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La présente invention se rapporte à un nouveau dispositif de dépilage pour galeries de mines utilisable conjointement aux étan- çons ou piliers de support ou de soutènement du toit dans les houil- lères et dans les autres exploitations en sous-sol.
Les étançons utilisés habituellement pour supporter les toits de galeries de mines sont formés le plus souvent de solives ou poutres en bois d'oeuvre sous forme d'un bloc équarri creux avec ou
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ens semelle en acier usinée. L'étançon est serré entre le sol et le
Dit au moyen de coins qui sont enfoncés au voisinage du toit, et, pour permettre le dépilage,une partie de l'ensemble est constituée par un dispositif à effondrement ou affaissement qui peut être dégagé pour permettre l'affaissement de l'ensemble de l'étançon. Ces dispositifs dépileurs ou effondreurs comprennent généralement quatre paires de cales cunéiformes disposées aux angles de l'étançon et maintenues en position de travail par des verrous à dégagement rapide.
L'angle des cales cunéiformes est normalement tel qu'il existe une t-endance à l'affaissement pour 10% environ du poids du toit supporté par l'é- tançon, ce qui représente la charge absorbée par les verrous.
Suivant un type connu de dispositif de dépilage applicable aux galeries étançonnées, le verrou est monté à pivotement dans la ca- le cunéiforme inférieure d'une paire de cales et comporte une tête en T qui traverse une fente ménagée dans la paroi verticale de la cale cunéiforme supérieure pour prendre appui contre cette paroi. Pour dé- gager l'étançon, l'ouvrier mineur frappe sur les têtes des verrous de chacune des paires de coins en direction du haut, avec un marteau à long manche, de façon que les cales supérieures soient libérées et puissent glisser vers le bas et vers l'extérieur sur les cales infé- rieures, ces cales supérieures étant reliées à l'ensemble par des chaînes destinées à les retenir lors de l'affaissement.
Il existe différents autres types de dispositifs de dépilage pour galeries étançonnées mais tous comportent des cales cunéiformes doubles avec un verrou de type quelconque qui doit être déplacé sous une charge élevée et croissant progressivement par unité de surface pour permettre le dépilage.
Parmi les inconvénients pratiques des dispositifs de dépilage de type connu, on peut mentionner que l'effort nécessaire pour déga- ger les verrous peut être difficile à appliquer quand on exploite des veines minces et qu'il peut exiger que l'ouvrier mineur vienne occu- per une position dangereuse, ¯que l'usure des faces en contact des
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cales cunéiformes et des verrous peut entratner ,un autodégagement de ces cales, à moins d'une mise en place faite avec un soin particulier, que le dégagement d'une paire de cales peut provoquer un auto-dégage- ment des autres alors que l'ouvrier se trouve dans une position dange- reuse, et qu'enfin dans des conditions de charge intense ,
la pression très élevée exercée sur la face du verrou peut engendrer lors du dé- pilage des étincelles avec le risque d'explosion qui en résulte.
L'invention est matérialisée dans un dispositif de dépilage pour galeries de mines étançonnées comportant une paire de cales cunéi formes coopérant l'une avec l'autre, dont l'une est étudiée de maniè- re à glisser sur l'autre en vue de provoquer l'affaissement de l'étan- çon, un déplacement par coulissement relatif entre les cales cunéi- formes étant normalement empêché'par une clavette transversale à sec- tion droite sensiblement semi-circulaire, montée de manière à pouvoir se déplacer en un mouvement angulaire dans une cavité ménagée dans la surface inclinée de l'une des cales cunéiformes, une partie de la face plate de cette clavette faisant saillie par rapport à cette surface en vue de coopérer avec une butée transversale prévue sur la surface inclinée de l'autre cale cunéiforme qui coopère avec la première sur- face,
cet agencement étant combiné à des organes de verrouillage dé- gageables servant à empêcher un déplacement angulaire de la clavette.
