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PERFECTIONNEMENT AU REMBLAYAGE DANS LES MINES.
La présente invention constitue un perfectionnement au procédé pneumatique continu de remblayage dans les mines, et a pour objets un procédé et un appareil pour projeter en place la matière à remblayer par la détente rapide de charges successives d'air comprimé. Vis-à-vis du procédé continu, on réalise ainsi de sensibles économies d'air comprimé et la matière remblayée peut être tassée de façon plus compactée
On sait que, dans le procédé continu, quand les résidus consti- tuant la matière de remblayage, sont transportés de façon continue dans des conduites,, au moyen d'air comprimée pour remblayer, il faut des volumes d'air relativement grands pour maintenir une certaine vitesse minimum nécessaire dans la conduite pour entraîner les plus grosses et plus lourdes particules.
Pour le genre et le calibre de matières communément utilisées au remblayage dans les mines, le volume minimum d'air libre nécessaire est d'environ 42 m3 (1500 pieds cubes) par minute, .qu'on doit comprimer à une pression d'environ 5,6 kg/cm2 (80 livres/pouce carré) En outre, à moins que la quantité de ma- tière à transporter et la distance de transport ne soient grandes, on n'obtient qu'un très pauvre rendement de l'air comprimé. Pour donner de bons résultats, le volume d'air nécessaire ne devrait pas dépasser environ 100 m3 d'air libre utilisé par mètre cube de matière remblayée, mais peu d'installations semblent aptes à maintenir un rendement de ce genre pendant un certain temps.
La quan- tité relativement grande d'air comprimé nécessaire par unité de matière rem- blayée résulte de l'impossibilité, dans le procédé continu, d'augmenter le rap- port matière solide/air au-délà d'une certaine limite pratique, au-delà de la- quelle il y a danger d'obstruction des conduites. Mais si l'on introduit la matière et l'air comprimé de façon intermittente, on constate que la matière solide peut se tasser de façon suffisamment compacte dans la conduite pour produire un bouchon étanche, se comportant à la manière d'un piston quand on admet de l'air comprimé.
On peut alors utiliser dans son entièreté l'énergie
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de l'air comprimé; pour déplacer le bouchon de matière dans la conduite.La présente invention permet donc d'introduire une charge de matière et de la tas- ser de façon compacte dans la conduite avant d'admettre la charge d'air com- prime qui., entretemps, est accumulé dans un réservoir approprié. Quand une quantité appropriée de matière a été tassée, l'air comprimé est détendu très ra- pidement et pousse la matière dans la conduite.
La quantité d'air comprimé consommée par unité de matière de remblayage projetée dépend de la longueur de la conduite raccordée à l'appa- reil et par laquelle la matière doit être transportée. Plus la conduite est courte,plus la quantité d'air nécessaire est faible, et vice-ver sa. Il est possible, pour une longueur de conduite modérée, d'utiliser aussi peu que 20 m3 d'air libre par mètre cube de matière remblayée. Bien que l'allongement de la conduite de remblayage entraîne naturellement une augmentation du volume d'air utilisé par unité de volume remblayée il est possible de transporter des matières dans une conduite dont la longueur atteint 60mètres (200 pieds) sans dépasser 100 m3 d'air libre par mètre cube de matière remblayée, ce qui repré- sente le chiffre le plus favorable réalisé en pratique dans le système continu.
En proportionnant convenablement le volume de matière chargée dans la conduite, le volume d'air comprimé détendu, le diamètre et la longueur de la conduite utilisée, la matière peut être transportée à une vitesse consi- dérablement plus élevée que ce qu'on réalise d'ordinaire avec le système conti- nu. On obtient ainsi un remblayage plus dense et un meilleur soutènement des installations souterraines. En outre, l'appareil se prête particulièrement bien au mélange d'eau à la matière de remblayage pour produire un mélange qui peut durcir sur place, ce qui est d'ordinaire très désirable.
Une forme d'appareil permettant d'exécuter l'invention décrite ci-après.
