<Desc/Clms Page number 1>
"Perforatrice destinée à l'exécution de trous de mine dans les roches"
Pour l'exécution des trous de mines, en particulier dans la roche dure, par exemple dans les mines, on a utilisé jusqu'ici, depuis de nombreuses dizaines d'années, presqu'exclusivement le ma.rteau perforateur à air comprimé dont le mode d'action est basé sur une combinaison du forage par percussion et du forage par rotation. Bien que tous les spécialistes se soient constamment efforcés d'améliorer la performance et les conditions de fonction- nement du marteau perforateur, cet outil présentait de nombreux inconvénients.
La production d'un bruit intense au cours du tra- vail de perforation, le grand effort physique de l'homme qui conduit le marteau perforateur avec la conduite à la main qui est la règle habituelle, et la formation d'une poussière dangereuse
<Desc/Clms Page number 2>
provenant de la roche et constituant la cause de la maladie pro- fessionnelle connue sous le nom de silicose, constituent en général les principaux inconvénients du marteau perforateur. D'autre part, la puissance de perforation obtenue avec le marteau perforateur n'était nullement satisfaisante précisément dans la roche dure, et dans un grès d'une dureté Shore de 80 à 90 par exemple, n'était pas supérieure en moyenne à 7,5 ou 10 cm. d'avancement à la minute.
De plus, il faut pour le marteau perforateur une matière d'une qua.lité tout-à-fait spéciale pour le fleuret et le tranchant, si on ne veut pas accepter des bris fréquents du fleuret et les in- terruptions sensibles de fonctionnement qui en sont la conséquence.
Il n'a pas été possible non plus de supprimer ces inconvé- nients avec les dispositifs de perforation actuellement connus qui sont basés sur l'utilisation de la perforation uniquement pa,r rotation. Ces perforatrices par rotation n'ont pu être utilisées jusqu'ici que pour le forage des trous de mine dans les minéraux relativement tendres, comme par exemple le charbon ou tout au plus la, potasse, tandis que pour les roches dures, par exemple les grès ou les roches analogues, elles étaient tout-à-fait inutilisa- bles.
Dans les perforatrices rotatives connues, on a déjà adopté la disposition qui consiste à agencer le moteur de commande du fleuret de façon qu'il puisse exécuter un mouvement de translation sur un organe de guidage, en particulier une tige filetée servant à l'avancement dans le sens de l'axe de perçage, tandis que l'avancement s'effectuait en général par la manoeuvre d'une mani- velle ou d'une manière ana.logue. On connaît d'autre part des perfo- ratrices à mouvement de rotation dans lesquelles l'avancement du moteur de perçage monté sur un organe de guidage de façon à pouvoir subir un mouvement de translation suivant l'axe de perçage, s'effectuait par une commande mécanique qui était dérivée du moteur de perçage, par l'intermédiaire d'un renvoi approprié.
Même avec les machines de ce type, il n'a pas été possible d'atteindre des capacités de perçage satisfaisantes lors du forage de trous de
<Desc/Clms Page number 3>
mine dans une roche dure.
Le but de la, présente invention est de supprimer ces incon- vénients et de parvenir à une perforatrice de rotation, destinée au forage de trous de mine en particulier aussi dans les roches dures, qui supprime les inconvénients ci-dessus décrits du mar- tea,u perforateur utilisé jusqu'ici exclusivement à cet effet, et qui atteint ou dépasse la capacité de perçage du marteau perfora- teur. A cet effet, la présente invention est basée sur le fait connu que la vitesse de rotation et la. pression de perçage repré- sentent, en particulier dans la perforation par rotation, deux grandeurs dont la valeur est d'une importance essentielle par rapport à la nature et la dureté de la roche à percer.
L'invention est basée d'autre part sur le fait qu'on ne peut jamais atteindre dans le cas d'une avance commandée à la main, comme on l'utili- sait dans de nombreuses perforatrices à mouvement de rotation en usage jusqu'ici, la pression de perçage nécessaire au forage des trous dans une roche dure.
Il est vrai qu'une telle pression de perçage ne pouvait non plus être obtenue dans les perforatrices connues à mouvement de rotation dans lesquelles on déduisait du moteur de perçage une avance mécanique, et les machines de ce genre ne convenaient jamais à l'obtention d'une vitesse d'avance- ment suffisante du perçage du point de vue des principes qui sont à la base de la présente invention, pa.rce que la pression de per- çage et la, vitesse de rotation représentent deux grandeurs fon- cièrement indépendantes l'une de l'autre et qui doivent toujours être réglées de façon indépendante si on veut obtenir une bonne capacité de perçage.