Les cales cunéiformes ont un angle supérieur à l'angle de friction, c'est-à-dire qu'il existe une composante de la charge verti- cale s'exerçant sur l'étançon qui tend à provoquer le glissement de l'une des cales cunéiformes sur l'autre, cette force étant absorbée par la clavette qui, dans sa position de verrouillage, empêche tout glissement relatif entre les cales cunéiformes.
Quand les organes de verrouillage sont dégagés et libérés, la clavette peut alors être déplacée angulairement par la force agis- sant sur elle pour être amenée à une position angulaire dans laquelle elle se trouve escamotée complètement à l'intérieur de la première ca- le cunéiforme, et l'une des cales peut donc ensuite glisser librement
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sur l'autre pour provoquer l'affaissement de l'étancon
Suivant un mode de réalisation pratique préférentiel, la cla- vette est formée par une ou plusieurs parties (entaillées en forme de méplats) d'un arbre tourillonné dans la cale cunéiforme supérieure, dont l'axe se trouve dans le plan de la surface inclinée de cette ca- le ou au voisinage de ce plan et, dans la position de support de la charge,
la face plate de la clavette est sensiblement perpendiculaire à la surface inclinée de la ç ale cunéiforme et la partie en saillie de cette face plate de la clavette coopère avec une butée prévue sur la cale cunéiforme inférieure et sensiblement perpendiculaire à la surface inclinée de celle-ci.
Un bras ou levier est fixé, de préférence, sur l'arbre for- mant la clavette ; est étudié de maniè-re à être maintenu dans une po' sition correspondant à la position dans laquelle la clavette résiste à la charge appliquée par un dispositif de verrouillage à dégagement aisé de type approprié. Un bras ou levier peut être monté sur une ex- trémité de l'arbre formant-clavette à chacune de ses extrémités, ou bien encore il peut être monté au milieu de cet arbre/ en se dépla- çant alors dans une fente ménagée dans la cale- cunéiforme inférieure.
La plus grande, partie de.la charge s'exerçant sur la clavet- te est absorbée par une réaction des tourillons et paliers de l'arbre formant cette clavette, et une partie plus faible de la charge est ap- pliquée à la clavette sous forme d'un couple 'qui tend à faire tourner cet arbre autour de son axe, le bras ou levier et le dispositif de verrouillage dégagéable associé s'opposant à cette rotation.
La proportion de la charge appliquée à la clavette sous la forme d'un couple peut être modifiée moyennant un choix approprié de la distance entre l'axe de rotation de la clavette et le point auquel la face de butée de la seconde cale cunéiforme vient coopérer avec la face en saillie de cette clavette.
Cette variation peut être obtenue au moyen d'un arrondi ap- proprié prévu sur le bord de la face de butée de la seconde cale cunéi
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forme, l'axe autour duquel la clavette se déplace occupant alors une position angulaire dans le plan de la surface inclinée de la première cale cunéiforme ou au voisinage immédiat de ce plan.
On comprendra que, une fois le dispositif de verrouillage dé- gagé, la résistance de la clavette disparaît,et la seule pression de glissement entre la clavette et la face de butée de la seconde cale cunéiforme est celle qui est nécessaire pour accélérer le déplacement angulaire de la clavette et de son bras ou levier associé.
La cale cunéiforme libre peut être reliée à l'ensemble par une chaîne, par un organe analogue, ou encore de toute façon appropriée , afin d'empêcher sa perte.
Le dispositif de dépilage suivant l'invention est d'une fa- brication économique ; il est d'un montage simple et d'un dégagement aisé. Tout auto-dégagement sous l'effet d'une charge est rendu impos- sible.
Par ailleurs, étant donné qu'aucun élément ne se déplace sous l'effet de charge élevée pendant l'affaissement, le risque de forma- tion d'étincelles est supprimé, et le dépilage peut être effectué à distance, de sorte que le danger de blessure des ouvriers est réduit a minimum
La description qui va suivre, faite en regard des dessins an- nexés,donnés à titre non limitatif et montrant un mode de réalisation possible du dispositif de dépilage pour étançons suivant l'invention, permettra de mieux comprendre cette dernière.