Comme on le voit sur la Fig. 1 des dessins, cet appareil consiste essentiellement en une culasse 1 surmontée d'une courte conduite 2 portant à son autre extrémité une trémie d'alimentation 3. Un chargeur à vis 4 de forme spéciale opère en partie dans la trémie 3 et dans la conduite 2, et est comman- dé par un engrenage conique 5. La matière à remblayer est introduite dans la trémie 3 et tassée de façon compacte dans la culasse 1 par l'action d'un char- geur à vis 4 qui empêche également la matière d'être soufflée à l'extérieur quand on admet l'air comprimé. L'air comprimé est accumulé dans un réservoir 6 relié à la culasse 1 par un raccord 7 en forme de cloche.
Celui-ci porte des ouïes de déviation 8 dont le rôle est d'abord d'empêcher la matière à remblayer de re- fluer dans le réservoir et les accessoires qu'il contient, et en second lieu, de diriger le courant d'air vers le bas dans la culasse 1 pour assurer l'en- traînement de toute la matière. Le réservoir 6 maintient sa charge d'air com- primé grâce à la fermeture sous pression de la soupape principale 9 reposant sur son siège 10 mais la pression sur cette soupape est en partie équilibrée par la pression qui s'exerce en sens inverse sur le piston d'équilibrage 11 fonctionnant dans son cylindre 12 relié à l'air libre. 'La soupape 9 est donc maintenue fermée par la pression de l'air qui agit sur la différence des sur- ' faces entre celle du siège 10 et celle du piston d'équilibrage 11.
Sur le même axe que la soupape 9, le piston 11 et l'arbre 13 prolongé qui les relie, se trouvent le piston de manoeuvre 14 et son cylindre 15. A un moment opportun du cycle, ce piston reçoit de l'air comprimé, ouvre la soupape principale 9 et li- bère ainsi presqu'instantanément tout le contenu du réservoir 6 qui se décharge dans la culasse 1. Une ouverture très rapide de la soupape 9, qui représente un facteur essentiel du fonctionnement de l'appareil, se produit en raison du fait que dès que cette soupape est soulevée de son siège 10, la différence de pression entre ses faces supérieure et inférieure tombe.
Il s'ensuit une légè- re diminution de l'ensemble des forces tendant à ramener la soupape 9 sur son siège 10, qui a pour résultat que cette force devient inférieure à celle qui tend à pousser vers l'extérieur le piston d'équilibrage 11.
Ce dernier piston devient donc moteur et produit une levée très rapide et complète de la sou- pape principale 9 de son siège, étant aidé pendant tout le temps qu'il travail-
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le par la pression qui agit encore sur la face inférieure du piston 14. L'ou- verture est tellement rapide que des moyens doivent être prévus pour absorber l'énergie cinétique de l'ensemble de la soupape principale à la fin de sa course, ce qu'on réalise en prévoyant un tampon 16 en caoutchouc et en lais- sant de l'air emprisonné dans la partie supérieure du cylindre 12 pour former un coussin.
Des moyens automatiques, décrits dans la suite, coupent et lâchent aussitôt que le réservoir a été déchargé, la pression d'air agissant en-dessous du piston 14, à la suite de quoi 1-'ensemble de la soupape principale retombe sur son siège 10 par gravité ou, plus avantageusement, sous l'action d'un res- sort 17.
Le fonctionnement automatique du cycle d'introduction, de tasse- ment de la matière à remblayer dans la culasse 1, puis de décharge par l'air comprimé venant du réservoir 6, est réalisé grâce à la forme particulière du chargeur à vis 4. Ce dernier est commandé par le dispositif 18 qui peut com- prendre un moteur électrique avec engrenages ou un moteur à air comprimé. Un mécanisme à fonctionnement automatique,reliant le moteur de commande au couple conique 5 est décrit en détails sur la Fig. 3. Le principe appliqué dans un dispositif de ce genre, consiste à utiliser l'effort croissant exigé pour fai- re tourner la vis 4 quand la charge de la culasse devient compacte, pour ouvrir une soupape qui admet de l'air comprimé servant à manoeuvrer le piston 14.
