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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX APPAREILS DE SOUTENEMENT ACTIONNES PAR UN FLUIDE MOTEUR ET DESTINES AUX MINES ET AUX APPLICATIONS ANALOGUES.
La présente invention est relative à des appareils de sout ènement actionnés par un fluide moteur et destinés aux mines et aux applications analogues. On a déjà proposé des appareils de soutènement comportant un élément de soutènement actionné par un fluide moteur, ainsi qu'un élément actionné par un fluide moteur et agissant dans un sens transversal par rapport à celui de l'élément de soutènement, la disposition étant telle que lorsque ce dernier élément est utilisé comme point d'appui., l'élément transversal peut être amené à faire avancer ou reculer, par rapport à ce point d'appui, un objet attaché audit élément transversal., ou bien,lorsque l'élément transversal est attaché à un autre point d'appui, cependant que l'élément de soutènement est dégagé du toit,
ledit élément transversal peut être amené à faire avancer ou reculer ce dernier élément de soutènement,
La présente invention a pour objet d'établir un appareil de soutènement perfectionné; cet appareil comportant des moyens à l'aide desquels il peut être avancé pas à pas, tout en assurant un appui continu au toit qui se trouve au-dessus de lui.
Selon la présente invention, il est prévu un appareil de soutènement pour mines ou exploitations analogues, cet appareil comportant deux vérins de soutènement à fluide moteur et un vérin à fluide moteur à double effet, qui forme un élément de liaison entre les deux premiers vérins, les cylindres des vérins de soutènement étant en communication, respectivement, avec les deux faces opposées du piston du cylindre du vérin à double effet.
Chacun des vérins de soutènement peut être utilisé à tour de rôle comme point d'appui pour le vérin de liaison, de telle manière que l'autre vérin de soutènement puisse être avancé par le vérin de liaison jusqu'à, une nouvelle position; toutefois, les surfaces effectives des pistons des deux vérins de soutènement et du piston à double effet du vérin de liaison, ainsi que les canalisations entre les cylindres de ces vérins, sont telles que la poussée exercée par le vérin de liaison ne puisse en aucun cas dé-
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passer la poussée verticale du vérin de soutènement qui sert de point d' appui. Par conséquent, tout risque de patinage fortuit du vérin servant de point d'appui est écarté cependant que le toit est étayé d'une façon continue.
De préférence, les vérins de soutènement fonctionnent d'une façon télescopique, les têtes des vérins de soutènement de chaque appareil étant munies d'éléments de rallongue auto-réglables qui agissent conjointement de façon à offrir une protection continue depuis un point situé en avant de l'appareil jusqu'à un point situé à l'arrière de celui-ci.
Les appareils selon la présente invention ont été établis de façon à pouvoir être actionnés en batterie, ces appareils étant par exemple disposés en une rangée parallèle au front d'abattage, de façon à supporter le toit de la veine pendant le fonctionnement d'une haveuse ou machine d'abattage analogue. Les appareils faisant partie de la batterie sont prévus pour fonctionner individuellement ou simultanément, de façon qu'ils puissent être avancés pas à pas au fur et à mesure du déhouillage du front de taille, cependant que le toit situé à l'arrière des appareils est foudroyé. Les canalisations établies dans l'ensemble de la batterie d'appareils sont telles que tout surcroît de pression s'exer- çant sur le vérin de soutènement d'un appareil quelconque se répartit automatiquement dans toute la batterie.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple un mode de construction d'un appareil de soutènement selon la présente invention.
Dans ces dessins :
La Fig. 1 est une vue en coupe, longitudinale, les vérins verticaux étant représentés dans leur position de retrait.
La Fig. 2 est une vue en plan, suivant la ligne II-II de la Fig. l, les vérins verticaux étant omis.
La Fig. 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la Fig. 1.
La Fig. 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la Fig. 2.
La Fig. 5 est une vue d'élévation frontale d'appareils voisins faisant partie d'une batterie.
La Fig. 6 est une vue d'élévation, partie en coupe, prise à angle droit par rapport à la Fig. 1 et montrant un des vérins télescopi- ques dans la position d'extension totale, ce vérin étant muni d'une ranlonge .