La figure 1 est une vue en coupe verticale longitudinale du dispositif de dépilage pour galeries de mines étançonnées par la ligne 1-1 en figure 2.
La figure 2 est une vue en coupe verticale transversale par la ligne 2-2 en figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe horizontale par la ligne 3-3 en figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe horizontale partielle mon- @ trant le dispositif de verrouillage dans la position de dégagement
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Le dispositif de dépilage représenté comprend une cale cunéi- forme inférieure 10 et une cale cunéiforme supérieure 11 capable de coulisser vers le bas et vers l'extérieur sur la cale cunéiforme infé- rieure quand elle est libérée, de manière à provoquer l'affaissement de l'étançon.
Normalement, la cale cunéiforme supérieure est maintenue dans la position de support de la charge représentée par le dispositif au- quel se rapporte l'invention.
Un arbre transversal 12 est tourillonné à ses extrémités dans la cale cunéiforme supérieure au voisinage de son extrémité interne, son axe étant parallèle au plan de la surface inclinée 13 de cette ca- le cunéiforme,tout en en étant écarté d'une légère distance. Les par- ties de l'arbre situées de chaque côté de sa portion médiane sont en- taillées sur des longueurs égales à la largeur des parties 14 de la ca. le cunéiforme inférieure sur làquelle la cale supérieure glisse, ces parties de l'arbre ayant une section droite semi-circulaire de maniè- re à former une clavette.
Normalement, la face plate 15 de la clavet- te est sensiblement perpendiculaire ( ou bien s'écarte de quelques de- grés seulement de cette position perpendiculaire) aux surfaces incli- nées des cales cunéiformes avec lesquelles elle coopère, de sorte qu' une partie de la clavette fait saillie dans une cavité ménagée dans la surface inclinée de la cale cunéiforme inférieure en vue de coopé- rer avec une butée transversale 16 prévue sur cette cale cunéiforme et inclinée selon le même angle que la face plate de la clavette.
Quand l'ensemble est soumis à l'effet d'une charge, comme dans l'hypothèse d'un étançon supportant un toit de mine ou utilisé à des fins analogues, une composante de la charge verticale tend à pro- voquer le glissement vers le bas et vers l'extérieur de la cale cunéi- forme supérieure sur la cale cunéiforme inférieure. Quand la clavette est attaquée par la butée 16 sur une ligne écartée de l'axe de cette clavette, cette force tend à faire basculer ladite clavette dans le .sens horaire en regardant la figure 1.
Le mouvement angulaire de la clavette est normalement empê-
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ché par un bras 17 qui est solidaire du centre de l'arbre 12 ou qui est calé sur lui, et qui s'étend verticalement vers le bas à travers une fente ménagée dans la cale cunéiforme inférieure entre les parties 14. L'extrémité inférieure du bras vient attaquer la face plate 18 de la partie médiane entaillée d'un arbre de verrouillage 19 tourillonné dans la cale cunéiforme inférieure au voisinage de son extrémité in- terne.
L'extrémité inférieure du bras vient coopérer avec la face 18 en un point situé légèrement au-dessusde l'axe de l'arbre de verrouil- lage, de sorte que la composante de charge tendant à faire tourner l'arbre 12, formant la clavette, dans le sens horaire applique, par l'in- termédiaire du bras 17,une force qui tend à faire pivoter l'arbre de verrouillage 19 dans le sens anti-horaire.
Pour empêcher un déplacement angulaire de l'arbre de verrouj lage 19, une extrémité 20 de cet arbre qui fait saillie latéralement par rapport à la cale cunéiforme inférieure a une section droite hexa- gonale. Un manchon 21,de section droite hexagonale.} est emmanché à frottement doux sur la partie 20 de l'arbre. L'extrémité inférieure du manchon est disposée normalement dans un logement hexagonal de la pa- roi latérale de la cale cunéiforme, de manière à empêcher tout dépla- cement angulaire du manchon et de l'arbre de verrouillage.
