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"Moteur à pistons libres et à double effet pour couloirs à secousses".
Pour actionner les couloirs à secousses, on utilise depuis quelques temps des moteurs à air comprimé à pistons libres composés de deux ou trois cylindres de même dimensions réunis en un bloc. Pour étager l'alimentation pendant la course d'aller (c'est-à-dire la course dans le sens du transport) dans le cas de moteurs à trois cylindres, on introduit l'air comprimé soit dans les trois cylindres à la fois, soit dans les deux cylindres extérieurs, soit dans le cylindre central. Si l'angle d'inclinaison du couloir est suffisant pour qu'il soit possible de renoncer à l'utilisation d'un moteur à double effet, les trois cylindres ne reçoivent aucun air comprimé
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pendant la course d'aller.
On réalise une alimentationétagée d'une manière si- milaire dans d'autres moteurs modernes àbdeux cylindres par le fait que chaque cylindre comporte au moins deux étages d'ali- mentation consécutifs, l'agencement étant tel que l'alimentation en air comprimé puisse être effectuée peur un, plusieurs, tous, ou aucun des étages.
Le bon rendement des moteurs de ce genre est conditionné par le fait que l'air comprimé admis avant la fin de la course d'aller dans le cylindre effectuant la course de retour subit une forte compression (par exemple égale à un multiple de la pression régnant dans le conduit adducteur), ce qui est obtenu par cet autre fait que les chambres en question des cylindres sont séparées du conduit adducteur après l'admission préalable et pendant la toute dernière partie de la course d'aller, pour empêcher le refoulement de l'air par les pistonsdans le conduit adducteur.
Grâce au réglage décrit de l'alimentation pendant la course d'aller, en combinaison avec la forte compression pen- dant la décélération du couloir vers la fin de la course d'aller, on réalise l'avantage particulier d'une adaptation économique du fonctionnement du moteur aux matériaux à transporter pré- sentant des coefficients de frottement variables, l'alimentation étagée pouvant alors servir à produire une accélération plus forte correspondant au frottement plus élevé des matériaux et, par conséquent, une accumulation plus importante d'énergie par les matériaux à transporter, sans qu'il soit nécessaire de pré- voir une course de freinage plus longue pour la décélération du couloir.
Mais les moteurs décrits ne constituent pas encore une solution parfaite pour des raisons diverses.Le mode de construction à cylindres jumelés présente l'inconvénient d'une
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grande longueur, tandis que le moteur connu à trois cylindres est trop large pour certains cas. D'autre part, l'alimentation étagée des différents cylindres pour la course d'aller exige plusieurs organes distributeurs qui présentent le risque d'une fausse manoeuvre et entraîne l'utilisation de robinets compli- qués à plusieurs voies.
Le but de la présente invention est de créer un mo- teur répondant aux conditions modernes, ayant tous les avan- tages des moteurs à deux et à trois cylindres connus, mais évitant leurs inconvénients, et se distinguant par des dimen- sions réduites au minimum et une manoeuvre aussi simple que pos- sible, tout en permettant un réglage progressif de l'alimenta- tion entre zér9o et le maximum pendant la course d'aller.
Le moteur suivant l'invention utilise également, comme les moteurs connus précédemment décrits, une alimentation réglable de la chambre du cylindre effectuant la course d'aller, tout en comportant une forte compression de l'air comprimé admis avant la fin de la course et la séparation entre la chambre de compression et le conduit adducteur d'air.
Ce moteur est caractérisé par la combinaison des points suivants: a) L'utilisation d'un piston plat normal, de faible largeur, n'intervenant pas dans la commande des canaux à air, et dont les deux faces reçoivent alternativement de l'air com- primé. b) Le réglage de l'alimentation de la chambre du cylindre effectuant la course d'aller par laminage de l'air comprimé entre zéro et la pression régnant dans le conduit ad- ducteur, ceci à l'aide d'un obturateur de laminage placé en amont du distributeur, tandis que le ou les canaux pour l'ali- mentation en air comprimé et l'évacuatioh de cette chambre présen- tent une grande section de passage.
