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"ETANCON METALLIQUE DE MINES".
La présente invention est relative à un étançon métallique de mines avec dispositif permettant d'obtenir un grand serrage dans la serrure.
On assiste dans l'évolution de l'étançon métallique de mi- nes à la tendance à lui conférer une qualité de l'étançon en bois, à savoir l'aptitude à prendre de suite de fortes charges.
On vise une plus grande efficacité de l'étançon pour un meilleur comportement du toit.
C'est un fait bien connu que le fût intérieur constitue le point faible de tous les étançons métalliques. Jusqutà pré- sent, on n'est point parvenu à donner au profil une forme qui lui permette d'opposer aux forces considérables qui le sollici- tent - charge du terrain et forces de serrage dans la serrure - une résistance telle que l'étançon ne subisse pas de flexions.
Souvent, les forces de serrage de la serrure déforment les parois des profils creux par sollicitation à la flexion de sorte que celles-ci se dérobent au serrage. L'invention a pour
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objet d'éliminer ces inconvénients. Dans ce but, suivant l'in- vention, on propose des formes de profils qui ne transmettent les forces de serrage que par compression, en évitant dans une large mesure la sollicitation à la flexion. En outre, les pro- fils proposés permettent une répartition avantageuse de la ma- tière ; on réalise avec peu de matière de grands moments d'iner- tie, de sorte que l'étançon en place reste en deçà de la lon- gueur de flambage.
En évitant ainsi la sollicitation au flam- bage, on ne doit tenir compte que de la sollicitation à la com- pression et il en résulte le double avantage d'un poids réduit et d'une utilisation efficace de la matière.
De plus, dans toutes les formes de réalisation, les surfa- ces de frottement sont des surfaces en angle, cet anglecx étant toujours inférieur à 180 mais supérieur à 90 . Par cette dis- position, on réalise le genre de frottement particulier, celui d'un coin dans une gorge, qui, comme on le sait, permet un fort serrage pour une faible pression sans, toutefois, atteindre le calage. Cette disposition en angle assure également un bon cen- trage dans le fût extérieur, d'où suppression de l'inconvénient grave de la disposition oblique du fût intérieur par rapport au fût extérieur.
On peut conférer à l'étançon métallique l'aptitude à pren- dre directement de fortes charges - qualité de l'étançon en bois - grâce à l'emploi d'un dispositif particulier qui accompa- gne sur une courte distance le fût intérieur au début de son mouvement glissant et provoque dans la serrure le fort serrage désiré. On a, jusqu'à présent, développé deux types de dispo- sitifs de cette espèce. Tous deux emploient pour l'entraîne- ment un couplage avec le fût intérieur régi par les lois du frot tement.
Les profils proposés se prêtent particulièrement avan- tageusement à remplir ce rôle, parce que le frottement d'un coin dans une gorge favorise la résistance de frottement et qu'il est en outre facile d-e donner aux surfaces de frottement des gran-
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deurs différentes ; petites surfaces opposent, comme on le sait, pour une même pression, une résistance de frottement plus élevée que les grandes surfaces. Il est également aisé d'appli- quer sur les diverses surfaces de frottement des matières n'ayant pas les mêmes coefficients de frottement, comme le fer doux, le fer fritté, les alliages antifriction, etc...
Si on lamine dans les profils des saillies par un procédé analogue à la fabrication de tôles striées, on réalise aisé- ment, entre le fût intérieur et le dispositif de serrage, un couplage mécanique forcé, qui assure un entraînement absolu avec le fût intérieur. Le couplage doit, toutefois, alors être au- tomatiquement supprimé après avoir atteint le taux de serrage de la serrure et de prise de charge de l'étançon désirés. A cet effet, on a développé les dispositifs particuliers du type employant un coin mince entraîné et 'celui consistant dans une cale montée sur bascule. L'invention s'applique avec un égal succès aux deux types de dispositifs.
Les figures 1 à 9 montrent des exemples de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre en élévation un étancon métallique de mines avec vue en coupe de la serrure qui comporte un disposi- tif de coin mince entraîné. Le fût intérieur 1 est serré dans la serrure 3 - qui se trouve sur le fût extérieur 2 - par un dispositif de calage 4,5, 6 et 7. Le dispositif de serrage particulier 4 (coin mince entraîné) est couplé par frottement avec 1 et avance avec 1 d'une distance "H" dans la poche cuni- forme ménagée dans la serrure, ce qui réalise le fort serrage de la serrure et la forte prise de charge de l'étançon désirés.
