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Dispositif de soutènement ertensible en deux éléments pour exploitations minières.
Cette invention a pour objet un dispositif de soutènement formé de deux éléments et actionné par un fluide Bons pression, par exemple un étançon utilisable dans une exploitation minière, dont l'élément interne, qui est creux et qui eert en même tempe de réservoir pour le fluide de pression, est guidé à la manière d'un piéton dans l'élément externe cylindrique formant chambre de pression.
La mise en charge de la chambre de pression a été réalisée de diffé- rentes façons dans les dispositifs de soutènement de ce genre formés de -deux
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déments et actionnes en règle générale par un fluide sous pression. C'est ainsi, par exemple, qu'on a monté à l'intérieur de l'étançon une pompe actionnée à la main, qui refoule l'huile ou plus généralement le liquida de fonctionnement hors du réservoir et dans la chambre de pression. On a alors donné à cette pompe une construction telle que la compression s'effectue en deux phases.
Dans ces conditions, le dégagement mutuel des deux déments à mobilité relative du dispositif de soutènement est relativement facile, mais il n'est guère possible de réaliser l'application ou le serrage du dispositif de soutènement contre le mur et le toat du chantier d'exploitation minière avec une valeur supérieure à la pression de pose usuelle. On eat souvent tributaire, dans ces condition*,de l'ouvrier chargé de l'actionnement de la pompe en ce qui concerne la forne d'application obtenue.
Pour permettre l'obtention de chargea de poae plus élevées, serappro- chant autant que possible de la charge nominale, on a déjà fait appel à dea pou- pes transportables capables d'être reliées par des raccorde d'aspiration et de refoulement avec le dispositif de soutènement, et on a réglé automatiquement le fonctionnement des pompes de telle façon qu'une pression finale déterminée soit toujours obtenue dans la chambre de pression de ce dispositif avant la mine au repos de la pomper Dans ce système, on nient plus tributaire de la vigilance de l'ouvrier chargé de la surveillance en ce qui concerne la pression finale à obtenir,
mais on se heurte alors à une difficulté relative à la jonction et à l'étanchéité des conduite d'aspiration et de refoulement de la pompe avec les raccords du dispositif de soutènement si l'on veut éviter toute déperdition du liquide assez précieux (par exemple de l'huile) au cours du processus de pose et également le risque de pollution. Un parait système comporte d'ailleurs l'uti- lisation d'nne pompe logée dans le dispositif de soutènement même et capable d'être accouplée à un moteur transportable avec lequel l'ouvrier se déplace d'un dispositif de soutènement à l'autfe au cours de la pose.
En outre, les pompes destinées à ce travail et qui doivent avoir des dimensions relativement petites sont sujettes, comme l'enseigne l'expérience, à des pannes ou perturbations de fonctionnement assez fréquentes.
Le but de l'invention, qui s'applique à un dispositif de soutènement
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extensible formé de deux éléments emboîtas l'un dans 1'autre pour exploitationa minières, commandé par des fluides incompressibles, est de donner à ce disposi- tif une construction telle que la sortie de son élément interne par rapport à son élément externe jusqu'à l'application avec force de sa partie supérieure contre le toit du chantier, d'une part, et l'obtention d'une charge de pose voisine de la portance finale de l'étançon, d'autre part, constituent deux opé- rations distinctes et réglables séparément.
Ce but est atteint en ce sens que, pour meneau à bien la seconde opéra.. tion, c'est-à-dire l'obtention d'une charge de pose suffisamment élevée, on utilité un liquide incompressible de valeur assez faible, qu'on laisse s'échap- per à chaque dépilage du dispositif de soutènement. On obtient ainsi cette possi- bilité, pour la course de sortie, qui n'exige que des forces réduites et égale- ment pour le contrôle de l'affaissement au moyen de soupapes ou clapets réagis- sant à des valeurs de pression maxima déterminées, d'utiliser un fluide sous pression de valeur plus élevée qui usure, même si les soupapes on clapets ont des section* droites relativement faibles, un fonctionnement sans défaut de ces dernières.