De même, quand l'effort exercé sur la vis 4 tombe à la suite du déchargement de la matière de remblayage de 1-'appareil, Inaction inverse est utilisée pour ma- noeuvrer la soupape de commande qui laisse échapper l'air de dessous le piston
14 Ceci permet à la soupape principale de se fermer comme déjà dit plus haut.
Le chargeur à vis doit donc remplir deux rôles importants, qui sont les suivants :
1.- il doit tourner facilement dans la matière de remblayage pendant qu'elle est introduite dans la culasse, c'est-à-dire qu'il ne doit pas être soumis à une résistance par trop variable quand il rencontre de gros- ses particules dans la charge ;
2.- il doit pouvoir tasser la matière de remblayage de façon compacte dans la culasse 1 et le tube 2 imnédiatement au-dessus de celle-ci, de manière à éviter un reflux dans la trahie d'alimentation 3 quand l'air com- primé est lâché du réservoiro
Seul, il n'est pas capable de satisfaire complètement à ces deux conditions, mais si on le fait travailler conjointement avec de la matière ta- misée à un calibre convenable pour le diamètre de la conduite 2, en donnant à celle-ci une longueur appropriée et une forme particulière:, on évite qu'il se produise de grandes variations dans l'effort qui, autrement, modifieraient le moment correct de la décharge de l'air. La forme de la vis est telle que le bord extérieur en hélice épouse la surface d'un cône tronqué dont la base se trouve en haut dans la trémie 3.
Ceci assure que pendant que la vis tourne dans la matière de remblayage, le bord de son hélice s'écarte constamment de la matière,et par conséquent, les particules plus grosses n'ont pas tendance à produire des arrêts brusques de sa rotationo Toutefois, cette action ne suf- fit pas en soi à satisfaire à la seconde condition co-dessus, qui exige qu'un tampon de matière rendue compacte se forme effectivement à la fois autour de la surface de l'hélice et à l'intérieur des parois de la conduite de tassement 2.Pour y arriverla face de l' hélice supportant l'effort fait un angle d'en- viron 60 avec son axe vertical.
Le résultat de la rotation d'une hélice de ce genre à l'intérieur de l'espace clos de la conduite de tassement consiste en ce que la matière est poussée à la fois vers le bas et vers l'extérieur à me- sure que la culasse 1 se remplit, et forme ainsi un tampon qui empêche l'échap- pement de l'air vers le haut à travers la conduite 2 et la trémie 3. L'effica- cité d'un tampon de ce genre est influencée par la longueur totale de la partie de la conduite de tassement 2 existant entre le sommet de la culasse et l'extré- mité inférieure de la vis, et par l'effort maximum appliqué à celle-ci. Ces fac- teurs dépendent de la nature et du calibre de la matière à remblayero Les carac- téristiques particulières de ce dispositif de chargement sont représentées sur
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la Fig. 2.
L'utilisation de 13'augmentation de la résistance à l'effort produit sur l'arbre de la vis de chargement 4 pour commander le cycle de ré- glage du moment auquel se produit la décharge de l'air du réservoir, peut s' effectuer de différentes manières. La Fig. 3 montre une forme de mécanisme uti- lisable avec n'importe quel dispositif de commande 18 de la Fig. 1. Ce mécanis- me fonctionnant sur le principe exposé de résistance à l'effort, est essentiel- lement mécanique. On pourrait toutefois obtenir le même résultat final par d' autres mécanismes actionnés électriquement ou pneumatiquement et accouplés à leurs dispositifs de commande de manière à utiliser l'augmentation du poten- tiel de puissance résultant à ces dispositifs, de la résistance croissante au couple à la vis.
