit dés le début de sa chute jusqu'à sa descente sous l'effet de son propre poids. Dans les roues de types en dessous, l'eau agit par percussion et grâce à la vitesse acquise.
     
     
3. Le mécanisme
   Le système est constitué de deux meules. La meule inférieure est fixe, on l'appelle meule dormante ou gisante. La meule supérieure tourne sur la meule inférieure grâce au mouvement de la roue ; on l'appelle meule courante, tournante ou volante.
   
   
   
   • La roue horizontale est à axe vertical directement branché sur la meule tournante. A la base de l'axe, un pivot en métal très dur, repose sur un pas en acier ou en bronze appelé crapaudine. La crapaudine est elle-même fixée sur une poutre horizontale de chêne ou de hêtre appelé banc qui prend appui sur de grosses pierres enfoncées dans le sol. Le banc est fixe d'un côté et peut se mouvoir verticalement grâce à une tige qui va de son extrémité libre à un levier ou trempure qui sert à modifier l'écartement des meules. L'arbre traverse la meule gisante dans un boîtard garni de réservoirs de graisse puis se prolonge par une barre métallique aplatie et de section rectangulaire. Celle-ci se loge dans l'annille, pièce métallique en forme de X qui est placée dans des entailles pratiquées dans la face du dessous de la meule tournante. Quand le moulin fonctionne, l'annille permet de transmettre le mouvement de rotation de l'axe à la meule volante.
     schéma complet du mécanisme horizontal
     
     
   • Le système à roue verticale est plus complexe car il s'agit de transformer le mouvement vertical en mouvement horizontal. La transmission de la rotation s'effectue par l'intermédiaire d'un rouet denté muni d'alluchons fixé sur l'axe de la roue et d'une lanterne composé de fuseaux, qui constituent un système de renvoi d'angle. Le gros fer qui traverse la lanterne repose sur le palier et supporte à son autre extrémité la meule courante par l'intermédiaire de l'annille.
     schéma complet du mécanisme vertical
     
     
4. La mouture
   Le grain est contenu dans une trémie en forme de pyramide renversée, à base rectangulaire. Maintenu à la trémie, l'auget est un organe régulateur de la distribution du grain : les effets de la gravité s'y combinent avec ceux de la trépidation. Celle-ci est imprimée par un frayon (ou babillard), cylindre de bois dur fixé sur l'axe de la meule volante dont les angles sont fortifiés par des touches en fer. Le frayon, en tournant, frappe l'auget sur le côté quatre fois à chaque tour de roue, dont chacun fait glisser une certaine quantité de grains. C'est le frayon qui est responsable du caractéristique tic-tac des moulins.
   
   
   Le grain est ensuite acheminé vers le centre de la meule, nommé l'oeillard où il s'infiltre entre les deux meules dont les faces sont creusées de sillons de manière à faciliter sa progression durant son écrasement. La mouture est expulsée vers l'extérieur par la force centrifuge. Pour qu'elle ne se répande pas partout autour des meules, chacune d'elles est enfermée dans un coffrage de bois circulaire. La mouture (farine et son) s'échappe, après avoir effectué un tour complet, par une trémie d'échappement qui aboutit dans une auge où elle est recueillie.
   On récupère donc à la fois la farine et le son, qu'il faut ensuite tamiser pour les séparer. Les techniques s'améliorant, le tri s'effectue à la sortie des meules grâce à un blutoir. C'est un cylindre de bois en pente animé d'un mouvement de rotation grâce à un axe de fer. Des tamis de soie où la trame est de plus en plus lâche, sont tendus sur des liteaux supportés par des cercles de bois; on récupère donc successivement la fleur de farine, le remoulage et le son dans trois auges.
   
   
5. Exemples
   Le mécanisme décrit ici est le mécanisme global utilisé par les moulins à eau. Chaque moulin est en fait unique, par la manière dont il reçoit l'eau (canaux et retenues), la géométrie de sa roue (nombre et forme des augets), l'aménagement du bâtiment et les améliorations techniques que lui avait apportées son meunier. Par exemple, dans un moulin de Corrèze, la vanne de l'écluse est reliée par un fil à un système qui permet de la refermer "automatiquement" lorsque la trémie est vide. Dans un moulin du Tarn, la farine est aspirée à la sortie des meules et déversée directement dans les sacs, par un système de tuyauteries.
   Pour avoir un ordre d'idée de la puissance développée par un moulin à eau, prenons l'exemple d'un moulin à roue horizontale à trompe fonctionnant sur une hauteur de chute de 1.20 m et avec un débit de 850 l/s :
   P théorique = (1.20 x 850) / 75 = 13.6 CV mais il faut prendre en compte les pertes dans les transmissions, ce qui revient à diviser la puissance théorique par 2 pour avoir la puissance pratique :
   P pratique = 6.8 CV, soit en Watts : P pratique = 5 kW (1 CV = 736 W).
   Ce résultat est celui d'un moulin bien particulier avec un débit assez élevé; on peut cependant retenir comme ordre de grandeur le kW, sachant qu'un moulin à roue verticale est plus puissant qu'un moulin à roue horizontale. Ce qui revient à dire que le temps mis pour moudre un sac de grains pouvait varier d'une heure à une demi-journée, suivant la puissance du moulin.