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PERFECTIONNEMENTS AUX CHASSIS DE SUPPORT.
L'invention est relative aux châssis de support pour galeries, voies d'accès, tunnels et analogues dans des mines.
Dans certaines mines, le minéral est à ce point solide et résistant que les excavations citées plus haut ne sont pas comprimées par la pression immense exercée sur leurs parois par les couches de superstructure. Dans ce cas, le châssis établi dans ces excavations ne constitue qu'un moyen d'empê- cher la chute de roches délitées et de blocs de minéral du sommet et des pa- rois latérales sur le fond. L'invention ne se rapporte pas à ces châssis de construction faible possédant un moment de résistance minimum à la pres- sion et à des efforts de flexion et de désintégration.
Dans la plupart des mines existantes, les galeries, voies d'accès et analogues doivent être protégées contré les efforts auxquels leurs parois sont soumises par des châsses de support résistants. Dans ces mines, des châssis de support de structure rigide utilisés exclusivement anciennement, ne fonctionnent pas de façon satisfaisante. Il en résulte que la pratique moderne d'exploitation des mines s'est tournée vers l'emploi de châssis de support de structure flexible. C'est à ce type de châssis que l'invention se rapporte.
Tous les châssis de support flexibles ou élastiques connus jusqu'à présent sont tôt ou tard déformés par les efforts immenses auxquels sont sou- mises leurs pièces. Il faut se rappeler que les efforts dirigés sur le som- met et les parois du châssis se combinent en une résultante dirigée normale- ment ou tout au moins à peu près normalement à l'axe neutre de la structure.
Pour cette raison, le châssis est soumis à un effort de grandeur dangereuse de flexion et/ou de désintégration. Pour résister à cet effort, la structure du châssis doit a'oir un moment de résistance à la flexion et/ou à la désin-
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tégration aussi grand que possible. Malheureusement, ce but ne peut pas ê -- tre atteint avec les châssis de support connus sans renier une autre exigence.
Après le démontage d'un châssis dont les pièces ou éléments sont déformés, les pièces déformées doivent être réajustées, c'est-à-dire redressées ou ê- tre rendues aptes au réemploi d'une manière quelconque. Pour faciliter cet ajustage sans produire une perte exagérée du moment de résistance d'origine, les pièces des châssis connus du genre flexible ou élastique doivent avoir une forme et une section transversale dans laquelle la masse de la matière est concentrée au voisinage de l'axe neutre, c'est-à-dire près du centre de la section. En ce qui concerne le poids mort, les qualités statiques de ces éléments sont plutôt mauvaises.
A côté de cela, un démontage de pièces déformées comportant des joints serrés ou bloqués est une tâche très pénible et coûteuse. Si on y ajoute les frais de réajustement cités plus haut, on voit que les châssis de support connus du genre flexible ou élastique ont beaucoup d'inconvénients.
Le principal but de l'invention est de surmonter ces désavantages.
On y aboutit par une structure spéciale du châssis expliquée plus clairement dans ce qui suit, par laquelle on évite toute déformation substantielle d'une pièce quelconque du châssis.
Un autre but de l'invention est de faciliter le démontage d'un châs- sis quand il est nécessité par l'avancement des travaux miniers ou qu'il est désiré pour d'autres raisons.
En général, le châssis conforme à l'invention comprend des éléments assemblés de façon jointive et démontable, assemblés eux-mêmes de façon démon- table à des éléments analogues à des tubes ou caisses résistantes qui consti- tuent la pièce de fond. Après de nombreux essais, on a trouvé par expérience pratique que le point crucial consiste en un assemblage spéciale de ces piè- ces.
En particulier, chaque extrémité inférieure de la pièce en forme de voûte est insérée de façon lâche dans l'élément coisin de la pièce de fond 'et le raccord entre ces pièces s'effectue par frottement. Dans ce but, un élément de frottement approprié, de préférence un sabot de frein ou analogue, est fixé de façon jointive à une de ces pièces et glisse sur l'autre. L'élé- ment de frottement possède une grande surface de portée et une résistance élevée au frottement. Pour produire la pression de frottement nécessaire, un élément élastique est inséré dans l'élément de la pièce de fond sur le côté de l'extrémité inférieure de la pièce en forme de voûte opposé au côté où se trouve l'élément de frottement.