La course de sortie des éléments du dispositif peut être assurée par exemple en introduisant de 1*air comprimé dans le réservoir de liquide, de façon que la pression de cet air s'exerçant sur la surface libre du liquide oblige le fluide de valeur plus élevée à s'écoler par un clapet de retenue et à pénétrer dans la chambre de pression pour une surpression de valeur relativement faible.
Pour l'obtention de la pression de pose, qui est nettement plus élevée, on peut faire appel à un fluide de faible valeur (par exemple à de l'eau) mélangé à une émulsion d'Imité. Le clapet d'échappement de ce fluide de faible valeur peut alors avoir une grande section droite, afin de permettre une décharge rapide de l'étançon. Il suffit alors d'adapter le clapet traversé par le liquide de faible valeur aux grandea vitesses d'écoulement ou de sortie du liquide qui sont néces- eaires pour le dépilage de l'étançon, et il est inutile dana ces conditions d'édapter à ces vitesses les clapets plus sensibles qui sont franchis par le fluide plus précieux.
L'invention est matérialisée dans un dispositif de soutènement exten- cible en deux éléments emboîtés l'un dans l'autre pour exploitations minières,
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et en particulier dana un étançon comprenant un élément interne or*= formant réservoir de fluide, qui est guidé à la manière d'un piston, dans l'élément externe cylindrique formant chambre da pression etcomprotant, outre cette cham- bre de pression qui est destinée à être remplie d'un fluide incompressible, une chambre cylindrique coaxiale à la précédente, indépendante d'elle et destinée à être remplie d'un fluide incompressible, cette chambre cylindrique étant pourvue d'un fond et d'un couverole à mobilité relative,
le mouvement du piaton dans la première chambre de preesion mentionnée et la variation de la distance sépa- rant le fond du couvercle dans la seconde chambre de pression lors de l'introduc- tion et de l'écoulement des fluides sous pression produisant de façon correspon- dante un allongement ou, au contraire, un raccourcissement du dispositif de soutènement*
Il est prévu de préférence entre les deux chambre* de pression une liaison desmodromique de façon que les fluide* incompressibles qui se trouvent dedans soient pratiquement sous la même pression.
11 en résulte que, si l'étan- çon est tout d'abord mis en charge par une surpression relativement faible du fluide sous pression dans la première chambre, et si en raison de l'arrivée du fluide sous pression dans la deuxième chambre une pression nettement plus forte est engendrée dans celle-ci, cette pression plus forte se trouve transmise par l'intermédiaire des élémants de l'étançon au fluide incompressible qui se trouve dans la première chambre de pression, de sorte que les deux chambres de pres- cion sont alors pratiquement soumises à la même pression plus élevée*
Un dispositif de soutènement pour exploitations minières tel que le prévoit l'invention peut être actionné de la manière suivantet la première chambre de pression,
qui est ménagée à l'intérieur de l'élément externe cylin- drique du dispositif, est remplie d'un fluide de valeur assez élevée (par axe.. ple d'une huile de bonne qualité) pour lequel l'espace ménagé dans l'élément interne constitue un réservoir, tandis que la deuxième chambre de pression est remplie d'un fluide de valeur plus faible (par exemple d'eau) qu'on laisse s'échapper lors de la décompression de cette chambre et du dépilage du disposi- tif de soutènement.
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11 est donc préférable que la première chambre de pression soit reliée au réservoir ménagé dans l'élément supérieur du dispositif par l'intermédiaire d'un clapet de retenue, et que la seconde chambre de pression soit pourvue d'un raccord d'arrivée du fluide provenant de l'extérieur,
Le fond et le couvercle de la deuxième chambre de pression peuvent être constituée, d'une part, par le fond de l'élément interne, qui est guidé à la manière d'un piéton dans l'élément externe et, d'autre part, par un anneau monte au-dessous de ce fond et guidé de la même façon, c'est-à-dire à la manière d'un piston, Cet anneau peut être pourvu d'un embout supérieur en forme de pot, la paroi de celui-ci portant sur toute sa hauteur contre la paroi de la chambre cylindrique.
Inversement, le fond de l'élément interne peut être pourvu d'un embout inférieur en forme de pot portant contre la paroi du cylindre et contre lequel vient porter, lorsque la pression cesse de se manifester dans la seconde chambre de pression, l'anneau en question.
