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HOLLYBANK ENGINEERING COMPANY LIMITED, résidant à LONDRES.
ETANCONS DE MINE ET ETAIS ANALOGUES.
L'invention concerne des étançons télescopiques de mine et étais analogues.
Elle a pour but de fournir un étançon de construction simple et robuste qui puisse être érigé à la main et dans lequel toute augmenta- tion de la charge produise automatiquement une augmentation de la résis- tance de 19étançon9 jusqu'à. une certaine pression déterminée d'avance.
Suivant la présente invention, un étançon de mine ou étai analogue comprend une tête télescopique ou autre organe mobile librement déplaçable relativement à un organe fixe ou de base pour que l'étançon puis- se 'être monté à la main à la hauteur voulue, et un dispositif de serrage empêchant, par friction, le télescopage des organes montés et agencé de fa- çon que la descente de 2'organe de tête sous une charge excessive soit au- tomatiquement contrariée par un accroissement de l'action de serrage du dispositif de serrage jusque une limite prédéterminée. Au delà de ce point, l'étançon continue à céder sous charge constante.
L'action de serrage du dispositif de serrage peut augmenter automatiquement avec l'accroissement de la pression de charge jusqu'à un maximum déterminé d'avance, au delà duquel l'étançon continue à céder sous la charge.
De préférence, le dispositif de serrage fait partie d'un sys- tème hydraulique, la pression initiale nécessaire pour que le dispositif de serrage empêche les organes de télescoper étant obtenue par un dispositif de pompage approprié commandé par l'opérateur, un dispositif intervenant pour augmenter la pression dans le système et par conséquent la force exer- cée par le dispositif de serrage lorsque, sous l'effet d'une pression du toit supérieure à la pression de réglage déterminée d'avance, l'organe mo- bile est enfoncé de force dans l'organe fixe.
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Pour la mise en oeuvre de l'invention, l'organe mobile est construit de préférence pour télescoper relativement à l'organe fixe ou de base qui peut comprendre un pied approprié. Le dispositif de serrage peut être monté sur l'organe fixe et comprendre des plaques de pression en acier ou alliage d'acier ou autre matière convenable, qui s'appliquent contre l'organe mobile sous l'influence d'un dispositif hydraulique directement commandé par le dispositif de pompage et permettant d'obtenir la pression de serrage initial*
Avantageusement, le dispositif de serrage fait partie d'un élément séparé, appelé la tête de serrage, qui s'adapte sur l'extrémité su- périeure de l'organe fixe et est percé d'une fente ou constitué d'une autre manière pour recevoir l'organe mobile,,
La tête de serrage coulisse sur l'or- gane fixe de façon à permettre un mouvement relatif limité entre la tête et l'organe fixe, des arrêts empêchant le dégagement de la tête.
A l'intérieur de la tête de serrage sont montés deux éléments hydrauliques qui appliquent les plaques de pression sur l'élément mobile.
Ces éléments peuvent être des sacs extensibles, par exemple en caoutchouc ou en néoprène, chaque sac pouvant être moulé à l'intérieur de la tête ou constituer un élément séparé conformé pour s'y loger. Chaque sac comprend une cavité plate de la même forme que l'intérieur de la tête de serrage et à l'intérieur de laquelle on peut pomper un fluide hydraulique, le sac étant construit pour résister à de hautes pressions.
En service,lorsqu'un liquide hydraulique est chassé dans la cavité de chaque sac, les plaques de pression correspondantes se déplacent afin d'exercer la pression dans la direction voulue.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise, en plus des sacs de pression ou autres dispositifs hydrauliques agissant par l'intermédiaire des plaques de pression pour appliquer une pression de serrage à l'organe mobile, un dispositif hydraulique, par exemple un sac ex- tensible, pour soulever l'organe mobile.
On remarquera qu'en reliant les sacs de serrage et de soulève- ment, il est possible, par des soupapes de réglage appropriées de fixer une pression maximum au delà de laquelle l'étançon cède.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, un étançon de mine comprend des organes tubulaires qui télescopent l'un dans l'autre, et la tête de serrage comprend un collier monté sur l'organe fixe et une galerie pour recevoir un sac de pression annulaire, l'autre partie de la tête de serrage, dans laquelle est montée le sac de serrage, entou- rant l'organe mobile et comportant une jupe pénétrant dans la galerie.
On peut utiliser des pistons hydrauliques au lieu du disposi- tif décrit ci-dessus, mais ceux-ci sont plus coûteux et exigent plus d'en- tretien.
L'invention est représentée aux dessins annexés dans son appli- cation à un étançon de mine, dont
Figs. 1 et 2 sont des vues en coupe, verticale et horizontale respectivement, montrant l'élément de serrage d'un étançon suivant l'inven- tion, Fige 3 étant un schéma du système hydraulique faisant fonctionner l'é- lément de serrage.
