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La présente inventior concerne un excavateur et plus particu1l6rement une machine du type destiné à l'enlèvement des morts-terrains au cours des opérations minières et a alogues.
.C.'i:-e--tioa co 2rïet particulièrement à l'enlèvement de la découverte recouvrant les dépotes minéraux à exploiter à ciel ouvert, mais peut aussi servir à l'enlèvement des morts-terrains et des dépôts minéraux à exploiter au fond des mines.
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Les excavateurs actuellement en usage et destinés à 1'en1 wement de la découverte des exploitations minières à ciel ouvert comportent une roue tournante de grand diamètre, portant sur sa périphérie plusieurs godets excavateurs destinés à découper et à ramasser une tranche de terrain et à la décharger radialement à l'intérieur de la roue lorsqu'ils arrivent à la partie supérieure de leur trajet.
La roue à godets tourne normalement
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à l'extrémité d'une fiche de support et un transporteur à courroie est disposé le long de cette flèche., et d'une manière générale parallèlement au plan de la roue de façon à transporter la terre excavée par la roue en un point de décharge. Pour faire passer la terre excavée de la roue sur le transporteur, il est nécessaire de disposer une tôle inclinée pénétrant dans la roue au-dessous des positions les plus élevées des godets et faisant passer la terre latéralement sur le transporteur.
Les excavateurs à roue à godets ont l'inconvénient d'obliger à faire monter la terre contenue dans les godets à peu près jusqu'à la partie supérieure de la roue, dans le plan passant par son axe, avant qu'elle tombe par son propre poids sur la tôle inclinée. En conséquence, la terre tonbe à peu près verticalement sur une assez longue distance à peu prs égale au rayon de la roue, d'où il résulte que la tôle inclinée et le traisporteur à courroie subissent des chocs considérables, qui provoquent une usure rapide et une détérioration des éléments précités ainsi que d'autres éléments de la machine.
En raison du temps nécessaire à la chute verticale de la terre et du fait qu'elle doit être transportée dans le sens transversal de la roue, les roues à godets doivent tourner très lentement, par exemple à une vitesse de 3 ou 4 tours par minute. La capacité d'enlèvement de la terre des excavateurs à roue à godets est limitée, car on ne peut augmenter la ca pacité des divers godets ou augmenter le nombre de godets qu'en augmentant
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les dimensiows de la roue, en obligeant ainsi à diminuer sa vitesse de marche. En outre, les roues àOÍ"e 110 tourner à petite vitesse, car la force centrifuge a tendance à retenir la terre dans les godets si la roue tourne à grande vitesse.
Un autre inconvénient des excavateurs à roue à godets consiste dans l'accumulation de la boue ou de la terre à '-'intérieur des godets.
S'il ne se dépose que 0,25 mm d'épaisseur de terre à c.aque tour, cette
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épaisseur atteint environ 25 mm en une demi-heure et l' accumulaiio"- est parfois beaucoup plus rapide que celle qui est indiquée à titre d'exemple.
Il en résulte que la capacité des godets diminue notablement et aussi que la terre restante tombe plus lentement hors des godets et que, par suite, .La roue doit tourner plus lentement. Des dispositifs de chauffage électri- ques et des dispositifs de nettoyage mécaniques compliqués ont servi à maintenir les godets relativement propres. Mais, en général, on nettoie les godets à la main et il en résulte une p?rte de temps considérable.
Etant don é que la corroie transporteuse des excavateurs à
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roue à godets est paral.L' 'e à la roue et qie la terre arrive sur la courroie dans le sens transversai (le a ro';-' *;, de la courroie, celle-ci subit des efforts transversaux et doit aussi accélérer le mouvement de la terre qu' elle transporte, et par suite sa durée utile diminue.
Un autre inconvénient résulte des gros morceaux de roche et des amas de terre pris en avant par les dents des godets et transportés par elles jusqu'à la partie supérieure centrale de la roue, et qui retombent ensuite sur la courroie avec choc violent. Ces chocs accélèrent encore la détério-
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ration de la courroie, qui de plus n'est pas destinée à supporter ces gros morceaux de roche ou amas de terre.
Un des objets de l'invention consiste dans un excavateur qui permet de remédier aux inconvénients des excavateurs à roue à godets et dans lequel les godets sont supprimés.
L'invention porte donc sur un excavateur, qui se nettoie au- tomatiquement, dont la capacité est plus grande pour des dimensions données, qui peut fonctionner sans limite de vitesse, dont la forme de con- struction est plus simple, qui a besoin de moins d'entretien, qui fragmente toutes les matières arrivant sur le transporteur à des dimensions convenant à leur transport par lui et qui fait arriver les matières sur le transporteur dans la direction de son mouvement.
Pour arriver à ces résultats, l'excavateur suivant l'invention comporte une roue de coupe équipée avec deux rangées de couteaux ou lames coupantes qui tournent à la même vitesse et dans le même sens. Les couteaux de chaque rangée est inclinée de dehors en dedans de la roue dans la direction de leur mouvement de rotation. L'intervalle entre les rangées de couteaux délimite l'espace dans lequel la terre s'accumule et est mise en mouvement et détermine en partie la capacité de l'excavateur.
Les couteaux ou lames coupantes viennent s'appliquer, en tournant, latéralement contre une tranche du sol. Les lames inclinées de la rangée qui vient contre le terrain, découpent la terre et la font venir dans l'espace entre les rangées de couteaux. Les couteaux de l'autre rangée sont inclinés dans l'autre sens. Les paires de couteaux espacés des deux rangées transportent donc la terre entre elles. Le terrain contre lequel l'excavateur fonctionne forme une paroi de bout pour les espaces compris entre.les paires de couteaux espacés des deux rangées. La terre détachée est écartée du terrain par les lames coupantes en raison de leur inclinaison et de leur mouvement de rotation.