8i cet anneau présente la construction qui vient d'être décrites c'est-à-dire s'il se meut à la manière d'un piston flottant, un conduit flexi- ble peut- être prévu à l'intérieur du pot pour constituer la accoude chambre de pression et pour assurer la communication entre le réservoir de fluide et la première chambre de pression.
L'anneau constituant le couvercle de la seconde chambre de pression peut porter sur sa face supérieure une tige de piston guidée dans un alésage de l'élément interne et pourvue elle-même d'un alpage traversant à la fois l'an- neau et la tige de piston et établie sant la communication, par l'intermédiaire d'un clapet de retenue, entre le réservoir de fluide et la première chaubre de pression.
La deuxième chambre de pression peut, si l'élément interne du dioposi- tif se présente sous la forme d'un élément supérieur d'étançon, être constituée par la tête de l'étançon, celle-ci entourant de façon étanche l'extrémité supé- rieure de l'élément interne du dispositif par un prolongement ou bossage infé- rieur en forme de pot.
Dane cette construction, en particulier, une plaque formant les oarters enveloppant les divers orifices d'admiesion du fluide de pression et les divers clapet,! peut diviser en hauteur le réservoir de fluide
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aménagé à l'intérieur de l'élément Interne du dispositif* Le compartiment supé- rieur et le compartiment inférieur communiquent alors rationnellement par un on plusieurs orifices pratiques dans cette plaque.
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Ponr la communioation entre la première chambre de pression et le cla- pet de surpression qui laisse échapper le fluide Bons pression dans le réservoir, ainsi que pour l'amenée du fluide sous pression à la deuxième chambre de prenaient il cet prévu plusieurs tubes ou tuyaux placée dans l'axe du dispositifs de sou-
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tènement, à l'intQo1eur de son élément interna< La paroi cylindrique de la deuxième chambre de pression peut être
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manie d'un revatement en caoutchouc ou en une antre matière élastique.
Son bords supérieur et inférieur sont alors fixée par collage, vulcanisation ou d'un. autre manière sur le couv role et le fond de la chambre de pression* Un pareil rey4te nent usure, d'une part, un raccordement étanche de la chambre de pression régla- ble en hauteur, en permettant de faire l'économie dee garnitures d'é%anoh6it usuelles et proège, d'antre part, lea parties métalliques de l'attaque par dea liquides corroaifa.
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Dama les dessine schématiques annexée sont re]ptésentés trois modes de réalisation différente d'un étançon de mine erlell8ibe formé de deux éléments bottés téloaccpiqonen% et actionné par un fluide nous pression*
La fig.1 est une vue en coupe axiale du premier mode de réalisation de cet étançon à l'état initial.
La tig.2 est une vue semblable à la précédente montrant le môme mode
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de réalisation, main en supposant que ltétançon ne trouve dans une phase ulté- rieure au cours de la mise en charge.
Les figs.,3 et 4 sont deux vues semblables aux précédentes, montrant en
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coupe axiale le deuxième mode de réalisation de cet étançon dans des conclitîons de charge différentes des deux chambrée de pression*
La fig.5 est de même une vue en coupe axiale du troisième mode de
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réalisation# en supposant que la deuxième chambre de pression est déchargée.
La fig.6 est une vue en élévation avec coupe partielle correspondant à la fig.5 mais en supposant que la deuxième chambre de pression est remplie.
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L'élément inférieur 10 de l'étançon est cylindrique et pourvu d'une femelle 11 formant socle* il porte à son extrémité supérieure des glissières 12 de glidage de l'élément supérieur 13 de cet étançon, qui tome une tige de piston creuse. C'est snr cet élément supérieur 13 que se trouve la plaque de tê- te fermant chapeau 14. A la partie inférieure de l'élément supérieur 13 de l'étançon se trouve un élargissement 15 qui coulisse à la manière d'un piston contre la paroi interne de l'élément externe 10 et dont l'étanchéité cet assurée par rapport à cette paroi par une garniture 16 montée dans un anneau de maintien 17. Ltespace intérieur 26 de l'élément supérieur 13 de l'étançon constitue le réservoir de l'huile formant fluide sous pression.