Fig. 4 est une vue en élévation en coupe et Fig. 5 une coupe transversale d'un étançon tubulaire muni d'un dispositif de serrage suivant l'invention.
Fig. 6 et 7 sont des coupes, verticale et horizontale, montrant un étançon tubulaire muni d'une autre forme de dispositif de serrage confor- me à l'invention.
Fig. 8 est une coupe verticale d'une autre forme de dispositif
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de serrage pour étançon tubulaire. Fig. 9 est un schéma de système hydrau- lique destine aux formes de dispositifs de serrage des Fige. 4 à 8 inclus.
Dans ces dessins, l'étançon conforme à l'invention comprend un support fixe A ayant un pied B (Fig. 4) et un support mobile C qui coulisse librement dans le support fixe A.
Dans le cas d'un étançon de mine, le support mobile C supporte la pression dirigée vers le bas exercée par le toit,, et la présente inven- tion concerne essentiellement la construction du dispositif de serrage em- pêchant le support mobile C de descendre à l'intérieur du support fixe A.
Dans la forme représentée sur les Figs. 1 et 2, l'étançon est construit en poutrelles d'acier H ou I, le support fixe comportant des ailes
1 1' tandis que, comme on peut le voir sur la Fig. 2, le support mobile C comprend une âme, centrale 2 et des brides d'extrémité 3. Le dispositif de serrage a la forme d'une boite montée à la partie supérieure du support fi- xe A, avec une fente verticale 4 pour recevoir l'âme centrale 2 de la partie mobile de l'étang on.
Cette botte est avantageusement formée de deux parties complé- mentaires 5, 5' creusées de cavités 6 réservant un logement pour les plaques de pression 10, 10' qui, lorsque les diverses pièces sont assemblées se trou- vent de part et d'autre de l'âme 2. Entre chacune des plaques 10, 10' et le dos de la cavité se trouvent un ou plusieurs sacs extensibles 11 formés par exemple de caoutchouc ou de néoprène éventuellement renforcé de coton ou d'une autre matière. Chaque sac peut être moule dans la partie qui lui est réservée dans la cavité du dispositif de serrage, ou formé comme pièce sé- parée pour s'y loger.
Chaque partie du dispositif de serrage comprend une jupe 12 recouvrant l'organe de base A et centrant l'ensemble du dispositif de ser- rage sur l'étançon, des oreilles 19 percées d'orifices 19' étant prévues pour fixer des boulons, non représentés, maintenant ensemble les deux par- ties du dispositif de serrage.
De courtes brides 13 s'étendent à la partie centrale et paral- lèlement à la jupe 12 en ménageant des cavités 14 dans chacune desquelles se trouve un second sac de pression 15. Entre la face inférieure des sacs de pression 15 et la partie supérieure de l'organe de support A se trouve une plaque 16, 17 étant une pièce de calage.
Les différents sacs 11-15 ont une cavité plate 18 ayant sensi- blement la même forme que la botte et dans laquelle on pompe le fluide hy- draulique par des conduites appropriées décrites ci-après, le sac étant con- struit' de facon à pouvoir résister à des pressions élevées de l'ordre de 270 à 420 kg/ cm La pression de liquide nécessaire est fournie par une source de pression, distante de l'étançon, avantageusement une pompe à main indiquée en P sur la Fig. 3, d'où elle est transmise par des conduites d'a- limentation et de retour aux sacs de pression.
Sur la Fig. 3, la pression développée par la pompe P-est trans- mise dans le sens des flèches X par une conduite 20 jusqu'aux sacs princi- paux de serrage 11,
Les tuyaux reliant la pompe et la tête de serrage peuvent être des tuyaux de petit diamètre en métal ou en matière flexible renforcée, di- rectement joints à une tête de serrage comportant des passages, non repré- sentés, communiquant avec la chambre intérieure 18 des sacs de serrage 11.
D'autres passages intérieurs font communiquer les chambres 18 avec les cham- bres intérieures des sacs horizontaux 15.
Une élévation de la pression dans les sacs 11 détermine leur dilatation et par conséquent un déplacement des plaques 10, 10' l'une vers l'autre pour serrer l'âme du support mobile C. Il s'ensuit que les deux par- ties de l'étançon sont virtuellement maintenues contre tout mouvement.
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Lorsque la pression dans les sacs de serrage 11 dépasse une valeur déterminée d'avance, la soupape V1 s'ouvre et permet au liquide sous pression de passer dans les sacs horizontaux 15, la dilatation de ces deux sacs produisant une force verticale de soulèvement dans la direction vou- lue pour combattre la poussée dirigée vers le bas, exercée par le toit sur le support mobile C, au cas où l'action de serrage des plaques 11 est insuf- fisante pour soutenir le toit.
