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Perfectionnements aux machines hydrauliques.
L'invention concerne des machines hydrauliques du type à piston-plongeur.
On a proposé une machine pour l'exploitation des mines de charbon, telle que la coupe du charbon sur le frcnt d'abatage est effectuée par une action de cisaillement directe, la machine comportant un ou deux systèmes de poussée hydrauliques avec une tête de cisaillement en forme de coin destinée à être poussée par le système de poussée hydraulique dans le charbon pour le cisail- ler en l'écartant.
Une modification de cette machine pour l'ex- ploitation de mines comporte, en combinaison avec la tête en for- me de coin, un ha.veur du type à chaîne porte-couteaux ou du type à disque coupeur qui se déplace solidairement avec la tête mais à l'avant de celle-ci de façon à faire dans le charbon une inci- ,sion longitudinale plus ou moins verticale dans laquelle la tête 'pénètre pour fendre le charbon en l'écartant du gisement, comme décrit par la Société demanderesse dans la demande de brevet de même date intitulée "Machine perfectionnée pour l'exploitation de mines".
Dans leur forme habituelle, ces machines pour l'exploi- tation de mines comprennent un système à vérins hydrauliques des- tiné à réaliser le coincement entre le toit et le sol de la mine, pour absorber la réaction du système de poussée hydraulique, quand celui-ci pousse la tête en avant. En d'autres termes, la machine comprend deux systèmes hydrauliques, qui sont le système à vérins et le système de poussée, et il est désirable que la pression de liquide dans le système à vérins, pendant que s'effectue une course de poussée du système de poussée, soit considérablement plus élevée que la pression établie dans le système de poussée.
La présente invention concerne la distribution et la commande du liquide sous pression fourni par une pompe à deux systèmes hydrauliques associés, tels que le système à vérins et le système de poussée des machines pour l'exploitation de mines décrites ci-dessus.
Selon l'invention, dans une machine hydraulique compor- tant deux systèmes hydrauliques et une pompe, l'installation hydraulique assure une distribution de liquide au premier systeme par l'intermédiaire du second à une pression égale à celle établie par la pompe, suivie automatiquement, lors d'une résis- tance au fonctionnement de ce premier système augmentant au-delà @
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d'une limite prédéterminée, par une distribution de liquide à pression notablement plus élevée, tandis que le liquide qui ac- tionne le second système est à la pression de refoulement de la pompe, les deux systèmes n'étant en fonctionnement simultanément que pour la période pendant laquelle la pression plus élevée agit dans le premier système,
tandis que le second système est mainte- nu au repos pendant l'établissement de la pression dans le pre- mier jusqu'à l'évacuation d'une quantité de liquide emprisonnée dans le second système.
Pour la réalisation pratique de l'invention, le circuit d'alimentation de liquide pour le premier système peut comporter une valve actionnée par la pression et un multiplicateur de pres- sion hydraulique disposés de telle sorte qu'initialement le li- quide passe de la pompe à ce système par la valve mais que, lors d'une résistance au fonctionnement du système s'élevant au-dessus d'une limite prédéterminée, la valve se déplace automatiquement et dirige le liquide de la pompe au multiplicateur de pression d'où un envoi de liquide à haute pression est fourni au système.
Selon une construction, le second système hydraulique ou à basse pression est un système à piston-plongeur à double effet avec un passage s'étendant vers l'arrière de la face avant du piston à travers la tige de piston jusqu'en dehors du cylindre d'où il est relié au multiplicateur de pression et à la valve auto- matique, la pompe étant de plus reliée à une valve de commande ac- tionnée à la main qui est elle-même reliée aux deux extrémités du cylindre du second système et à un réservoir d'où la pompe prélève le liquide.
La disposition est telle que, si on suppose que le piston est à l'extrémité avant du cylindre du second système avec une certaine quantité de liquide emprisonnée à l'arrière du piston et que la valve à main est en position convenable, du li- quide sous pression est envoyé de la pompe à l'avant de ce cylin- dre, traverse le passage de la tige de piston et, par l'intermé- diaire de la valve automatique, passe au premier système hydrauli- que qu'il actionne,jusqu'à ce qu'une résistance élevée soit ren- contrée par ce système, ce qui fait que la valve automatique met en action le multiplicateur de pression pour amplifier la pression du liquide fourni au premier système, la pression s'établissant alors à l'avant du cylindre du second système prête,
lors de la libération du liquide emprisonné par la valve à main à pousser le piston et le cylindre l'un par rapport à l'autre,à l'autre ex- traite de leur course, d'où ils peuvent être ramenés en retour par la mise en communication de l'avant du cylindre du second sys- tème avec le réservoir et de l'arrière du dit cylindre avec la pompe.