C'est en partant de ces considérations que, selon la, présen- te invention, on se base sur le type connu de perforatrice à mouvement de rotation dans lesquelles le moteur de perçage peut se déplacer dans le sens de l'axe de perçage sur un dispositif de guidage au moyen d'une commande mécanique, l'invention consistant
<Desc/Clms Page number 4>
essentiellement en ce que, pour l'a,vance du moteur de perçage, on utilise un moteur d'avance indépendant et réglable de façon indé- pendante.
Selon la présente invention, on peut disposer le moteur d'avance avec avantage de façon qu'il soit également susceptible d'un mouvement de translation sur le dispositif de guidage du moteur de perçage, et former par exemple avec le moteur de perçage un ensemble unique, par exemple par le fait qu'on le dispose avec le moteur de perçage sur un chariot commun qui peut exécuter un mouvement de translation sur le dispositif de guidage. Le moteur d'avance peut être accouplé impérativement avec le dispositif de guidage, par exemple par engrènement de dentures.
De cette façon et d'une fa,çon analogue, on peut réaliser par la, présente invention un dispositif pour le forage par rota- tion des trous de mine qui correspond par ses dimensions et sa maniabilité au marteau perforateur et qui peut être utilisé de la. même façon que les marteaux perforateurs actuels. La possibilité réalisée grâce à la présente invention au moyen d'un dispositif de ce genre de parvenir à un réglage quelconque et réciproquement indépendant de la vitesse de rotation du moteur de perçage et de la pression de perçage produite par le moteur d'avance permet toutefois d'obtenir avec un dispositif de perçage de ce genre, et tout en évitant tous les inconvénients des marteaux perforateurs, des vitesses de perçage de beaucoup supérieures à celles qu'on pouvait obtenir jusqu'ici avec les marteaux perforateurs.
On peut indiquer, par exemple, qu'avec un dispositif de perçage exécuté selon l'invention, on a, atteint dans un grès d'une dureté Shore de 80 à 90 une vitesse moyenne d'avancement de 99 cm. à la minute, ce qui correspond à une vitesse dix fois supérieure à celle qu'on atteignait jusqu'ici dans les roches de ce genre avec les ma,rteaux perforateurs. Les trous de mine obtenus par application de la pré- sente invention présentent, en outre de cet avantage considérable, celui d'une section particulièrement constante et toujours circu-
<Desc/Clms Page number 5>
la,ire, de sorte qu'on peut adopter un diamètre plus faible que pour les trous de mine obtenus jusqu'ici à l'aide de marteaux perforateurs, ce qui permet de bénéficier d'avantages propres à la. technique de l'abattage à la mine et une réduction de la con- sommation d'explosif.
En même temps, la quantité de poussière fine produite est plus faible que lors du perçage par percussion, d'autant plus que dans le perçage par rotation on peut faire ap- plication de l'évacuation hydraulique des débris, sans se heurter à des difficultés spéciales de construction.
Le dispositif selon l'invention peut, dans le détail, être exécuté au point de vue constructif de façon quelconque. En général, il est avantageux de faire agir le moteur d'avance par l'intermédiaire d'un réducteur sur les organes d'avance qui peu- vent être constitués par exemple pa,r un pignon droit et une cré- maillère. L'utilisation d'un réducteur offre alors l'avantage qu'on peut régler d'une façon particulièrement élastique la. pres- sion de perçage désirée suivant le genre de roche, et que les chocs qui se produisent éventuellement lors du perçage ne peuvent exercer un effet nuisible sur le moteur d'avance ou sur sa trans- mission de commande.
Pour pouvoir exécuter en un temps aussi réduit que possible les travaux accessoires qui accompagnent le perçage, comme par exemple le remplacement du tringlage de perçage, il est avantageux d'autre part d'exécuter le moteur d'avance de façon à permettre la marche avant et la marche arrière, ce qu'on peut obtenir soit par une transmission pouvant être inversée, soit par utilisation comme moteur d'a.vance d'un moteur réversible.
C'est pour la même raison que, selon la présente invention, il est avantageux d'exécuter également le moteur de perçage de façon que par changement de marche ou par l'intervention d'une transmission de changement de marche, ce moteur puisse marcher dans le sens avant et dans le sens arrière, afin de facilité et
<Desc/Clms Page number 6>
d'effectuer rapidement le vissage et le dévissage du tringlage de perçage accouplé avec le bout d'arbre du moteur par un pas de vis.
