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Support de ciel pour les mines
La présente invention a pour objet un support de ciel applicable dans les mines et qui comprend deux jeux d'étan- çons au nombre de deux au moins, ces étançons étant reliés rigidement et disposés, parallèlement, l'un derrière l'autre, ainsi qu'un dispositif d'assemblage des deux jeux cote à cote, grâce auquel, après libération de l'un quelconque de ces jeux avec blocage de l'autre, on peut faire avancer le jeu ainsi dégagé en le déplaçant par rapport à l'autre. Il est préférable d'accoupler entre eux les deux jeux de façon que l'un puisse être avancé par un pivotement autour de l'autre.
En règle générale, on utilisera ce support en le plaçant de telle sorte qu'une extrémité de chacun des jeux soit
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au voisinage du front d'exploitation. Quand l'abattage a progressé suffisamment pour que le ciel à découvert entre le front d'attaque et la portion étayée la plus proche ait besoin d'être soutenu, on dégage les étançons de l'un des jeux et on l'avance plus près de cette surface. Lorsque cette opération a été effectuée, on provoque l'allongement des étançons pour qu'ils fournissent l'éta- yage supplémentaire requis. Ensuite, on libère à leur tour les étançons du deuxième jeu et on les avance similairement jusque une nouvelle position de soutien.
Bien que l'invention soit applicable à de nombreuses catégo- ries d'étançons, la préférence est donnée à l'utilisation d'étançons à commande hydraulique qui peuvent comporter les soupapes de déchar- ge habituelle afin de permettre le raccourcissement des étançons sous les pressions de ciel croissantes. Si les étançons sont du type hydraulique, les chambres de pression de tous les étançons d'un jeu peuvent communiquer entre elles afin que la pression puisse y être créée à partir d'une pompe unique.
Une autre particularité de l'invention réside dans l'introduction, entre les deux jeux d'étançons, d'un mécanisme commandé par force motrice pour assurer la progression du support jeu par jeu. Un vérin à double effet et à commande par fluide sous pression peut très bien être appliqué comme bielle dilatable et contractile placée diagonalement entre les jeux d'étançons accouplés. Quand le vérin s'allonge, le jeu situé d'un côté du support s'avance et, quand le vérin se raccourcit, c'est l'autre jeu qui progresse, pourvu que le jeu fixe soit coincé entre le ciel et le sol.
L'invention se matérialise également dans un support qui comprend au moins deux groupes d'étayage de ciel à commande hydraulique, un dispositif d'accouplement unissant ces groupes
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de manière que, l'un étant bloqué et l'autre libéré,, celui-ci puisse être avancé par rapport au premier et enfin un mécanisme de sécurité à soupapes empêchant la libération de l'un quelconque des groupes tant que l'autre ne reçoit pas, de la part du ciel, une charge déterminée.
Dans ce cas, l'équipement hydraulique du support peut comprendre un mécanisme primaire à soupapes autorisant l'admis- sion de fluide dans l'un des groupes tout en permettant l'échap- pement de l'autre et inversement, ainsi qu'un mécanisme secondais asservi à la pression d'alimentation de façon à se mouvoir, pour une pression d'alimentation déterminée, d'une position empêchant l'échappement à une position qui l'autorise,, Le mécanisme primaire peut servir également à permettre au fluide sous pression d'attein- dre une extrémité appropriée d'un vérin d'avancement tout en assu- rant l'admission aux étançons d'un des groupes ainsi que l'échap- pement par l'autre extrémité du vérin et inversement,
un disposi- tif de renversement de l'action de ce mécanisme primaire étant prévu pour entrer en jeu dès qu'est atteinte une pression déter- minée dans l'équipement en cours d'alimentation.
Si les étançons sont du type hydraulique et si l'é- quipement hydraulique qui les dessert est commandé par un méca- nisme à soupapes conçu conformément à la présente invention, l'alimentation en fluide sous pression à partir d'une canalisation unique assure automatiquement une suite d'opérations qui fait progresser pas à pas le support de ciel.