L'appareil représenté dans les dessins annexés comprend deux cylindres de vérins verticaux 11, 12, montés chacun dans un élément de bàti approprié 13 ou 14 et supportés respectivement sur des patins 15 et 16 qui peuvent être déplacés., par traction ou par poussée, sur le sol 17 de la minè. Une extrémité de la tige 18 d'un piston de vérin horizontal à double effet est fixée à l'aide d'une rotule 21, à une extrémité d'un élément de liaison tubulaire 20, dont l'extrémité opposée est attachée d'une manière analogue, au moyen d'une rotule 21, à un prolongement 22 dudit piston, ce dernier étant fixé rigidement, en 23, à la paroi antérieure du cylindre de vérin postérieur 12. Les rotules 19,
21 assurent une liaison à articulation entre la tige de piston 18 et son prolongement 22 et sont engagés entre les demi-cuvettes ou éléments d'accouplement 24, serrés l'un à l'autre au moyen de vis de blocage réglables 25, comme représenté dans la Fig. 4. Le cylindre 26 du vérin horizontal s'étend au-dessous du cylindre 11 du vérin vertical antérieur, dans le plan axial de ce cylindre, et est fixé rigidement à ce dernier.
Les pistons verticaux montés dans les cylindres 11 et 12 agissent conjointement en télescopant les uns par rapport aux autres, chaque cylindre contenant un piston intérieur 27 ou 28 muni d'un épaulement extérieur en 29 ou 30 et appelé à coulisser dans un cylindre formé dans un pis-
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ton extérieur 31 ou 32, muni à son tour d'un épaulement extérieur en 33 ou 34, ainsi que d'une bride intérieure en 35 ou 36, les deux pistons de chaque cylindre de vérin étant munis de bourrages d'étanchéité 37 mainte- nus dans la position voulue à l'aide d'anneaux 38 fixés à l'aide de vis de blocage 39.
La disposition est telle qu'un fluide sous pression, qui pénètre dans un cylindre de vérin vertical 11 ou 12, agit simultanément sur les deux pistons 27 et 31 ou 28 et 32 contenus dans ces cylindres, ce qui a initialement pour effet un soulèvement simultané des deux pistons.
La course ascendante du piston extérieur 31 ou 32 est limitée par l'entrée en contact de son épaulement extérieur 33 ou 34 avec un écrou 40 ou 41 vissé dans la culasse du cylindre respectif 11 ou 12. Cette dernière position est représentée dans la Fig. 6. Lorsque le piston extérieur 31 ou 32 a atteint la limite de sa course ascendante, la montée du piston in- térieur 27 ou 28 peut encore se poursuivre jusqu'à ce que ce dernier soit également arrêté par l'entrée en contact de son épaulement extérieur 29 ou 30 avec la bride intérieure 35 ou 36 formée sur le bord supérieur du cylindre constitué par ledit piston extérieur.
Les pistons se déplacent ensemble pendant la majeure partie de leur course ascendante, la disposi- tion étant telle que la dernière partie de la course, nécessaire en vue d'entrer en contact avec le toit et d'exercer une pression sur celui-ci, est accomplie uniquement par le piston 27 ou 28, qui poursuit seul son mouvement vers le haut.
Les extrémités supérieures des pistons verticaux 27 et 31 ou 28 et 32 sont formées de façon à présenter des surfaces sphériques 42 ou 43, qui s'engagent dans des alvéoles sphériques correspondantes 44 ou 45, prévues dans la face inférieure d'une rallongue 46 ou 47, laquelle peut ainsi s'ajuster librement dans certaines limites en ce qui concerne sa position angulaire par rapport au vérin vertical.
Un boulon central 48 ou 49 est muni d'une tête 50 ou 51 qui s'engage dans un évidement 52 ou 53 prévu dans ladite rallongue, et qui présente des dimensions plus grandes que ladite tête, afin d'assurer un jeu suffisant à celle-ci, le- dit boulon se dirigeant vers le bas, de façon à pénétrer dans un évidement central 54 ou 55 pratiqué dans le piston intérieur 27 ou 28, de telle sorte que les éléments de rallongue 46 et 47 se trouvent réunis à jeu aux vérins antérieur et postérieur.
Au besoin et comme montré dans la Fig. 6 une ou plusieurs rallonges de vérin 56 peuvent être intercalées entre le piston intérieur 27 ou 28 et l'élément de rallongue 46 ou 47, la partie supérieure de cette rallonge étant formée de façon à présenter une surface sphérique et un évidement central destiné à recevoir le boulon 48 ou 49, cette disposition étant analogue à celle adoptée pour l'extrémité supérieure du piston intérieur 27 ou 28, tandis que l'extrémité inférieure de la partie inférieure de ladite rallonge est entourée d'un collier 57 qui présente une forme concave de façon à constituer une rotule pour la surface sphérique 42 ou 43 du piston intérieur. Les rallonges de vérin représentent un moyen pour augmenter la hauteur des vérins verticaux.