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c) Le réglage de la longueur de la course de retour par laminage de l'air de commande de l'organe distributeur assurant l'inversion par rapport à cette course.
Les caractéristiques sont de préférence appliquées à deux cylindres jumelée pour lesquels on prévoit d'une manière connue, pour l'alimentation et l'évacuation alternées de la chambre effectuant la course d'aller, un canal à air commun pratiqué dans la cloison séparant les deux cylindres.
Les caractéristiques du nouveaux moteur sont connues en soi, de sorte que l'invention ne réside que dans leur combi- naison. Il y a quelques décades, par exemple, et pour des mo- teurs à double effet abandonnés,- depuis longtemps, comportant des pistons plats normaux, on a déjà proposé de régler l'ali- mentation de la chambre effectuant la course d'aller, par la- minage de l'air comprimé à l'aide d'un organe de laminage placé en amont du distributeur.
Cet agencement permet d'éviter que l'air d'échappement soit obligé de repasser par l'organe de laminage, ce qui entraîne un ralentissement nuisible de l'échappement. Kalgré ce fait, les machines de ce genre n'ont pu être appliquées pratiquement, parce qu'on jugeait impossible d'évacuer le volume important d'air fortement laminé corres- pondant à la cylindrée (d'une pression de 1kg/cm2 par exemple), par le conduit d'échappement à la fin de la course d'aller, à une vitesse suffisante pour l'obtention d'un fonctionnement correct du couloir à secousses.L'invention est fondée sir la constatation confirmée par des essais qu'une évacuation aussi rapide de l'air est réalisable sans aucune difficulté, même dans les moteurs modernes pour couloirs, par une augmentation de la section de passage du conduit à air correspondant.
On a trouvé qu'une augmentation d'environ 50% de cette section du conduit, par rapport aux conditions prévues pour les moteurs
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à double effet fondés sur le principe précédemment indiqué, c'est-à-dire avec une alimentation non laminée de la chambre du cylindre effectuant la course d'aller, est suffisante pour éviter une action nuisible sur le processus des mouvements.
Abstraction faite de ce qui précède, le but de l'invention ne peut être atteint par les moteurs connus préci- tés, à laminage de l'alimentation de la chambre effectuant la course d'aller parce que, dans ces moteurs, le réglage de la longueur de la course de retour est effectué par des moyens qui conduisent à une augmentation importante de la largeur ou de la longueur. Le réglage de la course de ces machines connues est assuré par un organe distributeur spécial, monté dans la culasse, se déplaçant axialement, et coopérant avec une butée de la tige du piston. Un réglage de la course entre les limites étendues nécessaires aux conditions du fonctionnement moderne conduit dans ces moteurs à une augmentation inadmissible de la longueur de la culasse, c'est-à-dire de la longueur de la ma- chine.
Si on désire éviter cette augmentation de la longueur, on doit (ce qui a également déjà été proposé) prévoir les butées pour le réglage de la course sur une timonerie de renvoi,c'est- à-dire sur un élément indépendant de la tige de piston, ce qui se traduit à son tour par une augmentation importante de la largeur du moteur. En dehors de ces inconvénients, les instal- lations comportant des butées ou autres organes extérieurs sont peu indiquées à l'utilisation dans des mines souterraines par suite de la forte usure et de leur faible sûreté de fonc- tionnement.
Suivant l'invention, on a trouvé que le principe du réglage par laminage de l'alimentation de la chambre effec- tuant la course d'aller ne peut être pratiquement mis en peuvre d'une manière satisfaisante, si le réglage de la longueur de
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la course de retour est effectué par laminage de l'air de commande pour l'organe distributeur assurant l'inversion par rapport à cette course. Ce principe du réglage de la course est connu en soi pour les moteurs destinés aux cou- loirs à secousses, et même pour les moteurs modernes à deux et à trois cylindres précités. Les moteurs anciens précédem- ment décrits, à alimentation laminée de la chambre effectuant la course d'aller, ne comportent du reste pas la caractéris- tique de la forte compression de l'air comprimé admis avant la fin de la course d'aller.
