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NE MO-1 R,3 . Dri. SC RI PT 1 P déposé à l'appui d'une-demande de B R s v 3 ce D' 1 N V :EJ lT T l 0 'N
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Auguste GOIT2<BOI, "Dispositif effondreur pour étançons" L'invention se rapporte aux moyens mis en oeuvre
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pour dégager ..e.a récupérer intacts les étançons et, d'une manière générale, toute pièce soumiseà une sollicitation de compression et, cela, sans altérer ou enlever la dite sollicitation. Ces conditions se rencontrent dans de nombreuses situations de l'indus- trie et de la construction, mais plus généralement dans les travaux des exploitations minières. Le soutènement des galeries s'effectue communément par des boisages dans lesquels les étan- gons jouent un rôle prépondérant. Ceux-ci ont, très longtemps, été exclusivement formés de tronçons de bois dit "bois de mine", coupés, par avance,à des longueurs standard.
Leur bas prix de revient et leur conservation très précaire à, l'usage ont fait que leur réemploi est aléatoire. Ils sont enlevés par traction directe sur leur pied ou par destruction pure et simple. Le souci
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de la récupération, en vue du réemploi, a pris naissance avec l'introduction dans les exploitations houillères des étançons métalliques. Ce souci est encore plus grand avec les étançons en béton fretté révélés par le Demandeur dans le brevet belge N 457 047, non seulement à raison de leurs hautes qualités de résistance et de leur comportement sous les charges les plus lourdes rencontrées dans les travaux miniers, mais'aussi à cause de leur prix de revient sensiblement plus élevé que celui des étançons, en bois.
D'autre part, à raison des efforts considé- rables auxquels les étançons en béton fretté peuvent résister et par lesquels ils sontdonc sollicités, il n'est pas suffisant de les faire reposer sur des simples sabots à plans inclinés, comme cela se pratique dans certains cas.
L'invention concerne un dispositif effondreur pour tout genre d'étancon ou pièces équivalentes, en toute matière soumissà toute sollicitation de compression, mais plus spécia- lement pour. des étançons en béton fretté soumis à de fortes pressions.
Ce dispositif est essentiellement caractérisé par la superposition de deux supports dont la surface de contact est courbe.
En vue d'atteindre et d'assurer l'immobilisation stable de la. pièce supérieure sur la pièce inférieure, il faut - mais il suffit - que, le dispositif étant chargé, la somme totale des forces de frottement entre ces deux pièces soit égale ou supérieure à la. somme totale des efforts de glissement.
Moyennant cette considération,on pourra avec facili- té tracer toute courbe satisfaisante selon les cas d'application.
Dans une forme préférée de réalisation, la surface de 'contact entre les deux pièces formant l'effondreur ,est une surface cylindrique continue dans laquelle une partie est par- faiteinent symétrique par rapport au plan passant par 1*axe de la dite surface'cylindrique et parallèle à la résultante des efforts de compression sollicitant l'effondreur. Dans.cette
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zone de la surface cylindrique, les efforts de glissement et de frottement sont exactement équilibrés. Il suffit, dès lors, de profiler judicieusement l'autre partie de la surface cylind.ri- que de contact, en sorte que, dans cette partie, la somme des efforts de frottement soit égale ou supérieure'à la somme des efforts de glissement. Or, cette condition est aisée à remplir.
Il suffit de choisir 'très judicieusement les angles Ó et ss qui sous-tendent,' respectivement, la partie symétrique et la partie asymétrique de la surface courbe par rapport au plan passant par l'axe de la dite surface courbe et parallèle à la résultante des efforts de compression sollicitant-l'effondreur.
Ces angles sont faciles à établir exclusivement en fonction du coefficient de frottement (f) des deux surfaces courbes en contact, cette relation étant d'ailleurs absolument indépendante et de la charge de compression et du rayon de la courbe* il en rés'ulte, ipso facto, que, pour des matériaux identiques, on peut automatiquement réaliser des dispositifs effondreurs plus petits ou plus grands que celui qui a été déterminé dans un cas concrét donné en prenant simplement des courbes homothétiques de celle adoptée dans le dit cas concret.