A l'aide de cet élément élastique, la pièce en forme de voûte qui pénètre dans la pièce de fond est pressée contre la surface de portée du frein à frottement et est maintenue en posi- tion parilui.
De préférence, la pression maximum qui provoque une compression substantielle de l'élément élastique est égale au moment de résistance stati- que de la pièce en forme de voûte. Par conséquent, le rapport d'élasticité de cet élément, qui consiste avantageusement en un madrier, doit être déter- miné d'avance, par exemple à une installation d'essai. Alors, quand la pres- sion des couches de minéraux de superstructure agissant sur la charpente du châssis devient exagérément élevée, la pièce en forme de voûte peut pénétrer plus profondément dans la pièce de fond. Par ce mouvement, la pièce en for- me de voûte est automatiquement soulevée dans une certaine mesure de la pa- roi voisine de la galerie de mine.
II en résulte que l'effort appliqué au sommet et sur les côtés du châssis est tout d'abord réduit et s'annule de plus en plus à mesure que le mouvement progresse. Ce mouvement produit une compression de l'élément élastique et est arrêté quand la résistance de l'é- lément à la compression est égale à l'effort appliqué sur la pièce en forme de voûte. Tout ceci se passe de façon absolument automatique le degré de mouvement de la pièce en forme de voûte ne dépendant seulement que du rapport d'élasticité de l'élément élastique.
Sur les châssis de support connus du type flexible;-les pièces
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du châssis sont assemblées de façon flexible ou élastique par des moyens de fixation serrés contre les pièces voisines par des vis, des coins, des leviers ou analogues. Par conséquent, le pouvoir de résistance du châssis aux efforts dépend de la force avec laquelle les pinces sont serrées sur les pièces voisines. Cette force dépend de son côté de la force aveo laquelle les moyens de serrage cités, tels que des vis et analogues sont manipulés.
Quand on manoeuvre ces moyens à la main, cette dernière force ne peut être réglée avec exactitude comme il est connu de tous ceux versés dans le métier.
Par conséquent, le pouvoir de résistance des châssis connus diffère large- ment d'un cas à l'autre. Quand ces châssis sont disposés en une rangée l'une derrière l'autre comme d'ordinaire, les châssis ayant:le plus grand pouvoir de résistance résistent aux efforts exercés sur eux tandis que d'autres châs- sis commencent à fléchir. A ce moment,l'effort exercé sur les châssis résis- tant encore devient exagérément élevé et provoque une déformation de leurs pièces.
Par contre, le pouvoir de résistance d'un châssis conforme à l'in- vention peut être exactement réglé comme on l'explique plus haut. En outre, il est entièrement indépendant de l'aptitude et de l'adresse des mineurs qui montent le châssis à l'intérieur d'une galerie, d'une voie d'accès ou analo- gue. Par conséquent, le pouvoir de résistance de tous les châssis d'une ran- gée est uniforme, et il en résulte que la galerie est beaucoup moins compri- mée que quand on utilise les châssis connus.
Suivant une réalisation préférée de l'invention, une pièce en forme de voûte, insérée dans une ; pièce de fond comme on l'explique plus haut, fait avec celle-ci un angle obtus. Quand la pièce en forme de voûte s'abaisse, cet angle est plus ou moins redressé et la pression de frottement entre cette pièce et la pièce de fond correspondante est réduite comme on l'explique plus haut, pour permettre ce mouvement et empêcher toute déformation du châssis.
En outre, dans la position oblique des pièces en forme de voûte, l'effort appliqué sur le sommet du châssis se décompose en composantes verticale et horizontale. Cette dernière est dirigée en sens inverse de l'effort agis- sant sur les côtés du châssis, et réduit ainsi cet effort. En outre, la résultante des forces agissant sur le sommet du châssis d'une part et sur ses côtés d'autre part, est dirigée plus verticalement que dans les châssis connus, c'est-à-dire dans une direction plus rapprochée de la parallèle à l'axe neutre du châssis. De cette façon., les efforts dangereux de flexion ou de désintégration sont substantiellement réduits.