Une plaque de guidage est disposée dans l'espace compris entre les rangées de couteaux et la terre détachée par les couteaux est amenée sur la plaque qui la dirige sur une courroie transporteuse allant vers les rangées de couteaux. La courroie transporteuse fonctionne à peu près à la même vitesse que les matériaux qui arrivent sur elle, de sorte qu'elle n'a pas besoin d'accélérer leur mouvement.
L'excavateur suivant l'invention présente les avantages suivants le trajet suivi par les matières pour être déchargées n'est égal qu'à la longueur des lames coupantes; la force centrifuge et la vitesse périphérique coopèrent au déchargement des matériaux détachés; la roue peut fonctionner à n'importe quelle vitesse choisie à volonté;la terre détachée nettoie automatiquement les lames coupantes; la terre avance sur la courroie dans le sens de son mouvement; la roue peut recevoir un mouvement latéral à une vitesse suffisante pour fragmenter la terre et la transporter facilement par la courroie transporteuse;
les amas de terre ou les morceaux de roche de grandes dimensions sont retenus automatiquement hors de l'espace compris entre les rangées de couteaux et, pour une capacité d' excavation déterminée, la machine suivant l'invention est beaucoup plus légère et de plus faibles dimensions que la roue du type à godets.
Un autre inconvénient des excavateurs à roue à godets consiste en ce que l'action de coupe s'exerce nécessairement de bas en haut. En conséquence, la flèche de support a à supporter le poids total de la roue des matières qui s'y trouvent, du transporteur et des matières qu'il supporte. Quoique la machine suivant l'invention puisse fonctionner de fa- çon à exercer une action de coupe de bas en haut, le poids du dispositif d'excavation lui-même est plus faible que celui d'une roue du type à godets de capacité comparable.
De plus, un avantage important de la machine suivant l'invention consiste en ce qu'elle est particulièrement destinée à exercer une action de coupe de haut en bas, de sorte qu'une partie du poids de la roue de coupe, du transporteur et des matières peut être supportée
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par le sol et que, par suite, la flèche de support peut 'être plus légère et d'une forme de construction plus économique que jusqu'à présent.
Alors qu'il a été question ci-dessus d'une roue de coupe comportant deux rangées espacées de lames coupantes, la forme de réalisation choisie de préférence de l'invention comporte deux roues relativement étroites, équipées chacune avec une seule rangée de lames, espacées l'une de l'autre de façon à loger entre elles un mécanisme de commande des roues, de la plaque de guidage et du transporteur. Cette forme de construction a l'avantage d'être plus légère et de forme plus ramassée, et d'augmenter le volume de l'espace entreles rangées de couteaux.
D"autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le dessin ci-joint à l'appui sur lequel : la fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un excavateur suivant l'invention dont l'action de coupe s'exerce de haut en bas et qui est représenté dans une position dans laquelle il pénètre dans une tranche de terrain à enlever, la fig. 2 est une vue en plan de la machine de la fig..1, et la fig. 3 est une élévation latérale semblable à la fig. 1 d'une machine exerçant une action de coupe de bas en haut
Suivant les fig. 1 et 2, la machine suivant l'invention comporte un bâti, ou flèche d'excavation, désigné d'une manière générale par 10, et pivotant dans le sens vertical et horizontal.
Le mode de support du bâti ou flèche 10 est connu et n'est pas représenté. De plus, le bâti ou flèche 10 est destiné, en particulier, à être monté sur un véhicule d' une manière connue, de façon à le transporter d'un point à un autre. Ces véhicules sont d'un type connu et portent les dispositifs de commande mécaniques qui impriment les mouvements nécessaires à tous les éléments mobiles de la machine suivant l'invention.
Le bâti ou flèche d'excavation 10 forme un châssis ou enveloppe dans lequel est disposée une courroie transporteuse 12; Une poulie ou rou-
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leau supportant la courroie transporteuse 12. tourne sur un arbre l6. porté d'une manière appropriée par le bâti ,3,. Un carter la est fixé d'une manière connue sur le châssis ou enveloppe formée par le bâti 10 et ren-
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ferme un arbre de commande 20. une transmission 22, et un arbre transversal 2. L'arbre de commande 20. traverse le bâti ,,.0, sur lequel il tourne et son extrémité non représentée est accouplée à un dispositif de commande qui le fait tourner.
L'arbre 20 est accouplé, à son extrémité libre, à l'arbre
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transversal 2, par l'intermédiaire de la transmission 2g de façon à éta- blir un accouplement de commande entre les arbres ± et ±. La transmission 22 peut être d'une forme de construction quelconque, mais telle qu' elle est représentée, elle comporte une vis sans fin 26 calée sur l'extré-
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mité libre de l'arbre de commande 20 et une roue à vis sans fin 2$ calée sur l'arbre transversal 2 et engrenant avec la vis 2.
L'arbre transversal 2 tourne dans le carter 18, et se prolonge jusqu'aux extrémités opposées de celui-ci. Des roues 30. et U sont calées sur chaque extrémité de l'arbre ± de façon à tourner avec lui, au moyen
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d'une clavette 3Z.. Chacune des roues 3P et comporte une portion de moyeu 36 et plusieurs couteaux ou lames coupantes 38 fixées sur le moyeu et se dirigeant radialement à partir de ce moyeu. Les portions de moyeu ont la forme de tambours octogonaux à la surface de chacun desquels, est fixée
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une lame 38. par exemple par soudure ou de toute autre manière. Il est cas- mode de donner aux portions de moyeu % une forme polygonale, car les tambours comportent ainsi des surfaces planes sur lesquelles les lames 38 sont faciles à fixer.
Cependant, il est évident que les portions de moyeu 36 peuvent avoir toute autre forme choisie à volonté, par exemple celle de cylindres au lieu de tambours polygonaux. De même, les couteaux 38 sont
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de préférence indépendants des portions de moyeu .:i6. et son fixés sur les
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surfaces périphériques de la portion de moyeu 36, mais il est évident que les lames peuvent être fixées d'une manière quelconque sur les portions de moyeu 3± et même faire corps avec elles.