La rallongue auto-réglable antérieure 46 comporte une partie 58 orientée vers l'arrière et présentant une section en U renversé, tandis que l'élément de rallongue auto-réglable postérieur 47 présente une partie creuse 59, orientée vers l'avant. Une longue barre d'articulation 60 orientée vers l'avant est montée à pivotement, en 61, dans la partie intérieure 59 de l'élément de rallongue postérieur, l'extrémité libre de cette barre pénétrant à jeu dans la partie postérieure 58 de l'élément de rallongue antérieur de l'appareil et servant à maintenir les deux éléments de rallongue en alignement et à empêcher leurs déplacements latéraux relatifs.
Les parties 58 et 59 des éléments de rallongue, ainsi que la barre 60, constituent un appui de grande extension pour le toit et une protection sans solution de continuité, contre la chute de pierres, pour les mineurs tra- vaillant à proximité des vérins antérieur et postérieur, cela non seulement lorsque l'appareil est immobilisé, mais aussi au cours du déplacement de l'un des vérins verticaux.
La face extérieure du cylindre 26 du vérin horizontal présente
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une forme conique à l'extrémité postérieure de ce cylindre proche de la rotule d'articulation antérieure 19, cette conicité ayant pour but d'éear- ter les obstacles, ce piston étant muni d'un presse-étoupe 63 pour sa tige 18, laquelle se termine par ladite rotule d'articulation. L'extrémité antérieure 64 du cylindre horizontal 26 est munie d'un orifice 65, auquel se raccorde un tuyau 66 alimenté, par l'entremise d'une soupape de retenue 67, à partir d'un tube d'alimentation en fluide 68. Partant de l'orifice 65, le tuyau 66 établit le trajet de retour à la canalisation 68, en passant par la soupape de décompression 69.
Le piston 70 du vérin horizontal est à double effet, ce piston étant muni d'une paire de presse-étoupe opposés 71, 72, sa surface effective étant cependant notablement inférieure à celle des pistons 27, 31 et 28, 32 des vérins de soutènement. La tige de piston 18 est munie d'un passage central 73 qui s'étend d'un bout à l'autre de cette tige et qui est en communication, par l'intermédiaire d'un tube flexible 74 qui s'étend dans l'intérieur de l'élément de liaison 20, avec un passage central 75 prévu dans le prolongement 22 du piston 18 l'extrémité postérieure de ce dernier passage étant en communication avec l'espace 76 prévu dans le cylindre 12 au-dessous des pistons 28, 32 du vérin postérieur.
Par conséquent, une admission de fluide sous pression au tube 66 a pour effet une arrivée simultanée de ce.fluide dans l'espace 77 situé en avant du piston 70, de même que son admission, par les passages 73, 75 et le tube 74, à l'espace 76 du cylindre 12 du vérin postérieur.
Un deuxième tube d'arrivée de fluide sous pression 78 est en communication, par l'entremise d'une vanne d'arrêt 79, d'un tube 80 et d' un orifice 81 prévu dans la partie inférieure de la paroi du cylindre 11 du vérin antérieur, avec l'espace 82 situé au-dessous des pistons 27, 31, tandis qu'un orifice 83, pratiqué dans cette paroi à l'opposé, du premier est en communication, par l'intermédiaire d'un tube 84 et d'une soupape de décompression 85, avec le tuyau 78, fermant ainsi un trajet de retour.
Un orifice 86 et un passage 87, prévus dans la paroi du cylindre horizontal 26,aboutissent à l'espace 88 situé dans la partie'postérieure du piston 70 de ce cylindre. Par conséquent une arrivée de fluide moteur au tuyau 78 a pour effet une arrivée simultanée de ce fluide aux espaces 82 et 88 des cylindres Il et 26, respectivement. L'extrémité postérieure 62 du cylindre 26 coopère avec une butée réglable 89 prévue sur la tige de piston 18, en vue de limiter la course en avant du cylindre par rapport à ladite tige.
L'extrémité antérieure 64 du cylindre horizontal 26 est munie à l'avant d'un oeil 90 auquel une plaque frontale horizontale 91 d'un patin 92 est attachée à l'aide d'une cheville d'accouplement 93. Le patin s'étend transversalement en avant de l'appareil et constitue une protection pour les tuyauteries 68 d'arrivée de fluide sous pressionet leurs connexions.