Des sacs de soulèvement 15, le liquide retourne à la pompe par une seconde soupape V2 qui peut être réglable et déterminer la pression ma- ximum sous laquelle l'étançon cède. Des soupapes à by-pass X1,X2 sont de pré- férence prévues pour les deux soupapes V1 et V2, comme sur le dessin.
Les soupapes V1, V2 peuvent être des soupapes ordinaires à bil- le età ressort,afin de supprimer tout réglage sauf aux intervalles pres- crits une fois qu'elles ont été réglées pour fonctionner sous une pression déterminée. Les réglages peuvent s'effectuer de deux façons:
1) en augmentant ou en diminuant la tension du ressort à l'aide d'une vis qui peut être bloquée en place,
2) en utilisant une série de ressorts standard de différentes caractéristiques, les ressorts étant changés suivant les besoins pour obte- nir différents réglages de soupapes.
En service,lorsque l'étançon n'est pas sous pression, le poids des organes de tête C lui fait prendre normalement la position complètement télescopée, pratique pour retirer l'étangon du toit et pour le manipuler.
Pour monter l'étançon, l'opérateur l'ayant placé en position verticale sai- sit l'organe de tête C d'une main et le place en contact avec la bèle du toit. De l'autre main, il pompe du liquide dans l'appareil en 10 ou 15 coups approximativement suivant la capacité volumétrique du système hydraulique qu'on maintient à un minimum pour que le temps nécessaire pour mettre l'é- tangon sous pression soit aussi court que possible.
Lorsque le toit s'abaisse, le liquide dans le sac de soulève- ment 15 est chassé hors du sac. Il passe d'abord dans les sacs de pression 11 où il augmente progressivement la pression horizontale sur les plaques 16 et par conséquent, la charge que l'étançon peut porter. Ce transfert continue jusqu'à ce que tout le liquide ait été chassé du sac 15 ou jus- qu'à ce que la soupape de décompression V2 intervienne à la pression déter- minée d'avance. En pratique, il est possible de régler les volumes de li- quide dans les divers sacs pour que le télescope soit dans tous les cas com- mandé par la soupape V2
On effondre l'étançon en faisant fonctionner les soupapes à by-pass X qui sont de préférence prévues pour revenir automatiquement en position fermée. Les deux soupapes à by-pass peuvent être commandées par un même levier.
Les Figs. 4 et 5 montrent l'application de l'invention à un étançon de mine de section transversale circulaire, cet étançon comprenant un support fixe A tubulaire, tandis que le support mobile C est un tube cou- lissant à l'intérieur du tube A muni d'une plaque de base B.
La botte de serrage comprend un anneau ou collier 30 intérieu- rement fileté pour se fixer sur une partie taraudée 31 à la partie supérieu- re du support fixe A. Une galerie 32 est ménagée dans l'anneau 30 et contient un sac de pression annulaire 33 formant un réservoir horizontal. L'autre par- tie du dispositif de serrage est complétée par un collier à brides 34, le diamètre intérieur 35 des brides étant légèrement supérieur à celui du sup- port mobile C pour que celui-ci puisse coulisser librement, et ce collier comporte à sa partie inférieure une jupe 36 qui, lorsque les deux parties du dispositif de serrage sont assemblées,
se place dans la galerie 32 de fa-
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gon que la partie 34 s'élève et s'abaisse lorsque le sac 33 se dilate et se contracte.A l'intérieur du collier supérieur 34-se trouve un autre sac 38 qui constitue le sac de serrage et forme également un réservoir vertical, ce dernier sac, relié directement à la pcmpe de compression, exerçant lors- qu'il est gonflé une pression sur un tampon de frottement circulaire 39 en- tourant le tube C.
On voit donc que l'emploi d'un étangon tubulaire de section circulaire a comme avantage que les opérations verticale et horizontale du dispositif de serrage peuvent être effectuées par un seul sac ou réservoir, ce qui réduit le nombre de soupapes de commande nécessaire, comme on peut le voir sur la Fig. 9 où P1 indique la pompe directement accouplée au ré- servoir et au sac de serrage 38 qui permet d'obtenir la force horizontale pour appliquer le tampon de friction 39 en contact avec le support mobile C.
La construction et le fonctionnement du système hydraulique restent sensiblement les marnes, mais peuvent varier pour satisfaire des be- soins spéciaux. Dans le système représenté sur la Figo 9, le sac de serrage 38 est relié au sac de soulèvement vertical 33 par des conduites 40? 41, contenant des soupapes à sens unique V4, V5 fonctionnant dans le sens des flèches. Une troisième soupape V règle la pression de décompression du sac 33.
En service, lorsque la pression dans le sac 38 atteint une valeur déterminée d'avance, la soupape de retenue V s'ouvre pour admettre le liquide dans le sac de pression (appelé le sac de soulèvement) 33, dont la dilatation écarte les parties fixe et mobile du support comme décrit plus haut.