Chaque lame, fig. 1 et 2, comporte une arête antérieure 40, de préférence affûtée de façon à former une arête coupante mobile contre une tranche de terrain. Chaque lame 38 consiste en une plaque métallique fixée sur la surface périphérique plane du tambour octogonal 36 et dirigée en diagonale par rapport à ce tambour. Mais il est facile de voir que les lames 38 peuvent avoir n'importe quel profil choisi à volonté, pourvu que chacune d'elles comporte, suivant l'invention, une surface inclinée 42 partant de l'arête antérieure 40, voisine du coté extérieur du moyeu 36 de la roue, et se dirigeant en dedans vers l'intérieur du moyeu de la roue.
Les lames 38 comportent aussi de préférence, fige 1, un bord périphérique incliné se dirigeant vers le bas, de l'arête antérieure à l'arête postérieure de la lame.
Les lames coupantes 38, fig. 1, exercent une action de coupe de haut en bas sur la tranche de terrain représentée et les roues 30 et 32 tournent en sens inverse des aiguilles d'une montre. Suivant la fig. 2, la machine suivant l'invention reçoit un mouvement transversale c'est-à- dire se déplace le long de la surface de la tranche de terrain dont il s'agit de détacher une couche de terre et les lames 38 d'une des roues exercent l'action de coupe. Ainsi qu'il est facile de le voir sur la fig. 2, l'action de coupe exercée de haut en bas par les lames 38 de la roue 32 a pour effet de refouler la terre détachée dans l'espace compris entre les roues de coupe 30 et 32 et de la refouler de haut en bas dans le sens de rotation des roues de coupe de la manière décrite en détail plus loin.
Une plaque de guidage 44 est fixée, par exemple par soudure, sur les portions inférieures du bâti 10 et elle se prolonge dans l'espace compris entre les roues de coupe 30 et 32. dans leurs portions inférieures. La plaque de guidage 44, fig. 1, se trouve au voisinage de la périphérie des roues 30 et 32 et a une forme en arc de cercle suivant un trajet correspondant d'une manière générale à la périphérie des roues. La plaque 44 se termine, à son extrémité postérieure, au voisinage du brin supérieur ou surface portante de la courroie transporteuse 12. La plaque se prolonge en avant à partir de son point de support dans l'espace compris entre les roues, de façon à y recevoir les matières et à les amener sur la courroie transporteuse 12.
La plaque 44 peut se terminer, à son extrémité antérieure, au point 45 à la partie inférieure de la machine, ou se prolonger, comme l'indique le tracé en pointillé 47, jusqu'en un point voisin de l'extrémité antérieure de la machine. Dans ce dernier cas, la plaque est portée de préférence par une console ou plaque 48, en pointillé, disposée entre l'extrémité antérieure de la plaque 44 et le carter 18. Le transporteur 12 va vers les roues 30 et 32 et se termine au voisinage de leur périphérie, son axe longitudinal étant parallèle aux plans des deux roues et situé au mi- lieu de l'intervalle entre les deux roues.
Le transporteur 12 est actionné d'une manière quelconque et il aboutit directement à un point de décharge ou sur d'autres transporteurs ou organes analogues aboutissant éventuellement à un point de décharge.
La machine représentée et décrite ci-dessus étant en marche est portée et commandée de la manière décrite ci-dessus. De plus, le bâti 10 et les éléments qui l'accompagnent peuvent être portés d'une manière appropriée par un châssis à poutres de support ou analogue. On amène la machine en place de fagon que les surfaces périphériques des lames coupantes 38 attaquent la surface de la tranche de terrain à enlever. Pendant que les roues tournent, on fait osciller le châssis de support et les roues suivant un arc de cercle horizontal pour amener les lames coupantes 38 d'une des roues, par exemple la roue 32, en contact avec la tranche de terrain pour commencer la coupe.
Pendant que les roues de coupe, tournant, avancent le long de la surface de la tranche de terrain, les bords antérieurs 40 des lames coupantes 38 de la roue 32 en détachent une couche. Les lames 38
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sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte et la vitesse d' avancement de la roue dans le terrain de la tranche choisie est telle que le terrain est coupé en morceaux relativement petits, qui sont refoulés par les surfaces inclinées 42 des lames dans l'espace compris entre les roues
30 et 32. Les morceaux de roche ou analogues de grandes dimensions ne pas- sent pas entre les lames à cause de la distance qui les sépare et de leur disposition. Les surfaces inclinées 42 des lames 38 de la roue 30 empê- chent les matières détachées de sortir de l'espace compris entre les roues, dans une direction transversale à celles-ci.
La paroi de la tranche de ter- rain en cours d'enlèvement forme une paroi de bout qui, avec les deux roues, délimite une chambre dans laquelle les matières détachées par une des roues sont retenues. La pesanteur, la force centrifuge, la vitesse périphérique des lames coupantes 38 et l'action de propulsion exercée par les surfaces inclinées 42 des lames 38 ont pour effet de refouler les matières dans la chambre précitée, de haut en bas et vers les portions postérieures des roues de coupe. Lorsque la plaque de guidage est de courte longueur., c'est-à-dire se termine au point 45, les matières détachées et refoulées de haut en bas et en arrière sont refoulées sur la plaque de guidage 44 et, sous l'effet des matières qui continuent à arriver sur la plaque de guidage, elles arrivent sur le brin supérieur ou surface portante de la courroie transporteuse 12.