En effet, si, - schéma de la fi- gure 1 - on considère deux pièces P et P', respectivement fixe et mobile en contact par la surface courbe S ; unecharge de compression Q sollicitant les pièces superposées dans lé eens de la flèche F; la surface courbe S comme unesurface cylindrique de rayon R, dont la projection de l'axe est en C et la position de la dite courbe S par rapport au plan de projection CA telle . qu'elle présente deux zones AB et AB' parfaitement symétriques sous-tendues par les angles +Óet -Ó, tandis que la, zone
BD sous-tendue par l'angle ss est asymétriquement disposée par rapport à la zone BB'; on constate qu'en un point quelconque
E de la surface courbe de contact S, la sollicitation, composan- te de la charge globale 0 , est fonction directe de celle-ci et - de l'angle de la courbe au 'point considéré:
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Or, la force dp, en chaque point de la courbe, se décompose en une force rsdiale ou normale dN et une force tangentielle dT Liais, à son tour, la composante normale dN fait naître une force tangentielle de frottement f. dN dans laquelle f. est le coefficient de frottement entre les' surfaces en contact S dane les conditions du moment.
Mais la pièce supérieure P1 est mobile et elle se trouve soumise a. l'action de deux couples agissant en sens opposé l'un de l'autre. En effet, la réaction de frottement f,dN. donne naissance au couple positif R.F.dN autour de l'axe de projection C, tandis que la composante, tangentielle dTy donne automatiquement naissance au couple négatif R.dT .
Ces deux couples antagonistes se développent tout le long de la surface de contact DB. Ils sont parfaitement équilibrés dans les deux zones symétriques AB et AB'. Il suffit donc de satisfaire a la relation algébrique:
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(lui par développement simple donne
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et l'on voit que cette relation est totalement indépendante de la charge (Q) et du rayon R de la surface de contact S.
On pourra donc bien, très aisément, pour chaque valeur de (f) déterminer la valeur des. angles" et ss.
En prtique, il sera fait en sorte que les efforts de frottement soient supérieurs aux efforts de glissement, afin d'atteindre toute la sécurité exigible et surtout exigée dans les travaux miniers. Lais on approchera autant que permis de l'égalité en vue de faciliter la deuxième condition de l'effondreur qui,
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non seulement doit être de bonne stabilité/mais doit permettre -l'effondrement provoqué de la pièce qu'il supporte. Il suffira donc, conformément à l'invention, d'introduire opportunément des efforts tangentiels supplémentaires, en sorte de rompre 1?équili- bre de la pièce mobile supérieure et de l'amener à glisser 'sur la pièce fixe sous-jacente.
Ce mouvement est facilité par la sollicitation même de l'étançon qui s'incline légèrement et augmente de ce.fait les composantes tangentielles au détriment des composantes normales, c'est-à-dire des efforts de frottement.
Dès lors, le dispositifeffondreur se réalise d'une manière très simple, puisque la surface courbe de contact for- mant l'élément essentiel de l'invention, peut se déterminer d'une manière simple. On pourra évidemment combiner les deux pièces P et P', respectivement fixe et mobile, d.e manières très différentes, ce qui permet d'ailleurs de réaliser d.es appareils de différents modèles correctement appropriés à l'application envisagée. ,
A simple titre indicatif, sans aucun caractère res- trictif pour la mise en oeuvre de l'invention, un mode préféré d'exécution est décrit en détail ci.,après avec référence aux figures 2 et' suivantes, dans lesquelles: la figure 2 est une croupe longitudinale par un ef- fondreur en position normale ou de soutien;
la figure 3 est.une coupe longitudinale par le même appareil en action, c'est-à-dirependant l'effondrement; la figure 4 est une vue de face de l'appareil; les figures 5 et 6 schématisent très sommairement l'appareil, respectivement en position normale et en action et les mouvements relatifs des 'éléments mobiles.'
Selon les figures 2, 3 et 4, l'effondreur, objet de l'invention, est réalisé d'une manière simple de la manière suivante:
La pièce fixe inférieure est formée par une solide base 1 en forme de U dont les flasques latéraux 2,3 sont, en
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leur partie supérieure réunis par un pont 4. La surface supérieu- re 5 de ce dernier est courbe et satisfait aux conditions - énoncées précédemment - auxquelles doivent souscrire les surfaces de contact des deux pièces essentielles constitutives de l'appa- reil.