Suivant la construction qui eat représentée par les fige.1 et 2, un tube 23 qui plonge dans le réservoir 26 communique par un clapet de retenue 24 avec un autre tube 25 qui traverse le piston 15 et auquel est relié un tuyau souple 29. Ce dernier eet guidé à travers un alésage du piston flottant 32 et établit la communication avec la chambre 27 remplie d'huile.
Le piston flottant 32 porte par son prolongement supérieur en forme de pot contre la paroi interne de l'élément externe 10 de l'étançon et entoure la seconde chambre de fluide sous pression 28 qui, dans la position que montre la fig.1, ne supporte pas de charge, tandis que dans la position représentée par la fig.2 elle est soumise à une charge. Une garniture dtétanchéiti 30 logée dans la paroi du pot isole la première chambre de pression 27 de la deuxième chambre de pression 28. Qnsad la chambre 28 n'est pas en pression, la paroi du pot vient porter contre l'arête inférieure du piston 15. Par contre, lorsque la chambre 28 est soumise à la pression, ces deux organes s'écartent l'un de l'autre.
Dans la paroi de l'émément supérieur 13 de l'étançon est engagé un bottier de raccordement 18 duquel part un conduit vertical 21a traversant le réservoir 26 et le piston 15, de façon à desservir la chambre interne 28 déli- mitée par le piston mobile 32. Un bout de tube 20a débouche dans l'espace d'air qui se trouve au-dessus de la réserve d'huile du réservoir 26. Le conduit 25 déjà mentionné est relié au boisseau ou carter 22 qui renferme, d'une part, un clapet de surpression et, d'autre part, un clapet de dépilage actionné à la main.
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Si l'un de ces clapets agit, la chambre 27 subit une détente, et le liquide nous pression qui s'écoule en passant par le tuyan 29 et le tube 25 se détend par le tube 31 dans le réservoir 26.
Sur le bottier de raccordement 18 peut être montée une pièce d'accou- plement 19 pourvue à la fois d'un raccord obturable 20 pour l'air comprime et d'un racoord obturable 21 pour l'eau.
Comme déjà mentionné dans le préambule, la fig.1 montre une position de l'étançon de mine pour laquelle une certaine surpression règne dans la chambre 27. Cette surpression est produite du fait qu'après le montage de lapièoe d'ac- couplement 19 de l'air comprimé pénètre par le bout de tube 20a. Il en résulte que l'huile qui se trouve dans le réservoir 26 est soumise à la pression de l'air comprimé et est refoulée hors du réservoir en passant par le tube 23, le clapet de retenue 24, le tube 25 et le tuyau 29, pour gagner la chambre 27.
Lorsque la pression s'élève, le piston mobile 32 et avec lui le piston 15 sont soulevés, de sorte que l'élément supérieur 13 de l'étançon monte assez haut pour que la plaque de tête 14 vienne porter fermement contre le toit du chantier.
Pour augmenter cette force d'application de l'étalon de mine qui cor- respond sensiblement à la pression de pose, on commande on on inverse alors la pièce d'accouplement 19 de façon que de l'eau sous pression arrivant par le conduit 21 s'engouffre dans le tube 21a. La pression qui règne dans la ohambre 28 est par conséquent augmentée, de sorte que le piston 15 se soulève à l'écart du bord du pot 32 (voir la fig.2). Nais corne de l'huile ne peut pas s'échapper de la chambre de pression 27 puisqu'elle est obturée par le clapet de retenue 24, la pression s'élève dans cette chambre 27 par suite de l'action exercée par le piston mobile 32. Il en résulte que l'élément supérieur de l'étançon est appliqué avec une pression beauooup plus forte contre le toit du chantier minier.
La pression qui règne dans le conduit d'eau sous pression 21 détermine donc la mise en charge de l'étançon. On a donc la certitude que tous le élançons de construc- tion analogue alimentés par la mime conduite d'eau sous pression sont appliqués contre le toit avec la même force.