Comme le moment de résistance des éléments de structure ordinaires à un effort de flexion est de beaucoup inférieur au moment de résistance aux efforts de compression, mais comme le châssis conforme à la présente invention est moins soumis à des efforts de flexion, il est possible d'utiliser une construction relative- ment légère. Néanmoins, cette structure résistera encore mieux aux efforts que la structure plus solide nécessitée par les châssis connus.
Sur le châssis de süpport conforme à l'invention, aucune déforma- tion substantielle d'une pièce quelconque ne peut se produire, comme on l'ex- plique plus haut, et par conséquent tout réajustage de pièces déformées est évité. Par conséquent, on peut utiliser des éléments de structure ayant des formes et des sections transversales qui aboutissent à des moments de résistance en relation beaucoup meilleure avec le poids mort que les profils et section nécessaires aux châssis connus. Maintenant, la masse de la matiè- re peut être rassemblée aussi loin que possible de l'axe neutre, c'est-à-dire du centre de la section transversale.
On peut par conséquent utiliser des profils creux tels que des tubes, des éléments analogues à des tubes ou à des châssis, par exemple des tiges de fer en U ou en I soudées entre elles, dans lesquels le rapport du moment de résistance au poids mort est plutôt bon. Eh outre, on doit utiliser des matériaux ayant une élasticité et/ou une ductilité moindres que celles nécessaires jusqu'à présent, tels que des aciers spéciaux à grand moment de résistance aux efforts de compression et à poids mort relativement faible.
On représente sur les dessins en annexe, une réalisation préférée
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de l'invention à titre d'exemple, et on la décrit dans la suite, en exposant en même temps d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention.
La fig. 1 représente une vue de profil d'un châssis de support, et à une échelle plus grande, les figs. 2a à 2c représentent respectivement des sections trans- versales verticales et horizontales à travers la partie A de la fig. 1 .les figs, 3a et 3b une vue de profil et de front de la partie B de la fig 1 et la fig. 4 différentes sections transversales des éléments de struc- ture du châssis.
En se référant aux dessins, le châsssis de support consiste en deux éléments de pièce de fond 1 et deux éléments de pièces de sommet en forme de voûte 2. Chaque pièce de fond a la forme d'un tube ou d'une caisse de section transversale recourbée ou polygonale. Quand le fond de la galerie ou voie d'accès de la mine dans laquelle le châssis doit être monté est dur, l'extrémité inférieure des éléments de la pièce de fond est fermée et peut être renforcée par une plaque supplémentaire. D'autre part, quand le fond de la galerie est tendre, une extrémité inférieure conique ou pointue des éléments de la pièce de fond peut être préférable.
Une extrémité de ce gen- re est entièrement apte à pénétrer dans le sol quand le sommet du châssis est soumis à des pressions verticales élevées venant d'en haut, c'est-à-dire des couches de superstructure du minéral.
Comme on le voit clairement sur la fig. 2, l'extrémité inférieure 3 d'un élément de la pièce supérieure 2 en forme de voûte est inclinée et munie d'arêtes arrondies pour faciliter son introduction et son mouvement dans l'élément de la pièce de fond correspondant. Entre un côté de l'extré- mité 3 et le côté voisin de l'élément de la pièce de fond, est disposée un madrier constituant un élément élastique. Le rapport d'élasticité de cet élément quand il est comprimé est mesuré d'avance à une installation d'es- sai. Du côté opposé de l'extrémité de la pièce en forme de voûte un sabot de frein 5 constituant un élément de frottement est fixé de manière rotative à l'extrémité supérieure de l'élément de la pièce de fond.
Ce sabot de frein porte une plaque 6 ayant -ne surface portante relativement grande munie d'oeillets 7 dépassant verticalement de la plaque. Un axe rotatif 8 reposant dans des trous des oeillets 7 et dans des trous correspondants à l'extrémité supérieure de l'élément de la pièce de fond, est fixé en position au moyen de boulons 9.
Les extrémité' supérieures 10 de deux-éléments voisins de la pièce en forme de voûté 2 sont raccordées de façon flexible au moyen d'un joint à charnière. Ce joint 11 est formé par les extrémités supérieures elles-mêmes, qui sont aplaties en forme d'auge. Les extrémité en forme d'auges reposant côteà côté portent des trous centraux dans lesquels on introduit un axe 12.