Pour cette raison, il n'était donc pas possible d'utiliser complètement le réglage de l'ali- mentation de la chambre effectuant la course d'aller par lami- nage de l'air comprimé entre zéro et la pression régnant dans le conduit adducteur, pour l'adaptation du fonctionnement du moteur aux matériaux à frottement variable.
En comparant un moteur à deux cylindres suivant l'invention aux moteurs modernes connus à deux cylindres, on constate que le moteur suivant lrinvention présente l'avantage que la suppressioh du cylindre complémentaire et l'utilisation d'un simple piston plat de faible largeur permettant de réduire considérablement la longueur pour une même puissance, les autres dimensions restant les mêmes. D'autre part, la manoeuvre con- cernant le réglage de l'alimentation des chambres effectuant la course d'aller est simplifiée par le fait qu'il suffit de prévoir un simple robinet à deux voies.
Il y a lieu d'ajouter que l'alimentation d'un moteur de ce genre pour la course d'al- ler peut être réglée progressivement entre zéro et un maximum, tandis que les moteurs connus à cylindres jumelés (il en est de même pour les moteurs précités à trois cylindres) ne permet- taient le réglage qu'en deux ou trois étages.
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Grâce au réglage progressif de l'alimentation pen- dant la course d'aller il suffit en général de construire le moteur suivant l'invention sous la forme d'un moteur à cylin- dres jumelés qui, pour une même longueur, se distingue du mo- teur à trois cylindres connu par une largeur plus faible. Par rapport au moteur à trois cylindres précité, le moteur suivant l'invention ( qu'il soit équipé de deux ou de trois cylindres) présente l'avantage important que le réglage de l'alimentation pour le course d'aller n'exige qu'un seul organe de laminage d'une construction extrêment simple.
En ce qui concerne la caractéristique de l'invention pour le réglage de la longueur de la course de retour par la- minage de l'air de commande, cette caractéristique peut être mise en oeuvre constructivement par des moyens divers. Par exemple, on peut intercaler un organe de laminage dans un con- duit à air comprimé aboutissant à un tiroir à surface impor- tante par rapport à la section du conduit. Par un laminage plus ou moins poussé, on peut de cette manière avancer ou retarder le moment de l'inversion du tiroir distributeur, et agir ainsi sur le remplissage du cylindre, c'est-à-dire sur la longueur de la course de retour. Mais on peut également obtenir le même effet en intercalant l'organe de laminage dans un conduit destiné à l'évacuation sur un côté du tiroir.
Le principe de l'invention est également applicable aux dispositifs connus en soi dans lesquels on prévoit un cy- lindre de part et d'autre du couloir pour réduire la hauteur et pour réaliser un déplacement rectiligne du couloir. Tout en maintenant les autres caractéristiques de l'invention pour les installations de ce genre, on prévoit un agencement dans lequel un seul des deux cylihdres comporte une culasse contenant le
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tiroir auxiliaire ainsi que l'organe de laminage correspon- dant pour le réglage de la course, tiroir qui est inversépo- sitivement par le piston vers la fin de la course d'aller, et qui commande l'arrivée de l'air de commande au tiroir prin- cipal, ce dernier étant logé en dehors de la culasse entre les cylindres au-dessous du couloir, et communiquant avec les cy- lindres par des canaux "équivalents",
de préférence de même longueur et de section sensiblement égale. D'autre part, et de préférence, l'organe de laminage pour l'alimentation des chambres effectuant la course d'aller est lui-même monté dans la culasse de celui des deux cylindres qui contient le tiroir auxiliaire.
Dans un mode de construction connu, dans lequel le couloir à secousses est agencé entre deux cylindres, chacun de ces cylindres est équipé d'un distributeur particulier.Cet agencement est coûteucx et présente, par ailleurs, l'inconvé- nient qu'il exige un accouplement positif des deux tiroirs principaux par une timonerie, afin que les deux cylindres fonctionnent en synchronisme. On a également déjà proposé des dispositifs dans lesquels un seul des cylindres comporte une culasse de distribution, qui fournit l'air moteur à l'autre cylindre par des conduits appropriés. Par suite des parcours inégaux de l'air, le fonctionnement en synchronisme des deux cylindres n'est pas possible.