Le manchon 21 est maintenu dans la position de verrouillage par l'axe 23 d'un étrier 24. Cet axe traverse transversalement le man- chon et une fente de clavetage longitudinale 25 de l'arbre. La partie médiane de cet axe présente deux méplats opposés 26; elle est disposée dans l'extrémité interne plus large de la fente 25, comme montré plus spécialement sur la figure 2, l'axe étant retenu dans cette position par le fait que l'étrier est suspendu dans une position verticale sous l'effet de la pesanteur.
Quand on veut provoquer l'affaissement de l'étançon, une chat- ne ou un câble est fixé à l'étrier, que l'on fait alors basculer vers le haut pour l'amener dans une position horizontale, puis que l'on ti- @ re vers l'extérieur. Ceci dégage le manchon 21 de son logement (comme montré sur la figure 4) et-déverrouille l'arbre 19. Cet arbre peut
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alors tourner librement sous l'effet de la force qui lui est appliquée par l'extrémité de l'arbre 17 et, dès que sa face -plate 18 atteint le plan horizontal, l'extrémité inférieure de l'arbre peut lui échapper.
Ceci permet à l'arbre 12 formant clavette de pivoter jusqu'à ce que les parties 15 de la clavette se trouvent escamotées complètement à l'intérieur de la cale cunéiforme supérieure qui peut alors glisser librement vers le bas en vue de provoquer l'affaissement de l'étançon
Pour empêcher la perte de la cale cunéiforme supérieure,l'ex trémité inférieure de l'arbre 17 présente des pattes latérales 27 ayant une largeur supérieure à celle d'une fente 28, ménagée dans la paroi externe de la cale cunéiforme inférieure, de sorte que la cale cunéiforme supérieure peut se déplacer vers le bas en vue du dépilage, le bras 17 coulissant à travers latente, mais qu'elle demeure reliée toutefois à la cale cunéiforme inférieure.
La proportion de .la charge de support qui est appliquée à l'arbre 12 formant clavette sous forme de couple peut être modifiée par une variation de la distance entre l'axe de l'arbre 12 et le point où la face plate 15 de la clavette est attaquée par la butée 16. L'a- rête de butée présente une partie arrondie 30.(figure 1). En augmen- tant le rayon de cette partie arrondie, on accroit le bras de levier mécanique par lequel le couple agit sur l'arbre.
La partie médiane de l'arbre 12 formant clavette peut pré- senter un bossage 31 dirigé radialement, se déplaçant dans une cavité partiellement annulaire 32 de la cale cunéiforme supérieure, afin d'em- pcher tout déplacement axial notable de cet arbre formant clavette.
Une extrémité de l'arbre 12 formant clavette peut constituer un carré, comme visible en 33, ou bien elle peut recevoir une autre conformation en vue de permettre -rengagement d'un outil servant à armer de nouveau le dispositif de dépilage.
Une paire de cales cunéiformes du type décrit précédemment est associée habituellement avec une autre paire opposée afin de for- mer un ensemble remplaçant un tronçon d'étançon, les cales cunéifor--
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mes inférieures des deux paires étant reliées rigidement par des flac ques 34 boulonnés sur c es cales.
Dans un ensemble de ce type, on peut prévoir un dispositif de verrouillage dégageable séparé pour l'arbre formant clavette de chaque paire de cales cunéiformes. Ou bien on peut utiliser un disposi, tif de verrouillage commun. Ainsi, par exemple, un arbre de verrouil- lage tel que l'arbre 19 pourrait être tourillonné dans cet ensemble à mi-distance entre les cales cunéiformes, et des bras calés sur les ar- bres formant clavettes de ces cales cunéiformes pourraient venir coo- pérer avec des méplats opposés de l'arbre de verrouillage.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.