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La présente invention est relative à des étais de mine, destinés à supporter le plafond des galeries de mine et au- tres travaux souterrains.
On a proposé des étais de mine comprenant deux élé-
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ments télescopiques tubulaires qui se vissent l'un dans l'autre, les filets de vis ayant un angle plus grand que l'angle de friction'' en combinaison avec un mécanisme de frein¯à,friction, qui résiste à la rotation relative entre les éléments et, de ce fait, règle le télescopage des éléments sous les. charges du plafond. Dans de tels étais, le frein a une valeur de couple constante, dérivant d'un res- sort poussant les plateaux de friction l'un contre l'autre, ou d'u- ne presse à vià maintenant à friction des. sabots prévus sur un élé- ment contre la surface tubulaire de l'autre élément.
En outre, le frein était de dimensions et de poids importants pour donner un couple suffisant pour résister aux charges de plafond importantes, et lorsque le frein, pouvant être relâché pour libérer l'étai, la position relative des deux éléments n'était pas variée de façon il- limitée: Un inconvénient supplémentaire de ces étais, lorsque le frein ne pouvait pas être relâché était que l'effort manuel néces- saire pour faire tourner un élément par rapport à l'autre, en vue de régler l'étai devait être suffisant pour surmonter le couple de frein total.
' Un but de la présente invention est de surmonter ces désavantages et de procurer un étai de mine du type qui soit de longueur variable sans limites sur une large gamme et qui puis- se être réglé avec un minimum d'effort.
Suivant la présente invention, un étai de mine com- prend deux éléments télescopiques comportant des filets, de vis coo- pérants à pas rapide, et des moyens pour régler la rotation rela- tive des éléments, comprenant un frein à friction qui est chargé par la charge axiale totale sur l'étai et par des moyens de charge de valeur constante, agissant en combinaison.
Des moyens pouvant être commandés à la main sont, de préférence, prévus pour faire tourner un élément de l'étai par rapport à l'autre pour le réglage initial de l'étai à la longueur voulue. L'avantage mécanique est tel oue l'étai peut être pelati-
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vement facilement, préchargé jusqu'à une proportion importante de sa charge finale.
La longueur de l'étai est variable dans les limites définies par le télescopage d'un élément dans et hors de l'autre.
Un exemple d'un étai de mine suivant la présente invention sera maintenant décrit avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en élévation en coupe de l'étai représenté en position partiellement déployée.
La figure 2 est un graphique montrant la variation de couple exercée par le filet de vis et par le frein (en ordon- née), par rapport à la charge axiale exercée sur l'étai {'en tonnes en abscisse).
La figure 3 est une coupe à une échelle agrandie suivant la ligne III-III de la figure 1.
La figure 4' est une coupe fragmentaire d'un élément tubulaire inférieur, pour un étai, cette figure montrant une mé- thode préférée de fabrication de l'étai.
L'élément tubulaire inférieur 1 de l'étai présente un filet interne à pas rapide 2 engrenant avec un filet 3 formé sur la portion inférieure.de l'élément supérieur 4. Ces filets peuvent être formés, par soudage, à l'élément respectif, d'une bar- re enroulée hélicoïdalement de section carrée, ou bien la barre peut être de section approximativement triangulaire pour produire un filet trapézoïdal. L'angle de l'hélice du filet est sensiblement supérieur à l'angle de friction, de sorte que, sous chargement axial, l'élément 4 tend à se visser vers le bas dans l'élément 1.
L'extrémité supérieure de l'élément 4 est fermée par un disque 5 auquel cet élément est soudé et qui peut être pour- vu d'une galette de matière de friction (non représentée) reliëe à sa surface supérieure. Une galette similaire de matière de fric- tion peut être fixée au côté inférieur du disque 5 dans l'élément tubulaire 4. Le côté inférieur de la partie extérieure du disque 5 comporte des dents d'engrenage conique.
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Un chapeau 9, qui constitue la tête de l'état porte contre la surface supérieure du disque 5 et, d'un coté, ce chapeau 9 présente une oreille 10 saillissant vers l'extérieur et vers le bas, dans laquelle se monte un pignon 11 engrenant avec les dents 8. Un tube 12,de section carrée,est soudé à ce chapeau et est monté à glissement dans un tube 6 soudé à la base de l'élément tu-. bulaire inférieur 1. De cette manière, le chapeau 9 ne peut pas tourner par rapport à l'élément 1 mais peut se déplacer axialement par rapport à cet élément.
Un anneau 13,soudé sur le tube 12 près de l'extré- mité supérieure de celui-ci,forme une butée pour une paire de ron- delles Belleville 14 poussant un disque 15 contre la face inférieur re du disque 5. D'autres formes de rondelles à ressort ou un res- sort hélicoïdal de compression pourraient également être utilisés.
Le disque 15 présente une ouverture centrale carrée, de manière qu'il puisse être calé sur le tube 12 pour empêcher une rotation relative.
Un anneau 16 ferme l'extrémité supérieure de l'élé- ment 1 pour empêcher l'entrée de saletés et également pour servir comme guide pour l'élément supérieur 4.