Dans la Fig. 1, on a représenté les pistons antérieur et postérieur dans leurs positions abaissées. Lorsque le fluide sous pression venant des tuyaux 78 et 68 est admis dans les espaces 82 et 76 situés audessous des pistons verticaux 27, 31 et 28, 32 , il en résulte un mouvement ascendant simultané de ces pistons, jusqu'à ce que les pistons extérieurs 31, 32 aient atteint le point le plus élevé de leur course et soient arrétés par le fait que leurs épaulements 33, 34 entrent en contact avec les écrous 40, 41, après quoi les pistons intérieurs 27, 28 continuent seuls à s'élever, cela jusqu'à ce que les éléments de rallongue 46, 47 entrent en contact avec le toit du chantier et exercent sur celui-ci une pression qui en assure le soutènement.
Le soutènement du toit ainsi réalisé par les rallongues n'est pas rigide, mais est capable de se déformer dans une certaine mesure sous une pression excessive. Une soupape de réglage (non représentée), prévue sur le tuyau qui alimente les canalisations 78 et 68 à fluide sous pression, est mise au point pour une pression maximum déterminée d'avance de 3000 lbs par inch carré (210,9 kg/cm2), la disposition étant telle que, lorsque la pression du toit dépasse ce chiffre maximum, les pistons intérieurs 27, 28 seront refoulés vers le bas sous le con-
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tròle de ladite soupape, jusqu'à ce que l'alvéole 44 ou 45 de l'élément de rallongue entre également en contact avec le piston extérieur 31 ou 32, ce qui a pour effet de soustraire l'appareil à la pression excessive.
La Fig. 1 représente en outre les vérins verticaux antérieur et postérieur, dans leur position d'écartement minimum. Lorsque l'appa- reil est en service, le vérin postérieur est écarté du vérin antérieur d' une distance supplémentaire légèrement inférieure à la valeur de l'espace
88 situé dans le vérin horizontal. Lorsqu'il s'agit de faire avancer le vérin vertical postérieur jusqu'à la position représentée dans la Fig. l, afin de préparer le déplacement vers l'avant du vérin vertical antérieur, on maintient la pression de l'élément de rallongue 46 du vérin anté- rieur contre le toit, de telle façon que ce vérin puisse servir à immobi- liser le cylindre 26 du vérin horizontal contre tout déplacement.
La pression s'exerçant sur le piston intérieur 28 (ou si nécessaire sur les deux pistons 28 et 32) du vérin postérieur peut être réduite d'une quantité suffisante pour dégager l'élément de rallongue postérieur 47 du toit, ce qui est réalisé en réduisant la pression du fluide dans l'espace 76 du cylindre vertical 12, de façon que ce fluide s'échappe vers la canalisa- tion d' alimentation 68 à travers les passages 75, 74, 73, l'orifice 65, la canalisation 66 et la soupape de décompression 69.
La quantité de fluide sous pression qui afflue de la canalisation 78 vers les espaces 82 et 88 du vérin vertical antérieur et du vérin horizontal respectivement, s'accroît et, comme la pression agissant sur la face postérieure du pis- ton 70 dépasse celle qui agit sur la face antérieure de ce piston, la tige de piston 18 se déplace vers l'avant et entralne le vérin postérieur, cependant que l'accouplement à articulation 19, 20 21 permet à ce dernier vérin de suivre les dénivellations du sol de la mine. Les positions relatives des vérins antérieur et postérieur sont à ce moment celles représentées 'dans la Fig. 1.
Toutefois, de préférence, la pression exercée par l'élément de rallongue postérieur 47 sur le toit se maintient pendant toute la durée du déplacement du vérin vertical postérieur, de sorte que l'appui offert par l'appareil selon l'invention agit d'une façon continue, la pression s'exerçant sur la face postérieure du piston 70 étant suffisante pour entraîner le vérin postérieur vers l'avant malgré la résistance opposée par le toit et le sol de la mine à l'avancement de la rallongue 47 et du patin 16, respectivement.
On augmente ainsi la pression de l'élément de rallongue postérieur 47 contre le toit en admettant du fluide sous pression depuis la canalisation 68, par l'entremise de la vanne d'arrêt 67, dans l'espace 76 situé au-dessous des pistons postérieurs 28 et 32, jusqu'à ce que le vérin postérieur soit à même de servir comme point d'appui. Le vérin antérieur peut ensuite être abaissé d'une quantité suffisante pour dégager l'élément de rallongue antérieur 46 du toit, cela en évacuant du fluide sous pression des espaces 82 et 88 par l'intermédiaire de l'orifice 83 et de la soupape de décompression 85; toutefois, de préférence, la pression de Isolément de rallongue antérieur 46, qui s'exerce sur le toit, est maintenue en vue d'assurer au toit un appui continu.