On utilise, de préférence, la plaque de guidage plus longue, qui se termine au point 47, en cas d'excavation dans l'argile et matières analogues qui par suite tombent directement sur la plaque de guidage et sont refoulées en arrière sur cette plaque, de façon à atténuer leur tendance à rester collées dans l'espace compris entre les roues. A ce propos, la console 48 consiste, de préférence, en une plaque métallique, de forme générale triangulaire, qui pénètre dans l'espace compris entre les roues, de façon à fragmenter les mottes ou masses de terre avançant sur la plaque de guidage. Si on le désire, on peut utiliser plusieurs consoles espacées ou plaques de rupture.
La courroie transporteuse 12 est actionnée d'une manière appropriée et, de préférence, sensiblement à la même vitesse que celle à laquelle les matières arrivent sur la courroie, qui par suite n'a pas besoin d'accélérer leur mouvement. La surface portante de la courroie 12 avance dans la même direction que celle des matières qui arrivent sur elle et, par suite, ne subit pas d'effort transversal et,par conséquent, elle peut assurer un service continu et prolongé dans la machine.
Dans la machine suivant l'invention représentée sur les fig.
1 et 2 et décrite ci-dessus, la pesanteur, la force centrifuge et la vitesse périphérique coopèrent de façon à refouler les matériaux détachés par les lames coupantes sur le transporteur. Les boues n'ont pas un long trajet à parcourir en se déchargeant de l'intervalLe entre les roues ou en quittant les lames coupantes et, par conséquent, il n'est pas nécessaire de prévoir un délai permettant aux matières de prendre leur vitesse. On peut donc faire fonctionner les roues à la vitesse qu'on désire, et la machine ne subit pas de chocs violents comme l'excavateur à roue à godets, décrit antérieurement.
De plus étant donné que la terre est découpée en passant sur les lames , elle exerce automatiquement une action de nettoyage sur elles et, par suite, il est rarement nécessaire d'arrêter l'excavateur pour le nettoyer La courroie transporteuse ne subit pas de chocs ni d'effort transversal, et elle n'a pas besoin d'accélérer le mouvement des matériaux qui y arrivent.
Il en résulte que la durée utile de la courroie transporteuse est beaucoup plus longue que celle des transporteurs des excavateurs à roue à godets.
D'après ce qui précède, il est facile de voir que la capacité d'excavation de l'excavateur suivant l'invention est plus grande au point de vue de la quantité de matériaux excavés et enlevés pour des dimensions données que celle de toute autre machine à roue à godets de dimensions comparables et qu'elle est même plus grande que celle d'excavateurs à roue à godets de dimensions sensiblement plus grandes. la machine continue à fonctionner de la manière décrite ci-dessus jusqu'à ce que le bâti 10 soit arrivé à une extrémité de son mouvement de pivotement horizontal, ou que les lames coupantes 38 de la roue 32 aient
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quitté la surface de la tranche de terrain à détacher.
On fait alors avancer le bâti 10 et les roues de coupe 30 et 32 vers la tranche de terrain ou on les y fait pénétrer, de façon à amener les lames coupantes :la de la roue 30 en position de coupe d'une couche de la paroi de la tranche de terrain. Puis on fait avancer le bâti 10¯ et les roues 30 et 32 dans l'autre sens, de façon à faire exécuter par les lames 38 de la roue 30 les opérations de coupe décrites ci-dessus à propos des lames 38 de la roue 32, et la roue 32 contribue aux opérations de propulsion de la terre décrites ci-dessus à propos des lames 33 de la roue 30. La machine fonctionnant d'une manière continue, le bâti 10 et les roues 03 et 32 oscillent dans un plan horizontal par rapport à la tranche de terrain à enlever et les roues avancent vers cette tranche à la fin de chaque course de va et vient.
On peut évidemment faire descendre le bâti 10 pour amener les roues 30 et 32 à un niveau inférieur et leur faire exécuter une série de mouvements horizontaux du même type que le mouvement d'oscillation décrit cidessus .
Lorsque les roues de coupe 30 et 32 tournent de façon à exercer une action de coupe de haut en bas,telle qu'elle est décrite ci-dessus, le bâti 10 et le châssis qui le porte, ainsi que les roues 30 et 32 peuvent être de section et de poids moindres, étant donné qu'une portion notable du poids de la machine et le poids de la terre enlevée par elle peuvent être supportés directement par le sol. Ce support peut être réalisé simplement par le contact des surfaces périphériques des lames 38 avec le sol, ou en supportant la machine sur le sol par l'intermédiaire du bâti 10 ou par ces deux moyens.
Il est facile de voir d'après ce qui précède que l'invention permet d'arriver aux résultats énumérés au commencement et d'obtenir pour une capacité d'excavation donnée, une machine de dimensions beaucoup plus faibles que celles des machines antérieures. Cette machine permet de réaliser une économie de construction considérable par rapport aux excavateurs à roue à godets actuellement en usage dans l'industrie. La machine se nettoie automatiquement, la force centrifuge et l'action de la pesanteur coopèrent au déchargement de la terre, au lieu de s'opposer l'une à l'autre comme dans les machines du type à roue à godets, dans lesquelles les matériaux se déchargent latéralement à l'intérieur de la roue.
La machine permet donc de réaliser des économies considérables de temps et de dépense de construction ainsi que de fonctionnement, et sa capacité totale d'excavation pendant une période de durée donnée est beaucoup plus grande que celle des excavateurs à roue à godets de plus grandes dimensions que l'exca- vateur suivant l'invention.
La fige 3 représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle les lames coupantes des roues de coupe exercent une action de coupe de bas en haut. Les divers éléments de la forme de réalisation de la fig. 3 sont sensiblement identiques à ceux de la forme de réalisation des fig. 1 et 2 et, par suite, les éléments semblables ou identiques sont désignés par les mêmes références accompagnées du suffixe a. Quoique les éléments soient sensiblement identiques, ils sont disposés en sens inverse par rapport à ceux des fige 1 et 2. En fait la machine de la fig. 3 peut être construite simplement en renversant l'ensemble de la machine des fig.