En cas de commande par air comprimé, on a observé par exem- ple qu'il est avantageux d'utiliser comme moteur de perçage et moteur d'avance, des moteurs à engrenages, du type réversible, par exemple des moteurs à dents droites.
Dans le cadre de l'invention, on peut encore réaliser les formes d'exécution constructives avantageuses les plus différentes, dont quelques unes vont être décrites en détail ci-après en regard des dessins annexés, sur lesquels :
La, Fig. 1 est une vue de côté d'une perforatrice à mouvement de rotation selon la présente invention.
La Fig. 2 est une vue en plan correspondante.
La Fig. 3 est une vue de côté de l'organe de changement de marche.
La Fig. 4 est une vue en plan correspondante avec coupe partielle.
La, Fig. est une coupe horizontale du moteur d'avance, du moteur de perçage et de la transmission.
La Fig. 6 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 5.
Sur la, barre de guidage 1, constituée par exemple par un profilé en T, sont disposés de façon à pouvoir exécuter un mouve- ment de translation sur un chariot commun 4, le moteur de perçage 2 et le moteur d'avance 3. Le moteur d'avance 3 commande par l'in- médiaire d'un réducteur 5 et d'un pignon droit 6 une créma.illère 7 montée par exemple de façon fixe sur l'organe de guidage 1.
Par l'intermédiaire d'une tête d'injection 8 dans laquelle la, tige de perçage 9 est accouplée au moyen d'un pas de vis avec le bout d'arbre qui sort du moteur de perçage 2, on dirige vers le taillant 10 et à travers la tige creuse 9 un liquide d'évacuation, par exem- ple de l'eau, qui refroidit les tranchants du taillant 10 et trans-
<Desc/Clms Page number 7>
porte hors du trou de mine les débris de petit calibre. On peut a.ussi introduire à cet effet dans la, tête d'injection de l'air comprimé, par exemple dans les mines métalliques. Le chariot 4 est relié aux ailettes 11 du fer de guidage 1 par des galets de guidage 12 et, par conséquent, il est mobile sur ce fer de gui- dage 1, par la rotation du pignon droit 6, avec le moteur de perçage 2, le moteur d'a.vance 3 et le réducteur 5.
Le moteur d'avance 3 peut être exécuté par exemple sous la forme d'un moteur réversible à dentures droites, et il est a.limen- té, suivant le sens de rotation désiré, par l'intermédiaire des conduites 13 et 14, en air comprimé dont l'admission est commandée sur une table de commande par la. manoeuvre d'un organe de réglage 15.
Ainsi qu'on le voit dans les Figs. 3 et 4, l'organe de régla- ge 15 est exécuté par exemple sous la forme d'un robinet à quatre voies, par la manoeuvre duquel l'air comprimé qui entre par la tubulure 25 est dirigé soit vers la conduite 13, soit vers la, con- duite 14, ou bien son admission à ces conduites est interrompue.
Le moteur de perçage 2 peut également être exécuté par exem- ple sous la forme d'un moteur réversible à denture droite, qui reçoit l'air comprimé par la conduite 16 dans laquelle on peut inverser la direction suivant laquelle l'air comprimé vient frapper la denture en inversant le levier de commande 17 relié à un robinet.
A l'intérieur de ce robinet est disposé en même temps l'échappement 18 pour le moteur de perçage.
Avec un dispositif exécuté de cette façon pour le perçage par rotation, on peut faire varier à volonté par étranglement de l'air comprimé admis la vitesse de rotation du moteur de perçage, et il est surtout possible de régler élastiquement entre des limites étendues par la manoeuvre de l'organe de réglage 15 la pression de perçage exercée par l'intermédiaire du réducteur 5 et du pignon 6, et de l'accroître, en particulier dans une roche dure, jusqu'à la
<Desc/Clms Page number 8>
valeur élevée nécessaire pour cette dernière, et cela indépendam- ment du mouvement de rotation de la tringlerie de perçage 9 provo- qué par la rotation du moteur de perçage 2.
Ainsi qu'on le voit dans les figures 5 et 6, le réducteur 5 se compose essentiellement d'unevis sans fin 29 qui engrène avec un pignon 30 à axe vertical 31. Ainsi qu'on le voit en particulier dans la Fig. 2, l'axe 31 est disposé avec avantage dans le plan de l'axe de la. tringle de perçage 9.