Lorsqu'il a glissé de la distance H, 4 se pose sur la serrure ou le dispositif de calage, et seul le fût intérieur 1 exerce encore une action dans le glissement ultérieur. Si le fût in- térieur est à section constante, la prise de charge ne continue plus à croître; si cependant, l'on désire une augmentation de
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la prise de charge, le fût intérieur doit être cunéiforme.
Les repères 5 représentent des garnitures de frottement en acier doux à faible teneur en carbone, manganèse et sili- des cium. La surface d'appui 9 du coin de serrage et de/serrage 7 dans la serrure est arquée et la surface d'appui 8, entre 4 et 6, l'est également. Ces deux arcs dans les deux plans garan- tissent la bonne portée de toutes les faces en contact, de sor- te qu'on évite les pressions en bordure et un mauvais appui.
La figure 2 est une vue en plan de la figure 1. Il appa- raît clairement que la mince paroi du profil creux n'est pas sollicitée par la flexion. Les zones chargées "L" ne doivent pas s'étendre sur toute la largeur des âmes des profils, les parois minces restant ainsi à l'abri des efforts de serrage dans la serrure. Il apparaît, en outre, que les surfaces de frottement couplant 4 et 1 peuvent être petites et que la sur- face de glissement 8, entre 4 et 6, est un multiple de ces surfaces de frottement ; en résulte que le frottement entre 1 et 4 est plus grand qu'entre 4 et 6, parce que la pression par unité de surface est plus grande entre 1 et 4 qu'entre 4 et 6 ; 1 peut être constitué de profils laminés en forme d'U et soudé aux âmes pour former le profil creux.
Le fût intérieur 1 peut également être tourné de 90 dans la serrure.
La figure 3 montre simplement une autre forme de profil pour le fût intérieur ; c'est également un profil laminé en U dont les coins 10 ont reçu une forme spéciale pour répondre à. la sollicitation de compression des forces de serrage. Les parois minces du profil creux ne sont pas sollicitées par les forces de serrage.
Le serrage est ici particulièrement avanta- geux parce qu'il s'exerce sensiblement sur toute la périphérie du profil. 11 représente des pièces de compression dont l'une te à ou todeux peuvent être du type/coin mince entraîné ; coins 12 sont au contact du coin d-e serrage et de desserrage 7 qui, d'autre part, trouve son appui sur la pièce intercalaire
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13. 7 a, en 9, la forme arquée et 13 l'a en 8, ce qui garantit également, une bonne portée de toutes les surfaces d'appui. Dans ce cas/ 1 peut être à section constante'ou en forme de coin. L'espace dans l'angle-,,' peut également être arqué.
La figure 4 montre que les mêmes dispositions peuvent éga- lement s'appliquer au simple profil laminé en double T 14. Ce profil n'a, toutefois, qu'une longueur de flambage réduite et ne peut donc être employé que pour des étançons courts.
La figure 5 montre un profil creux composé de deux pro- fils laminés en double T. Si l'on divise la pièce de compres- sion 17 en trois parties - comme indiqué en pointillé - les for- ces de traction dans les membrures M du profil décroissent dans une mesure correspondante. Le jeu de coins 17 peut être par- tiellement ou totalement du type coin mince entraîné. Le fût de profil 16 peut également être à section constante ou en for- me de coin.
La figure 6 montre un agencement de cale sur bascule servant de dispositif spécial pour la mise en tension de la serrure.
La bascule 18 prend la position horizontale lorsque la pièce de compression ou cale 19 parcourt la distance "H" avec 1 ; obtient, de cette manière, un fort serrage dans la serrure. 20 est un appui de 18 et peut être le coin de serrage et de desser- rage si 18 n'est pas cunéiforme. Habituellement, 18 est en forme de coin et constitue le coin de serrage et de desserrage.