Si l'installation de collecte du charbon comporte un transporteur longeant le front d'attaque, ce transporteur peut, au fur et à mesure de la régression du front,, être avancé d'en- semble au moyen d'un certain nombre de groupes d'étayage de ciel à commande hydraulique associés à un mécanisme à soupapes commun, selon la présente invention, les groupes pouvant ainsi être com- , mandés à partir d'un poste de direction unique.
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La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig.1 est une vue en élévation de profil, avec coupe partielle, d'un dispositif d'étayage de ciel.
La fig.2 en est une vue en plan, également avec coupe partielle.
La fig.3 représente schématiquement l'équipement hydraulique associé au dispositif d'étayage des fig.1 et 2,
Les diverses particularités de l'invention ont été groupées dans l'exemple choisi pour être représenté par les des* sins.
Le dispositif d'étayage ou support de ciel représen- té sur les fig.l et 2 comprend deux couples d'étançons hydrauliques 11, 11a et 12, 12a respectivement. Les étançons 11, 11a sont accouplés rigidement par des tubes en croix 13 allant d'un man- chon 14 à un autre manchon 14a, disposés autour de ces étançons.
De même, les étançons 12 et 12a sont accouplés rigidement par des tubes en croix 15 qui unissent des manchons 16, 16a placés autour de ces étançons. Les deux couples d'étançons sont reliés entr'eux, cote à côte, par des entretoises 17, au nombre de qua- tre, qui entourent les manchons respectifs 14, 14a, 16,16a. Dans le haut, les étançons sont assemblés par broches à des poutres de ciel 18 et 19 qui se prolongent pour soutenir en porte-à-faux la partie du ciel située au-dessus du transporteur d'emploi courant qui longe le front de taille. Les étançons sont assemblés, égale- ment par broches, à des poutres de sol ou semelles 20, Si*.
Les quatre étançons sont sensiblement identiques et, en examinant l'étançon 12 de la fig.l, on constate la présence, à la partie basse, d'un tube extérieur 22 dans lequel peut coulis-
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ser télescopiquement un tube intérieur 23 situé dans le haut.
Le tube 22 est fermé, à sa partie inférieure, par un fond 24 et le tube 23 l'est, dans le haut, par une tête 25. Dans le bas, le tube 23 porte une garniture 26, en contact avec le tube 22. Dès lors, l'introduction de fluide sous pression dans l'espace compris entre les tubes provoque l'allongement de l'étançon et la contraction et possible lorsqu'on laisse le fluide s'échapper de cet espace.
Les manchons 16 et 14a se faisant face en diago- nale sont pourvus chacun de deux pattes d'attache 27 et un vé- rin d'avancement a son cylindre 28 relié par broches aux pat- tes du manchon 16 et sa tige de piston 29 unie similairement aux pattes du manchon 14a. Si, par exemple, le groupe d'élan- çons du haut de la fig. 2 est coincé entre le sol et le ciel et si le groupe inférieur est dégagé, l'allongement du vérin fait pivoter les étançons 12 et 12a autour des étançons 11 et 11a, ce qui produit une avance.
Après un tel mouvement, la contraction du vérin, pourvu que les étançons 12 et 12a soient bloqués à leur tour et les étançons 11 et 11a libérés, provo- que le pivotement de ceux-ci autour des autres et détermine ainsi une nouvelle avance
Le support peut, avec avantage, être pourvu d'une boîte à soupapes désignée dans son ensemble par 30 et grâce à laquelle la suite des opérations nécessaires à l'accomplisse- ment d'un certain nombre d'avances peut se dérouler automati- quement moyennant l'envoi continu de fluide sous pression par un tuyau d'alimentation unique 31. Le mécanisme à soupapes va maintenant être décrit en détail en regard de la fig. 3.
Les chambres intérieures des tubes des étançons 11 et 11a communiquent entre elles par une canalisation 32 à la- ,quelle aboutit une canalisation commune d'admission et d'éohap-
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pement 33 ; les chambres intérieures des deux autres étançons 12 et 12a communiquent de même par une canalisation 34 branchée sur une canalisation commune d'admission et d'échappement 35. En outre, deux canalisations 36 et 37 aboutissent aux extrémités opposées du cylindre 28 du vérin.