Enfin, on connaît également des moteurs comportant deux cylindres sans culasse de distribution, qui sont alimentés en air par un tiroir distributeur prévu entre les deux cylindres et au-dessous du couloir. De cette manière, on réalise bien des parcours égaux de l'air, mais cet agencement présente l'inconvénient qu'il exige une com- mande positive du tiroir dans les deux sens de déplacement, c'est-à-dire une commande qui ne permet pas d'obtenir les avantages de la présente invention.
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de
Deux modes/réalisation de l'objet de l'invention sont représentés sur le dessin annexé sous la forme d'un mo- teur à deux cylindres.
La figure 1 est une vue schématique en coupe longi- tudinale d'un moteur à deux cylindres.
La figure 2 est une vue en coupe transversale des cylindres.
Les figures 3 et 4 montrent en coupe longitudinale le distributeur, avec des position différentes du tiroir.
Les figures 5 à 7 sont des vues, la première en coupe transversale et les deux dernières en coupe horizontale, d'un deuxième mode de réalisation.
Sur les figures 3 et 4 les organes et les canaux du distributeur sont reportés dans un plan unique, pour faci- liter l'explication du fonctionnement. Il en résulte une lon- gueur de construction plus grande de la culasse, qui ne cor- respond pas à la réalité. Les proportions réelles ressortent des figures 1 et 2.
Deux cylindres 1 et 2 de mêmes dimensions sont as- semblés en un bloc. Chaque cylindre contient un simple piston plat 3, dont la tige 4 sort du cylindre sur un côté du distri- buteur. Les deux tiges des pistons sont reliées entre elles par une traverse 5.
Dans la culasse 6 sont montés un tiroir distributeur principal 7 et un tiroir auxiliaire 8 orienté transversalement par rapport au premier. Dans la position que montre la figure 3, les pistons 3 ont commencé leur course de retour dans le sens de la flèche x, c'est-à-dire dans le sens contraire à celui du transport. L'air comprimé arrive dans les chambres 12 des cylindres par la tubulure 9, la gorge 10 du tiroir princi- pal, et le canal 11. Le canal 11 est divisé en deux branches
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en 11', et les orifices d'entrée sont placés à une certaine distance du fond 13 des cylindres.
Pendant cette course, les chambres 14 des cylindres sont reliées à l'orifice d'échappement 17 par le canal 15 pratiqué dans la cloison entre les cylindres, et par le ca- nal 16.
L'air comprimé arrive par les canaux 18, 19, dans la gorge 20 du tiroir auxiliaire 8, et passe de là par le ca- nal 22 et le robinet de laminage 21 sur la face 23 du tiroir principal 7. Dans cette position du tiroir, l'autre face 24 communique avec l'air extérieur par le canal 25, la gorge 26 du tiroir auxiliaire 8, et le canal 27.
Dès que la pression agissant sur la face 23 du tiroir principal est suffisante, celui-ci se déplace vers la position que montre la figure 4. Le moment de cette inversion dépend du réglage de l'organe de laminage 21. Dès que le tiroir prin- cipal arrive à la position de la figure 4, le canal 11 est sé- paré de la tubulure d'entrée 9 et relié à l'échappement 17, de sorte que le s chambres 12 des cylindres sont évacuées.
En même temps, l'air comprimé passe dans les chambres 14 des cylindres par l'organe de laminage 28 en amont du dis- tributeur, par la gorge 29 du tiroir principal, et par les canaux 16 et 15. La course d'aller du couloir commence ( dans le sens du transport suivant la flèche y). L'alimentation des chambres 14 des cylindres peut être réglée progressivement, entre zéro et un maximum correspondant à la pression régnant dans le conduit adducteur, par réglage de l'organe de laminage 28.