De préférence, cet axe est constitué par un boulon à vis tel que représenté sur le dessins. Chaque extrémité 10 en forme d'auge porte un bec ou doigt proéminent 13 qui pénètre dans une encoche recourbée 14 de l'autre extrémité.
De cette manière, l'axe à charnière, c'est-à-dire le boulon à vis 12, est libéré de toute pression quand les deux pièces voisines en forme de voûtes sont comprimées l'une sur l'autre. Par conséquent, on peut enlever le bou- lon quand on le désire par exemple quand le châssis doit être démonté.
Naturellement, l'élément de frottement 5 peut être fixé de façon jointive à la pièce en forme de voûte et être disposé de manière à glisser dans la pièce de fond, la surface portante de la plaque 6 étant pressée con- tre l'intérieur de la paroi latérale voisine de l'élément de la pièce de fond. Dans l'une ou l'autre disposition, quand l'extrémité 3 de la pièce 2 en forme de voûte pénètre plus profondément dans l'élément de la pièce de fond, comme on le -représente en traits pointillés sur la fig. 1, sous l'ac- tion d'un effort vertical supérieur à la résistance au frottement de l'élé- ment de frottement 5, l'angle compris entre les deux pièces est redressé et .1'.élément de frottement tourne de façon correspondante autour de son axe.
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De cette façon, un blocage quelconque des moyens raccordant de façon démonta- ble les extrémités inférieures de la pièce en forme de voûte aux éléments voisins de la pièce de fond du châssis, est évité. Ainsi donc, lorsque le raccord entre les deux éléments de la pièce d'un châssis en forme de voûte est démonté en enlevant le boulon à vis 12,l'un ou l'autre élément s'abaisse dans l'élément correspondant de la pièce de fond sous l'action de la pression dirigée sur le sommet du châssis. Ainsi, toute tension à l'intérieur du châssis est annulée et les éléments de la pièce en forme de voûte, reposant de façon lâche dans;les éléments de la pièce de fond du châssis, peuvent facilement en être séparés.
La figure 4 représente différentes sections transversales des élé- ments de structure constituant la pièce supérieure 2 en forme de voûte et la pièce de fond 1 du châssis de support. Par exemple,,, un tel élément peut consister en deux tiges de fer en forme de I soudées ensemble comme on le montre sur la figure 2c et la partie de gauche de la figure 4 ou bien en deux tiges de fer en forme d'U soudées entre elles comme le montre la partie médiane de la fig. 4; ou bien un élément analogue à un tube peut être recommandable, tel que représenté sur la partie de droite de la figure 4. Dans toutes ces variantes, la plus grande partie de la matière dont l'é- lément est constitué est rassemblée aussi loin que possible de l'axe neutre ou des axes 15 de l'élément.
REVENDICATIONS.
1. Sur un châssis de support à pièces raccordées de façon flexible, une pièce de sommet analogue à une voûte comprenant un certain nombre d'élé- ments de structure raccordés de façon démontable, une pièce de fond qui consiste en deux éléments de structure aptes à recevoir, de manière qu'elles puissent glisser, les extrémités inférieures de la pièce en forme de voûte, un élément raccordant par frottement une extrémité inférieure de la pièce en forme de voûte à un élément voisin de la pièce de fond, et un élément élastique disposé dans l'élément voison sur le côté de l'extrémité infériere opposé au côté sur lequel est disposé l'élément de frottement, cet élément élastique étant apte à être comprimé quand l'extrémité inférieure s'abaisse dans l'élément voisin de la pièce de fond.
2. Sur un châssis de support muni de pièces raccordées de façon flexible, une pièce de sommet en forme de voûte, une pièce de fond consistant en deux éléments aptes à recevoir, de manière à ce qu'elles puissent glisser, les extrémités inférieures de chaque pièce de sommet, un sabot de frein reliant par frottement une de ces extrémités inférieures à une extrémité voisine des éléments de la pièce de fond, le sabot de frein étant fixé de façon rotative à une des pièces devant être raccordées et reposant par sa surface portante de manière à pouvoir glisser sur l'autre pièce, et un élément élastique dispo- sé du coté de l'extrémité opposé au côte où se trouve le sabot de frein, et apte à être comprimé lorsque l'extrémité s'abaisse dans;
l'élément voisin de la pièce de fond.
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