Le mécanisme représenté sur la Fig. 3 est intercalé entre le moteur de commande 18 et le couple conique 5. Son rôle est de transformer la résistance accrue à l'effort, offerte par le chargeur à vis en un simple mou- vement latéral. Ceci s'effectue en utilisant un système d'embrayage à griffes qui consiste en deux éléments 19 et 20 dont le premier peut coulisser sur des cannelures de l'arbre de commande 21 accouplé au moteur 18. L'autre élément 20 est calé sur l'arbre de commande 22 du couple coniqus L'élément mobile 19 du système est maintenu en contact étroit avec l'élément calé 20 au moyen d'un fort ressort de compression 23. La réaction de ce ressort est absorbée par le couvercle avant 24 du carter cylindrique 25 qui enferme tout le mécanisme.
Le mouvement latéral est produit grâce à ce que l'on donne aux faces des griffes d'embrayage du système une inclinaison d'environ 45 degrés par rapport au plan de rotation. Par conséquent, si une résistance à l'effort se manifeste sur l'élément 20, l'élément 19 a tendance à se débrayer en coulissant le long de l'arbre cannelé 21 et comprime ainsi le ressort 23. La compression exer- cée par le ressort 23 est réglée de manière à exercer l'effort limite désiré à la vis 4 qui., lorsqu'il est dépassé, débraie finalement complètement l'élé- ment 19 de l'élément 20. La valeur de cet effort est du reste toujours quelque peu inférieure à celui disponible: au moteur de commande.
En outre, en proportionnant de façon appropriée la longueur pé- riphérique des griffes mâle et femelle sur les bords des éléments 19 et 20 qui s'engrènent, on peut prévoir sur l'élément 20 une portion d'arc de cercle ou "piste" sur laquelle les griffes mâles de l'élément 19 voyageront après s'être débrayées et avant de revenir en prise avec l'élément 20.
La décharge du réservoir se produit quand l'embrayage à griffes est entièrement débrayé, c'est-à-dire quand la vis a offert une résistance à l'effort supérieure à celle déterminée par la compression appliquée du res- sort principal 23. L'utilisation de l'action latérale produite par 1'élément 19 qui se débraie de l'élément 20, pour actionner une soupape commandant l'ad- mission d'air au piston 14 donne toutefois des résultats imprécise Il est dé- sirable de corriger cela en faisant en sorte que la soupape de commande ne soit actionnée qu'après que les deux éléments de l'embrayage à griffes sont entièrement débrayée, c'est-à-dire lorsque l'élément 19 voyage sur la "piste" de l'élément 20.
On y arrive en prévoyant un second embrayage à griffes incli- nées dont les deux éléments ne peuvent eux-mêmes commencer à se séparer que lorsque leurs deux contre-parties 19 et 20 de l'embrayage à griffes principal sont complètement débrayées. Le mouvement latéral produit quand cet embrayage secondaire débraie,
est utilisé pour actionner la soupape de commande 26 qui admet de l'air comprimé au piston 14 dans un sens et le laisse échapper dans l'antre sens
L'embrayage secondaire consiste en deux manchons 26 et 27 dis- posés coaxialement par dessus ceux de l'embrayage principal 19 et 20.Le manchon 26 peut coulisser librement sur la surface extérieure cannelée de 1' élément 19. Il est maintenu en contact étroit avec le manchon 27 par les butées 29 à ressort 28 sur lesquelles il frotte et qui sont fixées au couvercle avant 24.
D'autre part,le manchon 27 est fixé à l'élément 20. Comme les éléments
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19 et 20,ces manchons ne comportent qu'une paire de griffes, avec cette im- portante différence, toutefois, que les longueurs des ares compris entre les deux griffes mâles du manchon 26 et de la "piste" comprise entre les griffes femelles correspondantes du manchon 27 sont inférieures à ce qu'elles sont dans les éléments 19 et 20. L'arc de la "piste" sur le manchon 27 étant infé- rieur à celui de la "piste" de l'élément 20 qu'il recouvre,l'élément 19 dis- pose d'assez de temps pour se débrayer de l'élément 20 avant que le manchon 26 ne commence à se débrayer du manchon 27.