1 et 2, à l'exception de la plaque de guidage 44a. Par conséquent, il est facile de voir que la fig. 2 peut être considérée comme une vue en plan par dessus de la machine de la fig. 1 et comme une vue en plan par dessous de celle de la fig. 3. Mais pour exercer l'action de coupe de bas en haut, il est nécessaire de changer la position de la plaque de guidage, fige 3, en la prolongeant complètement dans l'intervalle compris entre les roues de coupe et en la faisant pénétrer dans cet intervalle, de façon que les matiè- res, refoulées dans la direction de rotation par les roues, refoulent celles qui se trouvent devant elles sur la partie supérieure de la plaque de guidage 44a et, de cette plaque, sur la partie supérieure ou surface de support du transporteur 12a.
Dans tous les cas, la plaque de guidage se pro-
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longe entreles rangées de lames et vers les arêtes des lames.
Lorsque la coupe se fait en montant, l'action de propulsion des surfaces inclinées des lames 38a, la force centrifuge et la vitesse périphérique des lames doivent coopérer de façon à surmonter la pesan- teur qui a tendance à empêcher le mouvement des matières dans le sens de rotation des roues. Les roues doivent donc tourner à une vitesse suf- fisante pour surmonter l'effort exercé par la pesanteur sur les maté- riaux. En faisant tourner les roues un peu plus vite que ce qui est né- cessaire pour faire avancer les matières, celles-ci avancent à peu près de la même manière que précédemment autour et sur la plaque de guidage
44a.
Mais, si les roues tournent à une vitesse sensiblement supérieure à celle qui est nécessaire pour surmonter l'effort de la pesanteur, la for- ce centrifuge et la vitesse périphérique peuvent coopérer de façon à pro- jeter les matières de bas en haut à une assez grande distance, de sorte qu'elles n'arrivent pas sur le transporteur 12a ou tombent sur lui sans passer sur la plaque de guidage 44a avec choc notable. Pour remédier à cet inconvénient, la machine peut comporter comme d'habitude une hotte ou plaque de garde portée par le bâti 10a et se prolongeant au-dessus de la portion supérieure des roues au voisinage de la périphérie des la- mes coupantes de façon à retenir les matériaux dans l'intervalle compris entre les roues de coupe et à les refouler sur la plaque de guidage 44a et sur le transporteur 12a.
Ainsi qu'il a déjà été dit, il est préférable de faire fonctionner la machine suivant l'invention de façon à exécuter une action de coupe descendante, et à faire supporter ainsi une portion du poids de la machine par le sol. La machine est parfaitement en état d'exécution une action de coupe montante, comme l'indique la fige 3, mais le châssis de support des roues de coupe doit alors être plus robuste que lorsque la roue exécute une action de coupe descendante, car ce châssis doit supporter la totalité du poids de la machine plus le poids des matières à soulever.
Il est facile de voir d'après ce qui précède que l'excavateur perfectionné des deux formes de réalisation de l'invention est d'une forme de construction simplifiée, résistant mieux à l'usure et supportant moins de chocs, exigeant moins de réparations et d'entretien, et de capacité plus grande, pour des dimensions données, que celle des excavateurs à roue à godets en usage dans l'industrie. La forme de réalisation des fig. 1 et 2 présente certains avantages par rapport à celle de la fig. 3, mais les deux remédient à peu près complètement à tous les inconvénients des excavateurs à roue à godets ainsi qu'il a été dit plus haut.
Bien entendu l'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux formes de réalisation représentées et décrites qui n'ont été choisies qu'à titre d'exemple.
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The present invention relates to an excavator and more particularly to a machine of the type intended for the removal of overburden during mining and alogue operations.
.C.'i: -e - tioa co 2rïet particularly for the removal of the discovery covering the mineral deposits to be mined in the open pit, but can also be used for the removal of overburden and mineral deposits to be mined at bottom of the mines.
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The excavators currently in use and intended for the discovery of surface mining operations comprise a rotating wheel of large diameter, bearing on its periphery several excavator buckets intended to cut and collect a slice of land and to unload it. radially inside the wheel when they reach the upper part of their path.
Bucket wheel turns normally
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at the end of a support plug and a belt conveyor is disposed along this arrow., and generally parallel to the plane of the wheel so as to transport the earth excavated by the wheel to a point of dump. To pass the excavated earth from the wheel onto the conveyor, it is necessary to have an inclined plate penetrating the wheel below the highest positions of the buckets and passing the earth sideways over the conveyor.
Bucket wheel excavators have the disadvantage of making it necessary to raise the soil contained in the buckets to approximately the upper part of the wheel, in the plane passing through its axis, before it falls through its own weight on the inclined plate. As a result, the earth tilts roughly vertically for a long enough distance roughly equal to the radius of the wheel, whereby the inclined plate and the belt conveyor are subjected to considerable shocks, which cause rapid wear and tear. deterioration of the aforementioned elements as well as other elements of the machine.
Due to the time it takes for the earth to fall vertically and the fact that it has to be transported in the transverse direction of the wheel, the bucket wheels must turn very slowly, for example at a speed of 3 or 4 revolutions per minute . The soil removal capacity of bucket wheel excavators is limited because the capacity of the various buckets or the number of buckets can only be increased by increasing
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the dimensions of the wheel, thus forcing to decrease its walking speed. In addition, the wheels at 110 turn at low speed, because centrifugal force tends to hold soil in the buckets if the wheel turns at high speed.
Another disadvantage of bucket wheel excavators is the accumulation of mud or soil inside the buckets.
If only 0.25 mm of soil is deposited in each turn, this
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thickness reaches about 25 mm in half an hour and the accumulation "- is sometimes much faster than that shown by way of example.
As a result, the capacity of the buckets decreases markedly and also that the remaining soil falls more slowly out of the buckets and, as a result, the wheel must turn more slowly. Electric heaters and complicated mechanical cleaning devices were used to keep the buckets relatively clean. But, in general, the cups are cleaned by hand and a considerable loss of time results.