Par l'alimentation de la. conduite 14, le moteur d'avance 3 transporte le chariot 4 avec le moteur de perçage 2 sur la cré- maillère 7 vers la gauche, et le taillant 10 qui tourne est poussé de façon constante par ce moteur d'avance avec la pression de per- çage nécessaire contre le fond du trou de mine. Lorsque la tringle de perçage est arrivée à la fin de sa portée, on interrompt l'ar- rivée d'air comprimé dans la conduite 14, et on alimente en air comprimé la conduite 13. Le moteur d'avance 3 tourne alors dans le sens rétrograde, il transporte le chariot 4 vers la droite jusqu'à ce que la tringle 9 puisse être retirée du trou de mine et être remplacée par une nouvelle tringle.
Le dévissage de la trin- gle 9 se fait alors de façon commode par montage d'une clé de tringlage sur le manchon 19 de la tringle 9 et par renversement du sens de rotation du moteur de perçage 2, ce qu'on obtient en inversant la manette 17, de sorte que le dévissage de la tringle 9 se fait à l'aide du moteur de perçage 2. Le vissage d'une nou- velle tringle peut s'effectuer de la même façon par mise en marche du moteur dans le sens avant.
Le dispositif de guidage 1 peut avec tout le dispositif de perçage être monté, comme le montrent les dessins, par l'intermé- diaire d'un sa.bot 20 de guidage sur un chevalet de perçage 21 ou un dispositif connu analogue, et on voit clairement que l'ensemble du dispositif selon l'invention peut être manipulé exactement de la même façon qu'un ma,rteau perforateur.
<Desc/Clms Page number 9>
Le chariot de guidage 4 avec le moteur de perçage 2 et le moteur d'avance 3 peuvent facilement être séparés du dispositif de guidage 1 pour transformer l'installation en vue de l'amorçage d'un nouveau trou de mine, et cela par retrait du chariot 4 vers l'arrière avec les galets 12 par rapport a.ux ailettes 11 du dispo- sitif 1 de guidage. Ce tra.vail peut être effectué à l'aide du mo- teur d'avance 3 et il est également possible de faire tourner le moteur d'avance 3, lors de la réintroduction du chariot de guidage 4 sur les ailettes 11 du dispositif de guidage 1.
Pour garantir l'engrènement du pignon 6 avec la denture de la crémaillère 7 lors de cette manoeuvre, l'extrémité arrière du dispositif de gui- dage 1 comporte sur l'une des ailettes 11 une découpure oblique 22, de sorte que l'ensemble du dispositif peut tout d'abord être introduit dans une position légèrement oblique sur le dispositif de guidage 1.
Ainsi qu'on le voit en particulier dans la figure 1, la crémaillère 7 peut également être montée de façon mobile sur la pièce de guidage et être soumise à l'action d'un cylindre de commande hydraulique sur lequel est branché un manomètre 24 et sur lequel on peut relever par lecture la valeur momentanée de la pression de perçage exercée, et contrôler cette pression. On ob- tient par exemple un agencement mobile dans ce but de la crémail- lère 7 sur l'organe de guidage 1 en montant cette crémaillère sur cet organe 1 dans des éléments spéciaux de support munis de bou- tonnières 26 dans lesquelles s'engagent les boulons de fixation 27 de la crémaillère 7.
Dans ses détails, l'invention peut être réalisée au point de vue constructif des façons les plus différentes, toutefois, il va être indiqué ci-après, pour mieux faire ressortir le principe de la présente invention, un exemple d'exécution qui fera ressortir les dimensions et grandeurs, sans que l'invention soit limitée aux dimensions de cet exemple :
<Desc/Clms Page number 10>
Moteur de perçage 2, 2,5 chevaux, 3 à 4. 000 tours à la minute, réduction de cette vitesse par un réducteur 28 à 120 à 300 tours à la minute sur le fleuret.
Moteur d'avance 3, 1,5 chevaux, 3 à 4.000 tours à la minute, réduction dans une proportion réglable, au moyen de son réducteur 5, dans le rapport de 1 à 200 à 1 à 300.
L'invention n'est toutefois nullement épuisée par les exem- ples d'exécution décrits et représentés, et elle ne se borne pas en particulier à la forme d'exécution représentée sur le dessin.
Les principes qui sont à sa base peuvent être réalisés au point de vue constructif d'une façon différente quelconque. On peut, en particulier, imaginer d'exécuter le moteur de perçage 2 et le moteur d'avance 3 sous la forme de moteurs électriques.