Ceci est possible du fait que 1' élément 19 peut coulisser indépendamment du manchon 26 et permettre ainsi au manchon 26 de demeurer en contact avec le manchon 27 jusqu'au moment où les bords d'attaque de leurs griffes se rencontrent, et où le manchon 26 est obli- gé de s'écarter du manchon 27. Le mouvement latéral ainsi produit, transmis par la bride du manchon 26 actionne la soupape de commande 30, qui admet alors de l'air comprimé au piston 14 dans un sens et le laisse échapper au retour.
La course de retour de la soupape 30 est produite par la pression de l'air agis- sant sur elle, qui ramène la soupape en arrière dès que les deux manchons 26 et 27 reviennent en prise quand le cycle est complété. Pour la commodité de 1' accès, la soupape 30 et son cylindre 31 sont boulonnés au couvercle avant, une conduite d'air de la canalisation étant raccordée au cylindre 31 qui est lui- même raccordé au cylindre 15.
Comme déjà dit, les dimensions de la culasse 1, de la conduite de tassement 2 et du réservoir 6 aussi bien que le diamètre et la longueur de la conduite accouplée à la culasse 1 pour décharger la matière de remblayage à l'endroit désirée dépendent toutes de la nature et du calibre de la matière et de la distance entre l'appareil et le point de déchargement éventuel. Le ré- servoir 6 sera donc construit suffisamment grand pour fournir les quantités d'air requises pour la plus grande longueur de conduite de décharge pouvant vraisemblablement être utilisée.Si on utilise une longueur de conduite infé- rieure au maximum pour lequel l'appareil peut avoir été calculé, on peut ré- gler la capacité du réservoir de manière à assurer que l'air comprimé soit effi- cacement utilisé.
A cet effet, on peut installer dans le réservoir une cloison 32 étanche à l'eau, qui entoure la soupape, principale de décharge 9, 10 et 11.
Cette paroi divise le réservoir en deux parties qui communiquent encore entre elles par dessus le bord supérieur de la cloison, et permet de réduire à vo- - lonté l'espace disponible pour l'air comprimés, en faisant couler de l'eau dans la partie extérieure, la partie intérieure demeurant vide pour recevoir la soupape de décharge principale.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de remblayage pneumatique caractérisé en ce que la matière à remblayer est projetée en place par la décharge intermittente et très rapide de quantités d'air comprimé accumulées.
2. Appareil de remblayage pneumatique caractérise en ce qu'il comprend un chargeur à vis pour tasser la matière venant d'une trémie dans une culasse d'où. elle est expulsée par la décharge très rapide d'une quantité d'air comprimé accumulée.
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IMPROVEMENT IN FILLING IN MINES.
The present invention constitutes an improvement to the continuous pneumatic backfilling process in mines, and its objects are a process and an apparatus for projecting the material to be backfilled in place by the rapid expansion of successive charges of compressed air. Compared to the continuous process, significant savings in compressed air are thus achieved and the backfilled material can be packed more compactly.
It is known that in the continuous process, when the tailings constituting the backfill material are transported continuously in pipes, by means of compressed air for backfilling, relatively large volumes of air are required to maintain a certain minimum speed necessary in the pipe to drive the larger and heavier particles.
For the type and size of material commonly used for backfilling in mines, the minimum volume of free air required is about 42 m3 (1500 cubic feet) per minute, which should be compressed to a pressure of about 5.6 kg / cm2 (80 pounds / square inch) Also, unless the amount of material to be transported and the transport distance are large, very poor air efficiency is obtained. compressed. To give good results, the volume of air required should not exceed about 100 m3 of free air used per cubic meter of backfilled material, but few installations seem able to maintain a performance of this kind for a certain time.
The relatively large quantity of compressed air required per unit of backfilled material results from the impossibility, in the continuous process, of increasing the solid material / air ratio beyond a certain practical limit, beyond which there is a danger of obstruction of the pipes. But if we introduce the material and the compressed air intermittently, we see that the solid material can settle sufficiently compact in the pipe to produce a tight plug, behaving like a piston when we admits compressed air.