Dans le bottier de raccordement 18 se trouve un robinet d'arrêt. Si ce
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robinet est ouvert, l'eau. nous pression s'écoule vers l'extérieur hors de la deuxième chambre de pression 28, en empruntant le conduit 21a. C'est- ainsi que le dépilage de l'étançon se produit. Il suffit, en règle générale, que l'élément supérieur 13 de l'étançon soit abaissé comme il vient d'être dit pour pouvoir effectuer le dépilage. Si l'on veut que l'élément supérieur 13 de l'étançon descende davantage, on actionne le clapet de dépilage qui est prévu dans le carter ou boisseau 22.
L'huile sous pression s'écoule alors gors de la première chambre de pression 27 en passant par les conduite 29 et 25 et par le tube d'écoulement 31, pour gagner le réservoir 26.
Suivant la variante de réalisation qui est représentée par les figa.3 et 4, le piston flottant 32 porte sur sa face supérieure une tige 33 à l'extré- mité de laquelle est monté un organe de guidage cylindrique 34. Cette tige de piéton 33 traverse le fond de l'élément interne de l'étançon et elle cet guidée longitudinalement par son organe de gaidage 34 dana un renflement 37 du tube 25, dans une mesure limitée dans le sens axial. Le piston 32 et ma tige 33 sont munie ici d'un orifice 35 les traversant de part en part, qui assure la communi- cation du réservoir 26 avec la chambre de pression 27.
Dans sa position la plus haute par rapport à l'élément supérieur de l'étançon, le piéton mobile 32 porte contre un embout annulaire 36 de cet élément de létançon. Dans cette position$ l'évidement délimite par l'embout annulaire 36 constitue la chambre da pression 28.
Suivant cette construction telle que la montrent les fige.3 et 4, une plaque est encastrée dana l'émettent supérieur de l'étançon. Cette plaque oonsti-. tue non seulement le bottier 18 d'admission des fluides sous pression (air et eau) mais elle sert de logement aux autres clapets de dépilage et de surpression.
Un orifice traversant ce plateau assure la communication entre les compartiments supérieur et intérieur délimités dans le réservoir 26 par cette plaque formant cloison. Pour le rente, le fonctionnement de l'étançon présentant cette construc- tion est le même que celui de l'étançon représenté dans les fige.1 et 2.
Suivant la construction de l'étançon que montrent les fige-5 et 6, 1 t élément intérieur 10, qui est oylindrique, est muni d'une semelle 11 et porte
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à son extrémité supérieure des glissières 12 pour le guidage de l'élément supé- rieur 13 de l'étangon. La plaque d'obturation inférieure 15 de l'élément supé- rieur de l'étançon coulisse ici encore à la manière d'un piston dans le cylin- dre 10. Une plaque 40 montée dans l'élément supérieur cylindrique 13 de l'étan- gon supporte les raccorda pour le passage des fluides sono pression et les boî- tiers renfermant les clapets. Une plaque 60 obture à sa partie supérieure l'élé- ment 13 de l'étançon.
Cette plaque 60 est pourvue d'un embout ou bossage supé- rieur 59. A l'intérieur de 1'dament supérieur de l'étançon sont ménagées les deux chambres cylindriques 26 et 39 qui forment les réservoirs contenant le flui- de sous pression (de préférence de l'huile) qui agit dans la première chambre de pression 27 et qui communiquent par un conduit vertical 41 traversant la plaque 40.lu-dessus du niveau de l'huile, il démettre dans les réservoirs un espace d'air 51. Un tube 42 traverse axialement la partie de l'élément supérieur de l'étang= tarant le réservoir 26.
L'espace 43 de ce tube communique à sa partie inférieure avec la chambra de pression 27 et à sa partie supérieure avec un clapet de surpression 52 logé dans la plaque 40.
La particularité de la construction représentée par les figs.5 et 6 réside dans oe fait que la tête 14 de l'étançon, affectant la forme d'une cou- ronne à doigta saillante 61, comporte un prolongement intérieur 53 en forme de pot qui a'engage sur la partie supérieure du cylindre 13 et qui constitue la seconde chambre de pression 54. Cette dernière a donc une hauteur minimum si l'embout 59 porte contre la plaque ou tête 14 formant chapeau. La paroi cylin- drique de la chambre de pression 54 est garnie d'un revêtement 55 en caoutchouc fixe par vulcanisation, d'une part, contre la face supérieure de la plaque 60 et, d'antre part, contre la face inférieure de la tête 14 de l'étangon.