Du liquide venant d'un réservoir 38 est envoyé par une pompe 39 à robinet de commande 40 actionné à la main et d'où le liquide passe soit par une canalisation de retour 41 pour re- gagner le réservoir, soit par la canalisation unique d'alimenta- tion 31 aboutissant à la boîte à soupapes 30,.La canalisation 31 débouche dans une chambre 42 d'où le liquide atteint la sou- pape primaire 43. Celle-ci est un tiroir cylindrique qui met l'une des lumières 44 et 45 en communication avec la source d'a- limentation et l'autre en communication avec une canalisation de retour 46 aboutissant au réservoir 38.
Dans la position indiquée, le liquide venant de la chambre 42 peut gagner la lumière 45 par le trou 47 et le canal 48 tandis que la lumière 44 communique avec la canalisation de retour 46 par la gorge 49 ménagée autour du corps ou tiroir 43.
La lumière 44 est en relation directe avec la canalisation 36 allant à l'une des extrémités du cylindre 28 du vérin et, par l'intermédiaire d'un clapet de retenue 50 à ressort antagoniste, elle communique avec la canalisation 35 des étançons 12 et 12a.
De même, la lumière 45 est en relation directe avec la canalisa- tion 37 aboutissant à l'extrémité opposée du vérin et, par l'in- termédiaire d'un clapet de retenue 51 à ressort antagoniste, elle communique avec la canalisation 33 des étançons 11 et 11a.
Les clapets 50 et 51 peuvent être écartés de leurs sièges par des ergots 52 et 53 respectivement, qui sont situés de part et d'autre d'un piston 54. Celui-ciestreprésenté dans
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sa position neutre pour laquelle aucun des ergots n'est en contact avec le clapet correspondant et l'on peut supposer que le support est demeuré en place pendant un certain temps, le piston 54 ayant pris la position neutre par suite de fuite dans le tiroir 43. Tous les étançons exercent une réaction contre la poussée du ciel et, au be- soin, pourraient supporter une charge maximum de, par exem- ple, 50 tonnes par couple d'étançons, ce qui est la limite imposée par des clapets de décharge 55 et 56 réglant l'é- coulement de fluide des canalisations 33 et 35 vers la ca- nalisation de retour 46.
Grâce à l'association des deux clapets 55 et 56 avec un ressort commun 57 disposé entre eux, le clapet de l'un ou l'autre groupe, lorsqu'il intervient seul, limite la charge du ciel à 50 tonnes pour le jeu d'étançons tandis que si les deux clapets interviennent simultanément, ce qui peut se produire après une certaine période de station du support en service, chaque jeu d'étançons est en mesure de supporter 50 tonnes de sorte que l'ensemble du support en soutient 100.
Dans l'exemple en cours de description, on a fait en sorte que, quand un jeu d'étançons est "libéré", chaque étançon supporte une charge d'une tonne qui est vaincue par le vérin lorsqu'il accomplit une avance. A cet effet, les canalisations 33 et 35 comportent chacune, en parallè- le, un clapet de retenue 58 s'opposant à la vidange des étançons et un clapet de décharge 59 n'autorisant le re- tour de fluide que si la pression dans la canalisation ex- cède la valeur pour laquelle chaque étançon reçoit du ciel une charge d'une tonne.
Quand le tiroir 43 est dans sa position haute*
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du fluide sous pression accède aux étançons 11 et 11a par l'intermédiaire du clapet de retenue 51 et à la partie basse du vérin par la canalisation 37. Le piston 54 de la boîte à clapets et ses ergots 52 et 53 jouent le rôle de piston différentiel, comme on l'expliquera par la suite, en limitant la pression qui s'établit dans les étançons 11 et lla à une charge de 5 tonnes, les ergots 52 et 53 ayant chacun une section égale au dixième de celle du piston 54.