We can then use the energy in its entirety
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compressed air; to move the plug of material in the pipe. The present invention therefore enables a load of material to be introduced and compactly packed into the pipe before admitting the charge of compressed air which. , is accumulated in a suitable reservoir. When a suitable amount of material has been packed, the compressed air is released very quickly and pushes the material through the line.
The amount of compressed air consumed per unit of sprayed backfill material depends on the length of the pipe connected to the device through which the material is to be transported. The shorter the line, the less air is required, and vice versa. It is possible, for a moderate length of pipe, to use as little as 20 m3 of free air per cubic meter of backfilled material. Although the lengthening of the backfill pipe naturally results in an increase in the volume of air used per unit of backfilled volume, it is possible to transport material in a pipe whose length reaches 60 meters (200 feet) without exceeding 100 m3. free air per cubic meter of backfilled material, which represents the most favorable figure achieved in practice in the continuous system.
By properly proportioning the volume of material loaded in the line, the volume of compressed air expanded, the diameter and length of the line used, the material can be transported at a considerably higher speed than is achieved by 'ordinary with the continuous system. This results in denser backfilling and better support for underground installations. Furthermore, the apparatus lends itself particularly well to mixing water with the backfill material to produce a mixture which can harden in place, which is usually very desirable.
One form of apparatus for carrying out the invention described below.
As can be seen in FIG. 1 of the drawings, this apparatus consists essentially of a cylinder head 1 surmounted by a short pipe 2 carrying at its other end a feed hopper 3. A specially shaped screw loader 4 operates partly in the hopper 3 and in the pipe 2, and is controlled by a bevel gear 5. The material to be backfilled is introduced into the hopper 3 and compacted in the cylinder head 1 by the action of a screw loader 4 which also prevents the material to be blown outside when compressed air is admitted. The compressed air is accumulated in a reservoir 6 connected to the cylinder head 1 by a bell-shaped connection 7.
This carries deflection vents 8 whose role is first of all to prevent the material to be backfilled from flowing back into the tank and the accessories it contains, and secondly, to direct the air stream down in the cylinder head 1 to ensure the entrainment of all the material. The reservoir 6 maintains its charge of compressed air thanks to the closing under pressure of the main valve 9 resting on its seat 10, but the pressure on this valve is in part balanced by the pressure which is exerted in the opposite direction on the. balancing piston 11 operating in its cylinder 12 connected to the open air. The valve 9 is therefore kept closed by the air pressure which acts on the difference in surface between that of the seat 10 and that of the balancing piston 11.
On the same axis as the valve 9, the piston 11 and the extended shaft 13 which connects them, are the operating piston 14 and its cylinder 15. At an appropriate time of the cycle, this piston receives compressed air, opens the main valve 9 and thus releases almost instantaneously all the contents of the reservoir 6 which discharges into the cylinder head 1. A very rapid opening of the valve 9, which represents an essential factor in the operation of the apparatus, occurs due to the fact that as soon as this valve is lifted from its seat 10, the pressure difference between its upper and lower faces drops.
This results in a slight decrease in the set of forces tending to return the valve 9 to its seat 10, which results in this force becoming less than that which tends to push the balancing piston outwards. 11.
This last piston therefore becomes a motor and produces a very rapid and complete lifting of the main valve 9 from its seat, being assisted during the entire time it is working.
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by the pressure which still acts on the underside of the piston 14. The opening is so rapid that means must be provided to absorb the kinetic energy of the assembly of the main valve at the end of its stroke, this is accomplished by providing a rubber pad 16 and leaving air trapped in the top of cylinder 12 to form a cushion.
Automatic means, described in the following, cut and release as soon as the tank has been unloaded, the air pressure acting below the piston 14, as a result of which the main valve assembly falls back on its seat. 10 by gravity or, more preferably, by the action of a spring 17.