Vers la fin de la course d'aller, l'un des pistons 3 pousse vers la position de la figure 4 le tiroir auxiliaire 8, dont l'extrémité libre pénètre sur une certaine distance dans l'une des chambres 12 des cylindres. Il en résulte que l'air
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agissant sur la face 23 du tiroir principal est évacué par les canaux 22, 22', la gorge 26 du tiroir auxiliaire et le canal 27' . En même temps, l'air comprimé agit sur la face 24 du tiroir principal par les canaux 18, 19 la gorge 20 du ti- roir auxiliaire et le canal 25, de sorte que le tiroit 7 est poussé vers la position indiquée sur la figure 3. L'air com- primé passe alors par la tubulure 9 et le canal 11 dans les chambres 12 des cylindres, c'est-à-dire qu'il se produit une admission "prématurée" dans ces chambres.
Le piston, qui con- tinue son déplacement dans le sens de la flèche y, masque les orifices des branches 11' , et l'air comprimé enfermé dans les chambres 12 est fortement comprimé par les pistons 3 qui achè- vent leur course. La détente de cet air fortement comprimé amorce l'inversion du mouvement des pistons 3. Les orifices 11' étant démasqués, l'air comprimé continue à pénétrer dans les cylindres et à agir sur les pistons. Le tiroir auxiliaire 8, sur la face postérieure 30 duquel l'air comprimé agit en permanence par le canal 18, suit le mouvement du piston qui se déplace dans le sens de la flèche x, jusqu'à ce qu'il oc- cupe de nouveau la position de la figure 3. Ensuite, le cycle de fonctionnement décrit recommence.
La figure 1 indique schématiquement que la longueur de la culasse antérieure peut être faible. Le canal 15 doit re- cevoir une section relativement importante, ainsi que le montre la figure 2. Il importe que ce canal soit également aussi rec- tiligne que possible, pour éviter le risque de givrage.
Le mode de réalisation représenté sur les figures 5 à 7 comporte deux cylindres 1 et 2 de même longueur et de même diamètre, disposés de part et d'autre du couloir a et contenant chacun un piston plat 3. La tige 4 des pistons sort par une extrémité des cylindres. Les deux tiges sont reliées au couloir (éventuellement à l'aide d'une traverse). Le cylindre
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indiqué en 1 comporte une culasse 6a formant distributeur, dans lequel est monté le tiroir auxiliaire 8. Le tiroir prin- cipal 7 est monté dans un boisseau b reliant entre les deux cylindres, et placé par exemple au milieux et au-dessous du couloir, et l'agencement est tel que l'axe du tiroir soit pa- rallèle à celui des cylindres.
L'organe de laminage 28 est de préférence monté dans la culasse 6a du cylindre 1, de même que la tubulure d'arrivée 9 et le robinet d'arrêt principal c, qui est intercalé dans le canal à air de telle manière que les canaux 18, 19 soient situés en amont du robinet d'arrêt et qu'ils ne soient par conséquent pas affectés par un laminage éventuel produit par ce robinet.
On voit que, grâce à la disposition centrale du ti- roir 7, les canaux 15a et les canaux 11a ont une même lon- gueur et une même section. Quoique moins indiqué, on pourrait également imaginer un agencement non symétrique du tiroir 7, ce qui se traduirait par des canaux de longueurs inégales. Mais ces longueurs inégales peuvent être compensées par des sections différentes, de telle manière que les canaux soient malgré tout "équivalents" au point de vue de la circulation d'air.
Les figures 6 et 7 montrent que l'air arrive au tiroir principal par la tubulure d'entrée 9, le robinet principal c et le canal 9a. Suivant la position de ce tiroir, cet air pas- se par les canaux 11a et 15a dans les cnambres antérieures ou postérieures des deux cylindres 1 et 2. Par ailleurs le fonctionnement du distributeur est, en principe, le même que celui du mode de réalisation décrit en regard des figures 1 à 4.
Bien entendu, le principe de l'invention est également applicable avec un distributeur d'une autre construction.