L'afflux d'une quantité supplémentaire de fluide sous pression de la canalisation 66 à l'espace 77 situé en avant du piston à double effet 70 contenu dans le cylindre horizontal 26 a pour effet de faire avancer ce cylindre par rapport à la tige de piston fixe 18, lequel cylindre entraîne avec lui le cylindre de vérin antérieur 11 et l'élément de rallongue 46, pour les amener à la nouvelle position avancée cela nonobstant la résistance opposée par le toit et le sol à l'élément:-de rallongue et au patin 15, respectivement. Dans la suite, le vérin entérieur peut être utilisé à nouveau en vue d'immobiliser le cylindre horizontal 24 contre tout déplacement, cependant que le vérin postérieur est attiré vers l'avant.
Les déplacements alternatifs vers l'avant des vérins antérieur et postérieur se poursuivent à des intervalles requis, une distance d'avancement appropriée étant par exemple de six à douze inches (15,24 à 30,48 cm). Il convient de noter que la pression supplémentaire requise pour faire avancer le vérin postérieur à pour.effet d'augmenter la pression exercée par l'élément de rallongue antérieur contre le toit et, inverser
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ment, la pression supplémentaire requise pour faire avancer le vérin antérieur augmente la pression avec laquelle l'élément de rallongue postérieur agit contre le toit,
le fluide sous pression agissant sur les faces antérieure et postérieure du piston à double effet 70 du vérin horizontal étant amené à traverser l'espace 76 ou 82 situé au-dessous des pistons du vérin postérieur ou antérieur utilisé temporairement comme point d'appui.
Par conséquent, le vérin servant de point d'appui ne risque pas de patiner d'une manière fortuite.
La Fig. 5 représente deux appareils voisins faisant partie d'une batterie pouvant comprendre un nombre d'appareils convenable quelconque par exemple, dans une veine d'une épaisseur de 2 pieds (60,96 cm), les appareils peuvent être disposés avec un écartement de quatre feet (121,92 cm) en une rangée parallèle au front de taille. Les appareils de la batterie peuvent être actionnés individuellement par une manipulation appropriée de leurs vannes d'arrêt 67 et 69, ou bien, ils peuvent être actionnés simultanément par manipulation d'une soupape de commande (non représentée) prévue dans la canalisation qui alimente les tuyaux 78 et 68 en fluide sous pression.
Les patins 92 d'appareils voisins sont couplés à l'aide d'une barre de patin intermédiaire 94, réunie à articulation par chacun de ses cotés à des chevilles verticales 95, portées par les patins 92. Les éléments 96 qui portent les chapes d'articulation et qui sent montés sur la barre de patin intermédiaire sont supportés par des guidages horizontaux 97, dans lesquels ils coulissent. Cette disposition permet une certaine liberté de mouvement relatif entre les barres intermédiaires 94 lorsque les vérins antérieurs de la batterie sont déplacés en avant et permet à l'un des appareils de se déplacer en avant sans être dévié de sa trajectoire par un appareil voisin immobile.
Les canalisations flexibles 98, 99, prévues entre les tuyaux d'alimentation en fluide sous pression 68 et 78 d'appareils voisins traversent une chambre prévue derrière la plaque frontale de la barre de patin intermédiaire 94. Comme les tuyaux d'alimentation en fluide sous pression de tous les vérins des divers appareils communiquent entre eux, toute pression supplémentaire s'exerçant sur les vérins de soutènement d'un appareil quelconque, par suite de mouvement du toit se répartit automatiquement à travers toute la batterie.
Il ressort de ce qui précède que la présente invention permet d'établir un appareil de soutènement pour mines, actionné par un fluide moteur, appareil qui peut être déplacé en avant pas à pas en tant qu'élément d'une batterie d'appareils identiques, et que l'emploi d'une seule batterie d'appareils permet de soutenir le toit d'une manière adéquate et continue, tout en améliorant notablement la protection des mineurs occupés au chantier contre la chute des pierres, De plus, comme les appareils de soutènement sont actionnés par un fluide sous pression et peuvent être avancés individuellement ou simultanément., leur utilisation permet de réaliser une économie importante de main-d'oeuvre et de temps.
REVENDICATIONS.
1 - Appareil de soutènement pour mines ou applications analogues, comportant deux vérins de soutènement à fluide moteur et un vérin à fluide moteur à double effet, qui forme un élément de liaison entre les deux premiers vérins., les cylindres des vérins de soutènement étant en communication respectivement avec les deux cotés opposés du cylindre du vérin à double effet.