The automatic operation of the cycle of introduction, of settling of the material to be backfilled in the cylinder head 1, then of discharge by the compressed air coming from the tank 6, is carried out thanks to the particular shape of the screw loader 4. This the latter is controlled by the device 18 which may comprise an electric motor with gears or a compressed air motor. An automatically operating mechanism connecting the drive motor to the bevel gear 5 is described in detail in FIG. 3. The principle applied in a device of this kind consists in using the increasing force required to turn the screw 4 when the load of the cylinder head becomes compact, to open a valve which admits compressed air serving to operate the piston 14.
Likewise, when the force exerted on the screw 4 falls as a result of the unloading of the backfill material from the apparatus, reverse inaction is used to operate the control valve which allows air to escape from below the apparatus. piston
14 This allows the main valve to close as already mentioned above.
The screw feeder must therefore fulfill two important roles, which are as follows:
1.- it must turn easily in the backfill material while it is being introduced into the cylinder head, that is to say it must not be subjected to an excessively variable resistance when it encounters large quantities. particles in the charge;
2.- it must be able to compact the backfill material in the cylinder head 1 and the tube 2 immediately above it, so as to avoid a reflux in the feed trough 3 when the air comes. award-winning is dropped from the reservoir
On its own, it is not capable of completely satisfying these two conditions, but if it is made to work together with material tapered to a size suitable for the diameter of the pipe 2, giving it a length. suitable and a particular shape :, large variations in the force are avoided which would otherwise modify the correct moment of the air discharge. The shape of the screw is such that the outer helical edge follows the surface of a truncated cone, the base of which is at the top in the hopper 3.
This ensures that as the screw rotates in the backfill material, the edge of its helix is constantly moving away from the material, and therefore larger particles do not tend to produce sudden stops in its rotation. this action is not in itself sufficient to satisfy the second co-above condition, which requires that a plug of compacted material actually forms both around the surface of the helix and within the walls. 2. To achieve this, the face of the propeller supporting the force makes an angle of about 60 with its vertical axis.
The result of the rotation of such a propeller within the confined space of the settlement pipe is that the material is pushed both downward and outward as the cylinder head 1 fills up, and thus forms a buffer which prevents the escape of air upwards through the line 2 and the hopper 3. The efficiency of such a buffer is influenced by the total length of the part of the settlement pipe 2 existing between the top of the cylinder head and the lower end of the screw, and by the maximum force applied to the latter. These factors depend on the nature and the size of the material to be backfilled. The particular characteristics of this loading device are shown on
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Fig. 2.
The use of the increase in resistance to the force produced on the shaft of the loading screw 4 to control the adjustment cycle of the moment at which the discharge of air from the tank occurs, can be achieved. perform in different ways. Fig. 3 shows one form of mechanism usable with any control device 18 of FIG. 1. This mechanism, operating on the stated principle of resistance to force, is essentially mechanical. The same end result could, however, be obtained by other mechanisms actuated electrically or pneumatically and coupled to their control devices so as to utilize the increase in power potential resulting from these devices, from increasing resistance to torque to torque. screw.
The mechanism shown in FIG. 3 is interposed between the control motor 18 and the bevel gear 5. Its role is to transform the increased resistance to the force offered by the screw loader into a simple lateral movement. This is done by using a claw clutch system which consists of two elements 19 and 20, the first of which can slide on splines of the control shaft 21 coupled to the motor 18. The other element 20 is wedged on the shaft. The drive shaft 22 of the conical torque The movable element 19 of the system is kept in close contact with the wedged element 20 by means of a strong compression spring 23. The reaction of this spring is absorbed by the front cover 24 of the cylindrical housing 25 which encloses the entire mechanism.
Lateral movement is produced by giving the faces of the clutch claws of the system an inclination of approximately 45 degrees relative to the plane of rotation. Consequently, if a resistance to the force appears on the element 20, the element 19 tends to disengage by sliding along the splined shaft 21 and thus compresses the spring 23. The compression exerted by the spring 23 is adjusted so as to exert the desired limit force on the screw 4 which, when it is exceeded, finally completely disengages the element 19 from the element 20. The value of this force is moreover always somewhat lower than that available: to the drive motor.