Grâce au tuyau souple 20 de l'air comprime franchissant le robinet 46 peut gagner par le tube 47 l'espace 51. De l'eau sous pression peut être in- troduite, par le tuyau scuple 21/et grâce au robinet 49 et au conduit 50, en passant par le clapet de retenue 56, l'alésage 57 du tube 58 traversant concen- triquement le réservoir supérieur 39 et les conduite de répartition 48 qui se trouvent dans les organes 59 et 60 et qui aboutissent il. la seconde chambre de pression 54. Entre le réservoir 26 et la chambre de pression 27 existe une
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communication obturable par un clapet de retenue 24.
La pose d'un semblable étançon de mine est effectuée de la manière suivante:le robinet 46 étant ouvert, on fait arriver de l'air comprima dans l'espace 51, de sorte que l'huile subit la poussée de cet air dans les réser- voire 26 et 39. Ceci suffit pour faire cesser le blocage exercé par le clapet de retenne 24 et pour oharger ainsi la chambre de pression 27. Il s'ensuit que l'élément supérieur 13 de l'étançon se soulève et entratne sa tête 14 au moyen de l'embout 59 jusqu'à ce que les doigts 61 viennent porter contre le toit du chantier en cours d'exploitation. Ceci termine le processus de sortie de l'élé- ment supérieur de l'étançon et marque le début de aa mise en charge à la pres- sion de pose.
Ce résultat est atteint en faisant arriver par le tuyau souple 21 de l'ean sous pression, qui pénètre de la manière décrite dana l'espace 54, de aorte que la tête 14 de l'étançon est soulevée et amenée par e xemple dans la position représenté* par la fig.6. Le revêtement 55 subit également une mise en tension. Si un soulèverent trop prononce de la tête 14 de l'étançon se produit, une chaîne 62 montée sur sa face inférieure ouvre un clapet 63, ce qui permet à l'eau sous pression de s'écouler, de sorte que la tête de l'étançon ne peut pas se soulever davantage.
La pression de liquide qui règne dana la seconde chasbre de pression 5 4 après la mite en charge c'est également propagée, par suite de la liaison positi- ve qui est établie par le mur et le toit du chantier, la tête 14 de l'étançon et les cylindres 10 et 13, à l'huile qui se trouve dans la chambre de pression 27 si, pendant le fonctionnement de l'étançon, la pression qui est exercée sur lui atteint une valeur supérieure à celle correspondant an réglage du clapet de surpression 52. Il en résulte que celui-ci réagit et que l'huile s'échappant hors de la chambre 27 reflue par l'orifice 43 et le conduit de communication 44 dans le réservoir 26.
Dans cet étançon, le liquide qui se trouve dans la chambre de pression 54 ne subit pas de détente grâce à un clapet de surpression particu- lier si de fortes charges viennent à se produire. Cela n'est d'ailleurs pas nécessaire puisque, par suite de la décharge de la chambre de pression 27 par l'intermédiaire du clapet 52, la pression qui règne dans la chambre ou l'espace 54 tombe également à la valeur à laquelle la chambre 27 a été ramenée au moyen du clapet 52.
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Si l'étsnçon doit être déplacé, en manoeuvre le olapet 45 de passage de l'eau sous pression, qui a une grande section droite. Il en résulte que l'eau sous pression s'échappe hors de la chambre 54 et que.la tête 14 de l'étan- çon descend rapidement jusqu'à oe qu'elle vienne porter contre la butée 59. Sa descente suffit en règle générale pour permettre le dépilage de l'étançon. Si, par contre, cette descente n'est pas suffisante, il faut en ouvrant le clapet
52, laisser s'écouler du liquide sous pression (huile) hors de la chambre de pression 27 et vers le réservoir 26, jusqu'à ce que le piston 15 et aveo lui l'élément supérieur 13 de l'étançon s'affaissent et que la tête 14 de l'étançon soit libérée dans une mesure suffisante.
Les détails de construction de ce dispositif de soutènement peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences mécaniques.