Au cours du fonctionnement de l'ensemble, il est nécessaire que le tiroir 43 inversé son action et passe d'une position extrême à l'autre aussitôt que possible après établissement de la pression de 5 tonnes dans l'un des jeux d'étançons et l'abaissement de la pression à une tonne dans l'autre ; d'expliquer le fonctionnement de l'en- semble, il est nécessaire de décrire le mécanisme grâce auquel s'effectue l'inversion.
Le tiroir 43 comporte une tige 60 pénétrant dans la chambre 42 et cette tige présente une fente longitudi- nale 61 traversée par un axe 62 fixé à une extrémité d'une biellette 63; celle-ci est ainsi accouplée avec jeu à la tige 60. L'autre extrémité de la biellette 63 pivote en 64 sur un plateau basculant 65 qui peut tourner autour d'un pivot 66 porté par une console 67. Le plateau 65 peut s'abaisser à l'encontre de la résistance de deux ressorts dont l'un, figuré en 68, est placé entre des butées portées par ce plateau et par une autre console fixe 69.
Lorsque le plateau 65 s'abaisse, comme on l'ex- pliquera, la butée opposée aux ressorts sur cette plaque passe par un point mort puis l'action de détente de ces ressorts 68 oblige le plateau 65 à descendre rapidement, au cours de quoi l'axe 62 engagé dans la fente 61 de la tige 60 heurte l'extrémité intérieure de cette fente et
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pousse le tiroir jusqu'à son autre position extrême.
Le plateau 65 présente une fente 70 pour recevoir un axe 71 porté par une biellette 72; celle-ci est reliée à l'extrémité supérieure d'un piston plongeur 73 qui tra- verse une garniture 74 pour pénétrer dans une chambre 75 où il comporte une tête 76; la tête 76 est soumise à l'action d'un ressort 77 qui tend à chasser le piston 73 au maximum dans la chambre 42.
La fente 70 de la plaque 65 est située, par rap- port à l'axe du piston 73, de façon à former l'une des bran- ches d'un V, l'axe 71 étant à l'extrémité supérieure de cette fente. La pression du fluide dans la chambre 42 s'exer- ce sur le haut du piston 73 et, lorsqu'elle a acquis une valeur déterminée, le piston est déplacé à l'encontre de l'action du ressort 77 en obligeant l'axe 71 à faire tourner le plateau 65 dans le sens des aiguilles d'une montre ; dès lors, les ressorts 68 se compriment en passant par le point mort déjà mentionné.
Comme on le comprendra, la pression régnant dans la chambre 42 et pour laquelle le mécanisme de déclenchement modifie de cette manière la position du piston 43 corres- pond à une valeur un peu supérieure à celle pour laquelle les étançons acquièrent leur pression de service de 5 tonnes.
Dès que les ressorts 68 se détendent après franchissement du point mort, le mouvement rapide du plateau 65 oblige l'axe 71 de liaison avec la biellette 72 à prendre la posi- tion qui est à l'autre bout de la fente 70, celle-ci s'étant déplacée de façon à former maintenant l'autre branche du V.
L'axe 71 tombe alors dans une encoche située à cet autre bout et le plateau 65 est maintenu dans sa nouvelle position angulaire par la détente des ressorts 68 après
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leur franchissement du point mort, ce* ressorts s'étendant maintenant vers le bas à gauche. Le piston 73. fait de nou- veau saillie au maximum dans la chambre 42, prêt à s'afais- ser quand la pression du fluide dans cette chambre prendra la valeur définie à l'avance. Quand le piston 73 s'abaisse, la biellette 72 fait tourner le plateau 65 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour ramener les ressorts 68 par delà le point mort, après quoi le mécanisme de dé- clenchement reprend la position représentée.
On exposera maintenant la suite des opérations qui se déroulent au cours de l'avance du support de ciel, en supposant que tous les organes occupent les positions indiquées sur la fig. 3. Dans ces positions, tous les étan- çons réagissent entre le sol et le ciel ; le fluide sous pression est admis dans la lumière 45 et les canalisations 33 et 37, le vérin rencontre de la résistance et la pression s'établit au-dessous du piston 54 du mécanisme à soupapes sedondaire.