Furthermore, by appropriately proportioning the peripheral length of the male and female claws on the edges of the elements 19 and 20 which mesh, there can be provided on the element 20 a portion of a circular arc or "track". on which the male claws of element 19 will travel after disengaging and before coming back into engagement with element 20.
Reservoir discharge occurs when the claw clutch is fully disengaged, that is, when the screw has offered a resistance to force greater than that determined by the applied compression of the main spring 23. L Using the lateral action produced by member 19, which disengages from member 20, to actuate a valve controlling air to piston 14, however, gives imprecise results. It is desirable to correct this by ensuring that the control valve is actuated only after both elements of the claw clutch are fully disengaged, that is to say when the element 19 travels on the "track" of the 'item 20.
This is achieved by providing a second inclined claw clutch, the two elements of which cannot themselves begin to separate until their two counterparts 19 and 20 of the main claw clutch are completely disengaged. Lateral movement occurs when this secondary clutch disengages,
is used to actuate the control valve 26 which admits compressed air to the piston 14 in one direction and releases it in the other direction
The secondary clutch consists of two sleeves 26 and 27 arranged coaxially over those of the main clutch 19 and 20. The sleeve 26 can slide freely on the grooved outer surface of the element 19. It is kept in close contact. with the sleeve 27 by the spring stops 29 28 on which it rubs and which are fixed to the front cover 24.
On the other hand, the sleeve 27 is fixed to the element 20. As the elements
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19 and 20, these sleeves have only one pair of claws, with this important difference, however, that the lengths of the ares comprised between the two male claws of the sleeve 26 and of the "track" comprised between the corresponding female claws. of the sleeve 27 are less than they are in the elements 19 and 20. The arc of the "track" on the sleeve 27 being less than that of the "track" of the element 20 which it covers. , element 19 has sufficient time to disengage from element 20 before sleeve 26 begins to disengage from sleeve 27.
This is possible because the member 19 can slide independently of the sleeve 26 and thus allow the sleeve 26 to remain in contact with the sleeve 27 until such time as the leading edges of their claws meet, and the sleeve. 26 is forced to move away from the sleeve 27. The lateral movement thus produced, transmitted by the flange of the sleeve 26 actuates the control valve 30, which then admits compressed air to the piston 14 in one direction and leaves it. escape the return.
The return stroke of valve 30 is produced by the air pressure acting on it, which pulls the valve back as soon as the two sleeves 26 and 27 re-engage when the cycle is complete. For convenience of access, valve 30 and its cylinder 31 are bolted to the front cover, with an air line from the line being connected to cylinder 31 which is itself connected to cylinder 15.
As already said, the dimensions of cylinder head 1, settlement line 2 and tank 6 as well as the diameter and length of the line coupled to cylinder head 1 for discharging backfill material at the desired location all depend on the nature and size of the material and the distance between the device and the possible unloading point. Reservoir 6 will therefore be constructed sufficiently large to supply the quantities of air required for the longest length of discharge line that can likely be used. If a length of line less than the maximum for which the apparatus can be used is used. calculated, the capacity of the tank can be adjusted to ensure that the compressed air is used efficiently.
To this end, a watertight partition 32 can be installed in the tank, which surrounds the valve, the main discharge valve 9, 10 and 11.
This wall divides the tank into two parts which still communicate with each other over the upper edge of the partition, and makes it possible to reduce to will the space available for compressed air, by letting water flow into the chamber. outer part, the inner part remaining empty to receive the main relief valve.
CLAIMS.
1. Pneumatic backfill process characterized in that the material to be backfilled is thrown into place by the intermittent and very rapid discharge of accumulated amounts of compressed air.
2. Pneumatic backfill apparatus characterized in that it comprises a screw loader to compact the material coming from a hopper into a yoke from where. it is expelled by the very rapid discharge of a quantity of accumulated compressed air.