Since the conveyor belt of the excavators at
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bucket wheel is parallel. The '' e to the wheel and that the earth arrives on the belt in the transversal direction (the a ro '; -' * ;, of the belt, this one undergoes transverse forces and must also to accelerate the movement of the earth which it transports, and consequently its useful life decreases.
Another disadvantage results from large pieces of rock and piles of earth taken forward by the teeth of the buckets and transported by them to the upper central part of the wheel, and which then fall back on the belt with a violent impact. These shocks further accelerate the deterioration
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ration of the belt, which moreover is not intended to support these large pieces of rock or piles of earth.
One of the objects of the invention consists in an excavator which makes it possible to overcome the drawbacks of bucket wheel excavators and in which the buckets are omitted.
The invention therefore relates to an excavator, which is self-cleaning, the capacity of which is greater for given dimensions, which can operate without a speed limit, whose form of construction is simpler, which needs less maintenance, which fragments all material arriving on the conveyor to dimensions suitable for its transport by it and which causes the material to arrive on the conveyor in the direction of its movement.
To achieve these results, the excavator according to the invention comprises a cutting wheel equipped with two rows of knives or cutting blades which rotate at the same speed and in the same direction. The knives in each row are tilted outward inward from the wheel in the direction of their rotating movement. The interval between the rows of knives defines the space in which soil accumulates and is set in motion and partly determines the capacity of the excavator.
The knives or cutting blades are applied, by rotating, laterally against a slice of the ground. The inclined blades of the row which comes against the ground, cut the earth and make it come into the space between the rows of knives. The knives in the other row are tilted in the other direction. The pairs of knives spaced in the two rows therefore transport the soil between them. The ground against which the excavator operates forms an end wall for the spaces between the pairs of knives spaced apart in the two rows. The loose soil is pushed away from the ground by the cutting blades due to their tilt and rotating motion.
A guide plate is disposed in the space between the rows of knives and the soil loosened by the knives is brought onto the plate which directs it on a conveyor belt going towards the rows of knives. The conveyor belt operates at about the same speed as the materials coming onto it, so it does not need to speed up their movement.
The excavator according to the invention has the following advantages: the path followed by the materials to be unloaded is only equal to the length of the cutting blades; the centrifugal force and the peripheral speed cooperate in the unloading of the loose material; the wheel can run at any chosen speed at will; the loosened soil automatically cleans the cutting blades; the earth advances on the belt in the direction of its movement; the wheel can receive lateral movement at a speed sufficient to fragment the earth and easily transport it by the conveyor belt;
piles of earth or large pieces of rock are automatically retained outside the space between the rows of knives and, for a determined excavation capacity, the machine according to the invention is much lighter and weaker dimensions than the bucket-type wheel.
Another disadvantage of bucket wheel excavators is that the cutting action is necessarily from the bottom up. As a result, the supporting boom has to support the total weight of the wheel of the materials on it, the conveyor and the materials it supports. Although the machine according to the invention can function to exert a cutting action from the bottom up, the weight of the excavator itself is less than that of a wheel of the bucket type of comparable capacity. .
In addition, an important advantage of the machine according to the invention is that it is particularly intended to exert a top-down cutting action, so that part of the weight of the cutting wheel, the conveyor and materials can be supported
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by the ground and therefore the supporting boom may be lighter and of a more economical form of construction than heretofore.
While a cutting wheel having two spaced rows of cutting blades has been discussed above, the preferably chosen embodiment of the invention has two relatively narrow wheels, each equipped with a single row of blades, spaced apart so as to house therebetween a control mechanism for the wheels, the guide plate and the conveyor. This form of construction has the advantage of being lighter and more compact in shape, and of increasing the volume of the space between the rows of knives.
Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the detailed description which is given hereinafter with the accompanying drawing on which: FIG. 1 is a side elevational view of the invention. 'an excavator according to the invention whose cutting action is exerted from top to bottom and which is shown in a position in which it enters a section of land to be removed, Fig. 2 is a plan view of the excavator. machine of Fig. 1, and Fig. 3 is a side elevation similar to Fig. 1 of a machine exerting a bottom-up cutting action
According to fig. 1 and 2, the machine according to the invention comprises a frame, or excavation boom, generally designated by 10, and pivoting in the vertical and horizontal direction.
The mode of support of the frame or jib 10 is known and is not shown. In addition, the frame or jib 10 is intended, in particular, to be mounted on a vehicle in a known manner, so as to transport it from one point to another. These vehicles are of a known type and carry the mechanical control devices which impart the movements necessary to all the mobile elements of the machine according to the invention.
The frame or excavation boom 10 forms a frame or envelope in which is disposed a conveyor belt 12; A pulley or wheel
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The water supporting the conveyor belt 12. rotates on a shaft 16. carried in an appropriate manner by the frame, 3 ,. A housing 1a is fixed in a known manner on the frame or envelope formed by the frame 10 and
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closes a control shaft 20. a transmission 22, and a transverse shaft 2. The control shaft 20. passes through the frame ,,. 0, on which it rotates and its end, not shown, is coupled to a control device which it. turn.
The shaft 20 is coupled, at its free end, to the shaft
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transverse 2, via the transmission 2g so as to establish a control coupling between the shafts ± and ±. Transmission 22 may be of any form of construction, but as shown it has a worm 26 wedged on the end.
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free end of the control shaft 20 and a worm wheel 2 $ wedged on the transverse shaft 2 and meshing with the screw 2.
The cross shaft 2 rotates in the casing 18, and extends to the opposite ends thereof. Wheels 30. and U are wedged on each end of the shaft ± so as to rotate with it, by means of
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a key 3Z .. Each of the wheels 3P and comprises a hub portion 36 and several knives or cutting blades 38 fixed on the hub and running radially from this hub. The hub portions have the shape of octagonal drums on the surface of each of which is fixed
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a blade 38. for example by welding or in any other way. It is convenient to give the hub portions a polygonal shape, since the drums thus have flat surfaces on which the blades 38 are easy to fix.