Dès lors, le piston 54 se soulève et ouvre le clapet 50 pour soulager les étançons 12 et 12a en mettant la canalisation 35 en communication avec la canalisation de retour 46. L'entrée de fluide sous pression dans le vérin ne se traduit par aucun mouvement du support car ce vérin est contracté au maximum. La pression s'établit donc dans la chambre 42 abritant le mécanisme de déclenchement et le tiroir 43 se meut jusqu'à sa position basse pour laquelle la lumière 44 est en communication avec la chambre 42 ; la lumière 45 communique avec la canalisation de retour 46 par l'intermédiaire de la gorge 49 ménagée autour du tiroir 43.
L'invention du tiroir met en outre la canalisation 37 venant de l'extrémité inférieure du vérin en communica-
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tion avec la canalisation de retour 46 et met la canalisa- tion 36 allant à l'extrémité supérieure de ce vérin en com- munication avec la chambre 42, Ainsi, dès que le tiroir 43 s'est déplacé vers sa position basse, du fluide sous pression est amené à l'extrémité supérieure du vérin qui fait alors avancer les étançons libérés 12 et 12a jusqu'à la position indiquée en traits mixtes.
En même temps, du fluide sous pression est admis dans la canalisation 35 abou- tissant aux étançons 12,12a qui viennent de progresser et, dès que le vérin a atteint la limite de sa course, la pres- sion s'établit dans ces étançons jusqu'à atteindre la va- leur de 5 tonnes; juste au-dessus de cette pression, le pis- ton 54 descend pour laisser se fermer le clapet 50 et pro- voquer l'ouverture du clapet 51 en vue de la libération des étançons 11, lla; ensuite la pression s'établit dans la chambre 42 et le mécanisme de déclenchement ramène le tiroir 43 à sa position haute. Cette suite d'opérations se répète tant que du fluide sous pression est envoyé dans la boîte à soupppes par la canalisation unique d'alimentation 31.
La variation des pressions peut être résumée de la façon suivante ; le vérin déplace les étançons libérés quand ceux-ci reçoivent du ciel une charge d'une tonne et les autres une charge d'au moins 5 tonnes. Les étançons qui ont ainsi été déplacés sont amenés à leur tour à supporter une charge de 5 tonnes et les autres sont libérés par l'ou- verture du clapet de retenue correspondant 50 pu 51. La pression régnant dans la chambre 42 fait mouvoir ensuite le tiroir pour une pression un peu supérieure à la pression de réglage de 5 tonnes. Les étancons bloqués hydrauliquement sont soulagés pour une pression de 50 tonnes par côté du ,support.
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Le mécanisme à soupapesdécrit ci-dessus pour un support de ciel unique peut servir. à la commande du mouvement d'avance d'un certain nombre de supports sem- blables ; ces supports peuvent être placés de loin en loin tout le long d'un transporteur afin de pousser celui-ci d'ensemble comme conséquence de la progression des divers supports. Bien que, dans l'exemple décrit, on ait supposé que les étançons d'un des jeux étaient considérés comme dégagés lorsqu'ils soutenaient encore une charge d'une tonne, on peut faire en sorte qu'ils soient entièrement soustraits à la charge du ciel avant que le vérin les dépla- ce.
En tous cas, le mécanisme à soupapes secondaire com- prenant le piston 54 et les clapets de retenue 50 et 51 empêche l'un quelconque des jeux d'étançons d'être libéré tant que l'autre reçoit du ciel une charge déterminée.
Si on le désire, on peut prévoir une commande à main pour permettre de dégager à volonté les étançons d'un support. Par exemple, les canalisations 33 et 35, entre les étançons qui y correspondent et les clapets de retenue 58 et 59, peuvent être pourvues de robinets susceptibles d'être manoeuvres séparément ou simultanément pour la mise en communication de ces canalisation avec le réservoir