Sous une charge axiale de compression de l'étai, la réaotion mutuelle entrer les filets'2 et 3-produira un couple tendant à provoquer une rotation relative entre les éléments 1 et 4; le couple augmentera proportionnellement avec la charge, comme indiqué par la ligne continue du graphique de la figure 2. Ce cou- ple sera contrarié par celui du frein 5, qui est le résultat de deux forces, celle des rondelles Belleville 14 et celle de la char- ge axiale. Les rondelles Bellevile 14 poussent le disque 15 contre la face inférieure du disque 5 et, en même temps, elles poussent le côté supérieur-du disque 5 contre la face inférieure du chapeau 9. La charge axiale pousse le chapeau 9 contre le disque 5.
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Le couple produit par les rondelles Belleville 14 est constant, tandis que celui produit par la charge axiale aug- mente avec la charge, mais est prévu pour s'élever plus lentement que le couple des filets 2 et 3. Le couple de frein est indiqué par la ligne brisée de.la figure 2. Oncomprendra que l'étai cédera sous une charge 'de plafond représentée par celle à laquelle les li- gnes des deux couples s'opposant se recoupent.
Les matières utilisées.pour les faces de friction du disque 5 seront, de préférence, choisies, de manière qu'il y ait un coefficient de friction entre ce. disque 5 et le chapeau 9, inférieur au coefficient entre le disque 5 et le disque 15, de sorte que la force exercée par les rondelles Belleville peut être relativement petite pour donner un couple initial élevé, tandis que le couple dû à la charge axiale ne s'élève que lentement avec la charge.
Pour régler l'étai, une clef.à rochet est appliquée à l'extrémité carrée 17 de l'arbre portant le.pignon 11 et est ac- tionnée pour faire tourner l'élément 4 par rapport à l'élément 1 et étendre l'étai entre le sol et le plafond dans une mine. L'avan- tage mécanique de l'engrenage entre le pignon 11 et le disque 5 est tel qu'avec seulement un relativement'petit effort manuel, il est possible d'étendre l'étai de façon suffisante pour exercer une for- ce de préchargement importante sur le plafond.
Alors que, dans certains des étais connus jusqu'à présent, comportant un filet à pas rapide et un frein à friction, l'effort de réglage manuel doit vaincre la totalité du couple d'un frein qui est suffisamment fort pour résister à des charges de plafond, dans l'étai suivant la présente invention, l'effort manuel doit seulement vaincre le couple initial du frein.
Comme la convergence entre le plafond et le sol' ap- plique une charge axiale croissante sur l'étai, le couple produit par les filets 2 et 3 augmente plus rapidement que le couple du
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frein, qui s'oppose, et, à une charge prédéterminée, l'étai cède et se télescope jusqu'à ce que le couple de frein excède à nouveau le couple des filets.
Pour retirer l'étai, une clef est appliquée pour faire tourner le pignon 11 dans le sens inverse et faire rentrer l'élément 4 dans l'élément 1. Dans ce cas, l'effort manuel requis est seulement celui nécessaire pour compléter la différence entre le couple du frein et le couple des filets. La libération de la charge est graduelle et peut être arrêtée immédiatement si on voit qu'il n'est pas sans danger de procéder à un enlèvement complet.
Il doit être entendu que la charge initiale du frein pourrait être rendue réglable de toute manière convenable, par exemple en réalisant l'anneau de butée 13 en deux parties, l'une vissée sur l'antre, et en prévoyant des moyens pour les faire tourner.l'une par rapport à l'autre. Le disque inférieur 15 pour- rait être supprimé entièrement, le couple initial et le couple de charge sur le frein dérivant alors tous deux totalement de la face supérieure du disque 5, les rondelles 14 agissant, par exemple,par l'intermédiaire d'une voie de butée pour appliquer la charge ini- tiale.
Que le disque inférieur 15 soit présent ou non, on verra que toutes les surfaces de friction sont en permanence sous charge, de sorte que les saletés et l'humidité sont exclues des surfaces travaillantes.
La figure 4 montre une méthode préférée de produc- tion du tube présentant une nervure hélicoïdale interne ou filet de vis, et qui constitue l'élément tubulaire inférieur 1 de l'étai montré aux figures 1 et 3.
Le tube est formé à partir d'une barre d'acier doux 20, de section trapézoïdale,qui est enroulée en une hélice du pas et du diamètre extérieur requis, et à partir d'une bande d'acier doux 21 qui est enroulée en une hélice du même pas et du même dia- mètre extérieur.
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La largeur de la bande est égale au pas de l'hélice moins l'épaisseur axiale de la barre 20
Ces éléments hélicoïdaux sont vissés l'un dans l'au- tre sur un mandrin pour maintenir la concentricité et sont compri- méws axialement pour maintenir leurs bords correspondants, en con- tact étroit, pendant que ces bords sont soudés ensemble, comme mon- tré en 22 et 23.
Les bords extérieurs de la barre et de la bande sont, de-préférence, chanfreinés ou biseautés, comme montré, pour fournir ainsi une zone intéressante pour le soudage et pour éviter toute projection sur la surface extérieure du tube.
Après le soudage, le mandrin est enlevé de l'ensem- ble.
Le produit obtenu est un tube rigide ayant une ner-. vure hélicoïdale interne ou filet de vis dont le pas est maintenu dans des limites étroites.
REVENDICATIONS
1. Un étai de mine, comprenant deux éléments téles- copiques comportant des filets de vis coopérants à pas rapide, et des moyens pour régler la rotation relative des éléments, compre- nant un frein à friction qui est chargé par la charge axiale tota- le sur l'étai et par des moyens de charge de valeur constante, a-, gissant en combinaison.