Les figures 7 et 8 montrent une forme d'exécution pour 1, avec stries laminées dans le fût, 21 sont les saillies, les creux forment une prise pour étriers en U, 22, servant d'appui aux dispositifs de soulèvement 23 - tels que des tiges filetées, des coins, des excentriques, etc... utilisés pour donner une extension forcée à l'étançon contre le toit, lors de sa mise en place. La denture 21 peut également servir de dispositif de couplage entre 1 et 4 ou 19 (figure 6). Elle peut, par exemple, servir d'appui pour une cheville enclenchée sous l'action d'un
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ressort cessant automatiquement d'agir à fin de course. Le coin 23 peut également consister en deux coins d'angles diffé- rents, un de grand angle à actionner pour la mise à longueur de l'étançon et un de petit angle à actionner pour obtenir le serrage au toit désiré.
La figure 9 montre un dispositif de décalage de l'étançon, permettant d'enlever ce dernier en se tenant à l'abri dans la havée subsistante ; cedispositif est un marteau à commande par câble, pouvant être manoeuvré à une distance quelconque. Le marteau 24 est actionné par le câble 25. Le fût extérieur est avantageusement pourvu d'un dispositif 26 destiné à recevoir et support du marteau 24 à serrer fortement le / 27/, au moyen d'un coin ou d'un autre dispositif de serrage.
REVENDICATIONS.
1. Etançon métallique de mines avec dispositif permettant d'obtenir un grand serrage dans la serrure, c a r a c t é r i- s é par un fût intérieur dont les parois minces sont exemptes de sollicitations par flexion dues au serrage de la serrure.
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"METAL SEAL OF MINES".
The present invention relates to a metal mining prop with a device making it possible to obtain a great tightening in the lock.
We are witnessing the evolution of the metal prop from minnows to the tendency to give it a quality of the wooden prop, namely the ability to take heavy loads immediately.
We are aiming for greater efficiency of the prop for better roof behavior.
It is a well-known fact that the inner shaft is the weak point of all metal props. Up to now, we have not succeeded in giving the profile a shape which enables it to oppose to the considerable forces which stress it - load of the ground and clamping forces in the lock - a resistance such as the prop. does not undergo flexions.
Often, the clamping forces of the lock deform the walls of the hollow profiles by bending stress so that they escape the clamping. The invention has for
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object to eliminate these disadvantages. For this purpose, according to the invention, profile shapes are proposed which transmit the clamping forces only by compression, to a large extent avoiding bending stress. In addition, the proposed profiles allow an advantageous distribution of the material; large moments of inertia are produced with little material, so that the prop in place remains below the buckling length.
By avoiding the buckling stress in this way, only the compressive stress has to be taken into account, and this results in the double advantage of reduced weight and efficient use of material.
Moreover, in all the embodiments, the friction surfaces are angled surfaces, this angle always being less than 180 but greater than 90. By this arrangement, one achieves the particular kind of friction, that of a wedge in a groove, which, as is known, allows a strong tightening for a weak pressure without, however, reaching the wedging. This angled arrangement also ensures good centering in the outer barrel, thereby eliminating the serious drawback of the oblique disposition of the interior barrel with respect to the outer barrel.
The ability to take heavy loads directly - a quality of the wooden prop - can be conferred on the metal prop - thanks to the use of a special device which accompanies the inner barrel over a short distance. start of its sliding movement and causes the desired tightening in the lock. Two types of such devices have so far been developed. Both use for the drive a coupling with the inner barrel governed by the laws of friction.
The proposed profiles lend themselves particularly advantageously to fulfilling this role, because the friction of a wedge in a groove favors the frictional resistance and it is moreover easy to give the friction surfaces large-
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different colors; small surfaces oppose, as we know, for the same pressure, a higher frictional resistance than large surfaces. It is also easy to apply to the various friction surfaces materials which do not have the same friction coefficients, such as soft iron, sintered iron, anti-friction alloys, etc.
If one rolls in the profiles of the projections by a process analogous to the production of checkered sheets, a forced mechanical coupling is easily achieved between the inner barrel and the clamping device, which ensures absolute drive with the inner barrel. The coupling must, however, then be automatically removed after reaching the desired lock tightening and strut load take-up rate. For this purpose, special devices have been developed of the type employing a driven thin wedge and that consisting of a wedge mounted on a rocker. The invention is applied with equal success to both types of devices.
Figures 1 to 9 show exemplary embodiments of the invention.
Figure 1 shows in elevation a metal mine stanchion with a sectional view of the lock which has a driven thin wedge device. The inner barrel 1 is clamped in the lock 3 - which is on the outer barrel 2 - by a wedging device 4,5, 6 and 7. The particular clamping device 4 (driven thin wedge) is frictionally coupled with 1 and advances with 1 by a distance "H" in the cuniform pocket in the lock, which achieves the tight tightening of the lock and the strong load taking of the strut desired.