However, it is obvious that the hub portions 36 can have any other shape chosen at will, for example that of cylinders instead of polygonal drums. Likewise, the knives 38 are
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preferably independent of the hub portions: i6. and its fixed on the
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peripheral surfaces of the hub portion 36, but it is obvious that the blades can be fixed in any way on the hub portions 3 ± and even be integral with them.
Each blade, fig. 1 and 2, comprises a front edge 40, preferably sharpened so as to form a cutting edge movable against a slice of land. Each blade 38 consists of a metal plate fixed to the flat peripheral surface of the octagonal drum 36 and directed diagonally with respect to this drum. But it is easy to see that the blades 38 can have any profile chosen at will, provided that each of them comprises, according to the invention, an inclined surface 42 starting from the front edge 40, close to the outer side. hub 36 of the wheel, and running medially towards the interior of the wheel hub.
The blades 38 also preferably include, freeze 1, an inclined peripheral edge directed downwards, from the anterior edge to the posterior edge of the blade.
The cutting blades 38, fig. 1, exert an up and down cutting action on the section of land shown and the wheels 30 and 32 rotate counterclockwise. According to fig. 2, the machine according to the invention receives a transverse movement, that is to say moves along the surface of the section of land which is to detach a layer of earth and the blades 38 of one of the wheels exert the cutting action. As can easily be seen from FIG. 2, the cutting action exerted from top to bottom by the blades 38 of the wheel 32 has the effect of pushing the loosened soil back into the space between the cutting wheels 30 and 32 and pushing it up and down in the direction of rotation of the cutting wheels as described in detail below.
A guide plate 44 is fixed, for example by welding, on the lower portions of the frame 10 and it extends into the space between the cutting wheels 30 and 32 in their lower portions. The guide plate 44, fig. 1, is located in the vicinity of the periphery of the wheels 30 and 32 and has the shape of an arc of a circle following a path corresponding generally to the periphery of the wheels. The plate 44 ends, at its rear end, in the vicinity of the upper strand or bearing surface of the conveyor belt 12. The plate extends forward from its point of support in the space between the wheels, so as to receive the materials there and bring them onto the conveyor belt 12.
The plate 44 can end, at its anterior end, at point 45 at the lower part of the machine, or extend, as indicated by the dotted line 47, to a point near the anterior end of the machine. In the latter case, the plate is preferably carried by a console or plate 48, in dotted lines, arranged between the front end of the plate 44 and the housing 18. The conveyor 12 goes towards the wheels 30 and 32 and ends at in the vicinity of their periphery, its longitudinal axis being parallel to the planes of the two wheels and situated in the middle of the interval between the two wheels.
The conveyor 12 is actuated in any way and it terminates directly at a discharge point or on other conveyors or the like possibly terminating at a discharge point.
The machine shown and described above being in operation is carried and controlled in the manner described above. In addition, the frame 10 and the elements accompanying it may be carried in a suitable manner by a frame with support beams or the like. The machine is brought into place so that the peripheral surfaces of the cutting blades 38 attack the surface of the slice of land to be removed. While the wheels are turning, the support frame and the wheels are oscillated in a horizontal arc of a circle to bring the cutting blades 38 of one of the wheels, for example the wheel 32, in contact with the slice of land to begin the cutting. chopped off.
As the rotating cutting wheels advance along the surface of the slice of land, the leading edges 40 of the cutting blades 38 of the wheel 32 release a layer thereof. The blades 38
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are arranged relative to each other in such a way and the speed of advance of the wheel in the terrain of the chosen slice is such that the terrain is cut into relatively small pieces, which are pushed back by the inclined surfaces 42 blades in the space between the wheels
30 and 32. Large pieces of rock or the like do not pass between the blades because of the distance between them and their arrangement. The inclined surfaces 42 of the blades 38 of the wheel 30 prevent loose material from exiting the space between the wheels in a direction transverse thereto.
The wall of the section of land being removed forms an end wall which, together with the two wheels, delimits a chamber in which the material detached by one of the wheels is retained. The gravity, the centrifugal force, the peripheral speed of the cutting blades 38 and the propelling action exerted by the inclined surfaces 42 of the blades 38 have the effect of forcing the materials in the aforementioned chamber, from top to bottom and towards the posterior portions. cutting wheels. When the guide plate is of short length, that is to say ends at point 45, the loose and discharged materials up and down and back are forced onto the guide plate 44 and, under the effect of the materials which continue to arrive on the guide plate, they arrive on the upper run or bearing surface of the conveyor belt 12.
The longer guide plate, which ends at point 47, is preferably used in the event of excavation in clay and the like which consequently falls directly onto the guide plate and is forced back onto this plate , so as to reduce their tendency to remain stuck in the space between the wheels. In this regard, the console 48 preferably consists of a metal plate, generally triangular in shape, which penetrates into the space between the wheels, so as to fragment the clods or masses of earth advancing on the guide plate. If desired, several spaced brackets or breakout plates can be used.
The conveyor belt 12 is operated in a suitable manner and, preferably, substantially at the same speed as that at which the materials arrive on the belt, which therefore does not need to accelerate their movement. The bearing surface of the belt 12 advances in the same direction as that of the materials arriving on it and, therefore, is not subjected to transverse stress and, therefore, it can provide continuous and prolonged service in the machine.
In the machine according to the invention shown in FIGS.
1 and 2 and described above, the gravity, the centrifugal force and the peripheral speed cooperate so as to force the materials detached by the cutting blades on the conveyor. The sludge does not have a long distance to travel when discharging from the gap between the wheels or leaving the cutting blades and therefore there is no need to provide a delay for the material to pick up speed. The wheels can therefore be operated at the desired speed, and the machine is not subjected to violent impacts like the bucket wheel excavator, described previously.