Pour l'application de l'invention à une machine pour l'exploitation de mines du type décrit, le premier système hydrau- lique est le système à vérins, le second système hydraulique est le système de poussée avec la tête en forme de coin et une partie du système de poussée, généralement la tige de piston, est reliée à son extraite arrière au système à vérins. Du liquide sous pression, fourni par la pompe au début, amène le vérin en contact avec le toit, après quoi il rencontre une résistance élevée et une pression multipliée est alors appliquée au vérin, en assurant son coincement convenable, le système de poussée accomplissant ensuite sa course d'avance.
A la fin de cette course, la tête restant alors immobile, l'admission de pression à l'arrière du cylindre de poussée et la libération de la pression de l'avant du cylindre de poussée libèrent le vérin et le font avancer, prêt pour la course de poussée suivante. Cela permet au système à vérins de faire une course relativement longue à basse pression et à dis- tribution rapide, suivie d'une course finale courte à haute pres- sion pour compléter le serrage.
Pendant la course de travail du @
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système de poussée, la pression exercée par le système à vérins sur le toit et le sol reste dans un rapport fixe avec la pression horizontale du système de poussée, de sorte qu'aucune force supé- rieure à celle nécessaire pour supporter la poussée de travail n'est appliquée au toit ou au sol.
On décrira maintenant l'invention en référence au dessin annexé dans leauel: la figure 1 est une vue en élévation montrant schématique- ment une machine pour l'exploitation de mines selon l'invention; la figure 2 est un schéma montrant l'installation hydrau- lique de la machine ; et les figures 3 et 4 sont des coupes montrant en détail la valve actionnée par la pression et la valve actionnée à la main, respectivement.
La machine représentée à la figure 1 comporte un système à vérins A et une tête B avec un système de poussée hydraulique C reliant les parties A et B. Le système à vérins comporte deux vérins a, disposés c8te à côte avec un socle à patin 1. La tête B comporte une partie en coin 2 et une cuiller ou pelle 3, la tête reposant sur le sol. Le cylindre du système de poussée C est fixé à la tête et la tige du piston de ce système se prolonge vers l'arrière et est articulée en 4 au système à vérins. Lors de l'ad- mission de liquide, généralement de l'huile, sous pression à l'extrémité avant du cylindre de poussée, la tête B est entraînée en avant pour faire une course de travail, les vérins a étant coin- cés en position et absorbant la réaction vers l'arrière.
A la fin de la course de travail, les vérins sont mis eu repos et la pres- sion est admise à l'arrière du cylindre de poussée, ce qui fait que le système à vérins est tiré en avant par rapport . la tête qui est maintenue immobile par son poids. La machine est alors prête pour une nouvelle course de travail.
L'installation hydraulique comprend, en plus des parties déjà mentionnées, un moteur 5, une pompe à huile 6 entraînée par le moteur, un réservoir d'huile 7, une valve de commande 8 action- née à la main, une valve automatique 10 actionnée par la pression et un multiplicateur de pression hydraulique 11. Ces éléments sont reliés par une tuyauterie comme le montre la figure 2, le mul- tiplicateur de pression 11 et la valve 10 étant portés par le sys- tème à vérins et les autres parties par la tête. Un passage 12 tra- verse axialement le piston et la tige de piston du système hydrau- lique de poussée et sort ensuite radialement en arrière du cylin- dre de poussée, le dispositif de poussée étant à double effet. Une conduite souple 13 raccorde le passage 12 à la valve 10.
La valve de commande 8 actionnée à la main est du type à piston mobile et peut être amenée dans l'une quelconque de ses quatre positions différentes. Une manette pour actionner cette valve 8 est indiquée en 14. Le multiplicateur de pression 11 com- porte une extrémité à basse pression, soit l'extrémité de droite, et une extrémité à haute pression, soit l'extrémité de gauche à la figure 2.
Le fonctionnement de l'installation s'effectue comme in- diqué ci-après. Si on suppose que les éléments sont dans la situa- tion initiale représentée à la figure 1, la pompe 6 prélève de l'huile du réservoir 7 et l'envoie à la valve à main 8 qui, en position inactive, la renvoie au réservoir, la pompe n'établis- sant aucune pression. Le piston du système de poussée est à l'ex- trémité avant de son cylindre. On suppose que tous les tuyaux, passages et espaces restent à tous moments pleins d'huile. L'opé- @
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rateur déplace la. manette 14 pour admettre de l'huile de la pompe à l'avant du cylindre de poussée tout en maintenant la fermeture pour l'huile derrière le piston.