When it has slid the distance H, 4 lands on the lock or the wedging device, and only the inner barrel 1 still exerts an action in the subsequent sliding. If the inner barrel has a constant section, the charge does not continue to increase; if, however, an increase of
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the load socket, the inner barrel must be wedge-shaped.
Numerals 5 represent low carbon, manganese and silicium mild steel friction linings. The bearing surface 9 of the clamping and / tightening wedge 7 in the lock is arcuate and the bearing surface 8, between 4 and 6, is also arcuate. These two arcs in the two planes guarantee the good span of all the surfaces in contact, so that pressure at the edge and poor support is avoided.
Figure 2 is a plan view of Figure 1. It is clear that the thin wall of the hollow profile is not stressed by bending. The loaded areas "L" must not extend over the entire width of the webs of the profiles, the thin walls thus remaining protected from clamping forces in the lock. It appears, moreover, that the friction surfaces coupling 4 and 1 can be small and that the sliding surface 8, between 4 and 6, is a multiple of these friction surfaces; as a result, the friction between 1 and 4 is greater than between 4 and 6, because the pressure per unit area is greater between 1 and 4 than between 4 and 6; 1 can be made of rolled U-shaped profiles and welded to the webs to form the hollow profile.
The inner barrel 1 can also be turned by 90 in the lock.
Figure 3 simply shows another form of profile for the inner barrel; it is also a U-shaped rolled profile whose corners have been specially shaped to meet. the compressive stress of the clamping forces. The thin walls of the hollow profile are not stressed by clamping forces.
The tightening is particularly advantageous here because it is exerted substantially over the entire periphery of the profile. 11 shows compression pieces one or both of which may be of the driven thin wedge type; corners 12 are in contact with the clamping and loosening corner 7 which, on the other hand, finds its support on the intermediate piece
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13. 7 has, at 9, the arched shape and 13 has at 8, which also guarantees a good reach of all the bearing surfaces. In this case / 1 can be of constant section or wedge-shaped. The space in the angle- ,, 'may also be arched.
Figure 4 shows that the same arrangements can also be applied to the single rolled double T profile 14. However, this profile has only a reduced buckling length and can therefore only be used for short props. .
Figure 5 shows a hollow profile made up of two double-T rolled profiles. If the compression piece 17 is divided into three parts - as shown in dotted lines - the tensile forces in the M chords of the profile decrease to a corresponding extent. The wedge set 17 may be partially or totally of the driven thin wedge type. The profile shank 16 can also be of constant section or of wedge shape.
Figure 6 shows a wedge arrangement on rocker serving as a special device for tensioning the lock.
The rocker 18 takes the horizontal position when the compression piece or wedge 19 travels the distance "H" with 1; obtains, in this way, a strong tightening in the lock. 20 is a bearing of 18 and may be the tightening and loosening wedge if 18 is not wedge-shaped. Usually 18 is wedge shaped and is the tightening and loosening wedge.
Figures 7 and 8 show an embodiment for 1, with grooves rolled into the barrel, 21 are the projections, the recesses form a socket for U-shaped stirrups, 22, serving as a support for the lifting devices 23 - such as threaded rods, wedges, eccentrics, etc ... used to give a forced extension to the prop against the roof, during its installation. The toothing 21 can also serve as a coupling device between 1 and 4 or 19 (FIG. 6). It can, for example, be used as support for an ankle engaged under the action of a
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spring automatically ceasing to act at the end of the stroke. The wedge 23 may also consist of two wedges of different angles, one of wide angle to be actuated to cut the stanchion to length and one of a small angle to be actuated to obtain the desired roof clamping.
FIG. 9 shows a device for shifting the stanchion, making it possible to remove the latter while being sheltered in the remaining span; this device is a cable operated hammer, which can be operated at any distance. The hammer 24 is actuated by the cable 25. The outer barrel is advantageously provided with a device 26 intended to receive and support the hammer 24 to be strongly tightened on the / 27 /, by means of a wedge or other device of Tightening.
CLAIMS.
1. Metal prop for mines with device allowing to obtain a great tightening in the lock, c a r c t e ried by an internal barrel whose thin walls are free from bending stresses due to the tightening of the lock.