In addition, since the earth is cut by passing over the blades, it automatically exerts a cleaning action on them and, consequently, it is seldom necessary to stop the excavator to clean it The conveyor belt is not subjected to shocks nor transverse force, and it does not need to accelerate the movement of the materials which arrive there.
As a result, the useful life of the conveyor belt is much longer than that of the conveyors of bucket wheel excavators.
From the above, it is easy to see that the excavation capacity of the excavator according to the invention is greater from the point of view of the amount of material excavated and removed for given dimensions than that of any other. bucket wheel machine of comparable dimensions and is even larger than that of significantly larger bucket wheel excavators. the machine continues to operate in the manner described above until the frame 10 has reached one end of its horizontal pivoting movement, or the cutting blades 38 of the wheel 32 have
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left the surface of the slice of land to be detached.
The frame 10 and the cutting wheels 30 and 32 are then made to advance towards the section of land or they are made to penetrate therein, so as to bring the cutting blades: the of the wheel 30 in position for cutting a layer of the wall of the plot. Then the frame 10¯ and the wheels 30 and 32 are moved forward in the other direction, so as to have the blades 38 of the wheel 30 perform the cutting operations described above with regard to the blades 38 of the wheel 32 , and the wheel 32 contributes to the earth propelling operations described above in connection with the blades 33 of the wheel 30. With the machine running continuously, the frame 10 and the wheels 03 and 32 oscillate in a horizontal plane relative to the slice of land to be removed and the wheels advance towards this slice at the end of each back-and-forth stroke.
The frame 10 can obviously be lowered to bring the wheels 30 and 32 to a lower level and make them execute a series of horizontal movements of the same type as the oscillating movement described above.
When the cutting wheels 30 and 32 rotate to exert an up and down cutting action, as described above, the frame 10 and the frame which carries it, as well as the wheels 30 and 32 can be of lesser section and weight, since a significant portion of the weight of the machine and the weight of the earth removed by it can be supported directly by the ground. This support can be achieved simply by the contact of the peripheral surfaces of the blades 38 with the ground, or by supporting the machine on the ground by means of the frame 10 or by these two means.
It is easy to see from the foregoing that the invention makes it possible to achieve the results listed at the beginning and to obtain, for a given excavation capacity, a machine of much smaller dimensions than those of previous machines. This machine provides considerable construction savings compared to bucket wheel excavators currently in use in industry. The machine cleans itself automatically, the centrifugal force and the action of gravity cooperate in the unloading of the earth, instead of opposing each other as in the machines of the bucket wheel type, in which the materials discharge laterally inside the wheel.
The machine therefore saves considerable time and expense in construction as well as in operation, and its total digging capacity over a period of time is much greater than that of larger bucket wheel excavators. than the excavator according to the invention.
Fig 3 shows an embodiment of the invention in which the cutting blades of the cutting wheels exert a bottom-up cutting action. The various elements of the embodiment of FIG. 3 are substantially identical to those of the embodiment of FIGS. 1 and 2 and, consequently, similar or identical elements are designated by the same references accompanied by the suffix a. Although the elements are substantially identical, they are arranged in the opposite direction to those of pins 1 and 2. In fact, the machine of FIG. 3 can be constructed simply by overturning the assembly of the machine of FIGS.
1 and 2, with the exception of the guide plate 44a. Therefore, it is easy to see that fig. 2 can be viewed as a top plan view of the machine of FIG. 1 and as a plan view from below that of FIG. 3. But to exert the cutting action from bottom to top, it is necessary to change the position of the guide plate, freeze 3, extending it completely into the gap between the cutting wheels and making it penetrate. in this interval, so that the materials, pushed back in the direction of rotation by the wheels, push back those which are in front of them on the upper part of the guide plate 44a and, of this plate, on the upper part or conveyor support surface 12a.
In all cases, the guide plate is pro-
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along between the rows of planks and towards the edges of the planks.
When the cut is made upward, the propelling action of the inclined surfaces of the blades 38a, the centrifugal force and the peripheral speed of the blades must cooperate in order to overcome the gravity which tends to prevent the movement of materials in the blade. direction of wheel rotation. The wheels must therefore turn at a sufficient speed to overcome the force exerted by gravity on the materials. By making the wheels turn a little faster than necessary to advance the material, the material moves in much the same way as before around and on the guide plate.
44a.
But, if the wheels turn at a speed appreciably greater than that which is necessary to overcome the force of gravity, the centrifugal force and the peripheral speed can cooperate so as to throw the material upwards at a large enough distance, so that they do not arrive on the conveyor 12a or fall on it without passing on the guide plate 44a with notable impact. To remedy this drawback, the machine may include, as usual, a hood or guard plate carried by the frame 10a and extending above the upper portion of the wheels in the vicinity of the periphery of the cutting blades so as to retaining the materials in the gap between the cutting wheels and pushing them onto the guide plate 44a and onto the conveyor 12a.
As has already been said, it is preferable to operate the machine according to the invention so as to perform a downward cutting action, and thereby cause a portion of the weight of the machine to be supported by the ground. The machine is perfectly in the condition of performing an up cutting action, as shown in fig 3, but the support frame of the cutting wheels must then be more robust than when the wheel is performing a downward cutting action, as this frame must support the entire weight of the machine plus the weight of the material to be lifted.
It is easy to see from the above that the improved excavator of the two embodiments of the invention is of a simplified form of construction, more resistant to wear and withstand less shock, requiring less repair. and maintenance, and of greater capacity, for given dimensions, than that of bucket wheel excavators in use in industry. The embodiment of FIGS. 1 and 2 have certain advantages over that of FIG. 3, but both remedy almost completely all the drawbacks of bucket wheel excavators as mentioned above.
Of course, the invention should not be considered as limited to the embodiments shown and described which have been chosen only by way of example.