Une petite pression s'établit sur les deux faces du piston et l'huile passe vers l'arrière à travers le passage 12 et la conduite souple 13 à la valve automatique 10 qui dirige l'huile vers les cylindres de vérins. Le multiplicateur de pression est en dérivation. Les pistons de vérins sont soulevés contre leur poids jusqu'à ce que les vérins rencontrent le toit de la mine. A partir de ce moment, la pression dans le circuit s'élève rapidement et, quand une pression prédéterminée est atteinte, la valve automatique 10 change de position pour mettre le multiplicateur de pression en circuit, en interrompant l'en- voi direct d'huile par la valve 10 aux cylindres de vérins. Il en résulte que les vérins se trouvent fortement coincés contre le toit.
La pression augmente à l'avant du piston de poussée et l'opérateur déplace la valve à main 8 de façon à évacuer l'huile à l'arrière du piston. La pression d'huile à l'avant du piston entraine alors le cylindre et la tête en avant et une course de travail est effectuée. A la fin d'une course de travail, l'opéra- teur modifie la valve à main 8 de façon à faire communiquer l'avant du cylindre de poussée avec le réservoir d'huile 7 et l'arrière du cylindre avec.la pompe. La tête et le cylindre de poussée restent immobiles sous l'action de leur propre poids et la pres- sion à l'arrière du cylindre pousse le piston et la tige de pis- ton en avant par rapport au cylindre, en entraînant en avant avec ces organes le système à vérins qui a été mis au repos lors de l'évacuation de la pression d'huile de l'avant du cylindre.
La machine est alors en état pour une nouvelle course de travail.
La pression de coincement dans les vérins peut être d'environ 420 kg/cm2 et la pression dans le système de poussée d'environ 175 kg/cm2.
Une soupape de sûreté chargée par un ressort est repré- sentée en 9, sa fonction étant de libérer la pression à l'arriè- re du cylindre si l'opérateur oublie d'ouvrir la valve à main 8 et d'évacuer l'huile. Une soupape de sûreté principale est repré- sentée en 16 à la figure 2.
Si on se réfère à la figure 3 montrant la valve 10 ac- tionnée par la pression on voit que cette valve comprend un corps de valve 15 un plongeur 16 un ressort 17 poussant le plongeur vers la droite, un passage d admission 18, un passage de sor- tie 19 et des passages de raccordement 20. L'huile de la conduite souple 13 pénètre par le passage 18 à basse pression et, le plon- geur 16 étant dans la position représentée, se rend au système à vérins par le passage 19. La pression d'huile s'établit comme on l'a déjà expliqué. Quand les vérins ont pris appui sur le toit, la pression dans les vérins est retransmise par le passage 19 au passage 18 et dans les passages de raccordement 20.
L'extrémité de droite du plongeur 16 ayant une surface efficace plus grande que l'extrémité de gauche, il y a une poussée résultante vers la gauche et, quand cette poussée surmonte celle du ressort, la valve se ferme et l'huile est dirigée sur le multiplicateur de pression.
Quand la valve à main 8 est ouverte à. l'évacuation, le plongeur 16 revient à sa position primitive..
La figure 4 montre la valve 8 actionnée à la main. Elle comporte un corps de valve 21, un plongeur 22 et des passages d'huile 23, 24, 25 et 26. La partie de gauche du plongeur 22 com- porte un passage axial 27 avec lequel communiquent des orifices radiaux 28. La valve quatre positions indiquées en I, II, III, et IV sur la manette 14. La figure montre le. valve en position II, la position inactive ou de circulation. L'huile provenant de la pompe arrive en 23 et passe par les orifices 28 et le passage axial 37 jusqu'en 26 d'où elle retourne au réservoir. A la position I,
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l'huile entre en 23 et sort en 24 pour être envoyée à l'arrière du cylindre de poussée, tandis que l'huile à l'avant de ce cylindre s'évacue par 25.
A la position III, l'huile entre en 23 et sort en 25 vers l'avant du cylindre de poussée. En même temps, le pas- sage 24 est fermé, ce aui emprisonne l'huile à l'arrière du cylin- dre. A la position IV, l'huile entre en 23 et sort en 25 vers l'avant du cylindre, l'huile à l'arrière du cylindre s'évacuant par 24.