Lorsque la pression s'applique au support en sens vertical ou axial, comme c'est le cas lorsqu'il est placé entre le toit et le mur d'une mine, la pression dans le sac de soulèvement 33 augmente si le toit s'abais- se et par conséquent du liquide est chassé par la soupape de retenue V5 dans le sens des flèches dans le sac 38, de sorte que la pression de serrage aug- mente
Une troisième soupape V6 est prévue entre le sac 33 et la pom- pe F et peut être réglée pour intervenir à une pression déterminée d'avan- ce, supérieure à celle de la soupape V5 pour que tout liquide en excès dans le sac 33 puisse alors retourner dans la pompe ou le réservoir de la pompe.
De cette manière, lorsque le sac 33 est vide, c'est-à-dire que la pression de service maximum déterminée d'avance est dépassée, une nouvelle pression extérieure sur l'étangon l'abaisse uniformément lorsque cette pression dé- passe la résistance déterminée d'avance pour laquelle les tampons de frotte- ment 39 sont prévus.
D'une autre manière, il est possible d'agencer l'étangon pour que les soupapes V4, V5 admettent le liquide du sac de compression 33 dans le sac 38 jusqu'à une pression déterminée d'avance, puis permettent au li- quide de s'écouler dans la direction inverse dans le sac 33 lorsque la pres- sion y diminue.
On remarquera que lorsque l'étançon cède, c'est-à-dire que la force est suffisante pour dépasser la résistance des éléments de serrage 38, 39, la poussée sur le sac 33 est supprimée et du liquide s'écoule du sac 38 dans le sac 33 pour la rétablir.
Les soupapes V4, V5 et V6 peuvent être réglables pour donner à l'étangon ou étai analogue une large gamme de charges de serrage au toit et de télescopage. Les soupapes V4 et sont munies de by-pass qui peuvent être commandés simultanément et manuellement, pour laisser sortir tout le liquide des sacs de pression 38, 33, supprimant ainsi la pression de serra- ge et permettant au support mobile C de descendre dans l'organe fixe A.
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L'élasticité du sac de compression 33 est de telle nature que même lorsque le support est fermement serré à la main, entre des surfaces fixes, de sorte que l'organe intérieur C ne puisse se déplacer relativement à l'organe fixe A, une pression de fluide suffisante puisse être pompée dans le réservoir 33 pour assurer une accumulation satisfaisante de pression dans le réservoir 38, afin de faire fonctionner le dispositif de serrage verti- cal lorsque le réservoir 33 est comprime. En variante, comme le montre la Fig. 8, un réservoir ou anneau de compression peut être placé entre l'organe fixe et le coté de serrage ou à la tête ou à la base du support, pour don- ner à l'organe C la poussée initiale vers le haut, de façon qu'il rattrape automatiquement le jeu éventuel entre son extrémité et le toit.
On remarquera que les tampons de pression peuvent avoir plu- sieurs formes et dans l'agencement représenté sur les Figs. 6 et 7, ces tam- pons sont des sections 41 en forme d'arc, enfermées à l'intérieur d'une ban- de circulaire 42 en métal à ressort, qui dans la forme représentée, compor- te des extrémités périphériquement rabattues.
On peut voir une autre possibilité d'exécution sur la Fig. 8 où une bande 43 en hélice entoure l'organe mobile C, cette bande 43 étant entourée à son tour d'une bande 44 en métal à ressort, à l'extérieur de la- quelle s'applique le sac de pressiono
Cette construction assure une flexibilité suffisante de l' agen- cement pour que le dispositif de serrage à friction enserre l'étai tubulai- re sur toute sa circonférence avec une surface de contact maximum.
Pour obtenir un coefficient de frottement adéquat entre les tampons de friction 39 et le support mobile C, il peut être nécessaire d'aug- menter l'accrochage par des ondulations ou des saillies du tube ou par d'au- tres moyens.
REVENDICATIONS.
1, Etai télescopique pouvant servir d'étahcon de mine, com- prenant des organes fixe et mobile librement extensibles et un dispositif de serrage porté par un de ces organes pour entrer en contact de friction avec l'autre organe afin d'empêcher les organes de télescoper lorsqu'ils sont érigés, caractérisé en ce que lors d'un déplacement relatif entre les organes du à une charge excessive, l'action de serrage appliquée par le dis- positif de serrage augmente proportionnellement.
2. - Etai télescopique pouvant servir d'étançon de mine compre- nant des organes fixe et mobile librement extensibles et un dispositif de serrage porté par un de ces organes pour entrer en contact de friction avec l'autre organe afin d'empêcher les organes de télescoper lorsqu'ils sont érigés, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à pression de fluide capable d'appliquer une pression croissante par l'intermédiaire du disposi- tif de serrage lorsque les organes télescopent sous une charge escessive.