Ce pont est pourvu d'une lumière médiane longitudinale 6 dans laquelle s'engage normalement la partie supérieure d'un pêne 7 guidé entre les deux flasques et 3 et par l'entretoise
8. Ce pêne est refoulé en permanence vers sa position haute, c'est- à-dire sa position active ou de blocage par un ressort à bou- din 9 dûment guidé par les protubérances cylindriques 10 et
11 venues d'atelier, respectivement avec la base 1 et le pêne
7. Ce dernier, dans sa position haute, vient s'engager sur% une certaine profondeur dans la rainure longitudinale 12 de la pièce supérieure mobile 13 dont la surface courbe inférieure 14 e'applique parfaitement sur la surface,supérieure 5 de la pièce fixe.
Par cet artifice, on peut donc établir la position des surfaces courbes de contact, de manière à approcher de très près l'égalité entre la somme totale des efforts de frottement et la somme totale des efforts de glissement, la sécuritéavant l'effondrage étant ga.rantie par ce verrouillage temporaire.
Lors de l'effondrage, il suffit de faire disparaître cette sécurité en faisant s'effacer le pêne 7; la pièce mobile
13 étant alors dans une position d'équilibre instable, il suffit, pour la faire glisser le long de la pièce fixe sous-jacente d'in- troduire des efforts de glissement supplémentaires sans augmen- ter en conséquence les efforts de frottement.' Cette condition est atteinte, en l'occurrence, par le même outil qui efface le pêne 7.
En effet, il suffit d'introduire entre la face inférieure du pont 4 et la face supérieure du tablier du pêne 7 le bout
15 d'un fleuret 16 sur lequel on pousse en même temps que l'on provoque un effet de percussion répété, afin de dégager tout d'abord le pêne 7 de la rainure 12, ensuite de vainare l'iner- tie de la pièce mobile supérieure 13 et, enfin, de faire glisser
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celle-ci:-le long de la surface'courbe 5 de la pièce mobil'e dégageant ainsi le pied de l'étançon, lequel choit et peut donc être ainsi récupéré.
Le glissement du support mobile 13 se trouve facilité par le,fait que sa face supérieure, au droit de l'arête antérieure setrouve légèrement arrondie, en sorte qu'aucun/effort dangereux de coincement entre l'effondreur et l'étançon ne se produise lors du déplacement dudit support mo- , bile)13. ' L'effondreur remplit donc ainsi toutes'les condi- tions de stabilité et à la fois de mobilité requises. Par sa conception, il peut être construit d'une manière très compacte et très résistante n'offrant pratiquement aucune partie dangereu- se. On peut évidemment compléter les éléments essentiels susdécrits par des accessoires remplissant exclusivement des fonctions secondaires.
Par exemple, le suppart B pourra utilement être re- lié à l'une des parties 'fixes de la pièce de base par une chaînette 17. Par ce moyen simple, tous les éléments constituant l'effondreur se trouvent donc solidarisés lés uns aux autres ce qui est très'favorable dans le pratique notamment pour la récupération de l'effondreus complet après la chute de la pièce 'qu'il supportait, chute qui. s'accompagne généralement d'ébou- lements de la partie correspondante dé la galerie. Dans les sys- tèmes à plan incliné connue les pièces. sont: séparées' l'une de l'autre et se trouvent éparses après l'effondrement.
Le .fleuret 16 présentera une longueur suffisante pour pouvoir agir très efficacement sur l'effondreur, La tige du'fleuret ne doit pas nécessairement être rectiligne, Elle pourra être profilée de toute manière appropriée pour favoriser son utilisation quelles que soient les conditions de travail et plus particu- lièrement la position de l'ouvrier par rapport à l'effondreur.
Celui-ci pourra évidemment être construit selon tout format et en toute matière adéquate.
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NE MO-1 R, 3. Dri. SC RI PT 1 P filed in support of a request from B R s v 3 ce D '1 N V: EJ lT T l 0' N
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Auguste GOIT2 <BOI, "Collapsing device for props" The invention relates to the means used
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to release ..e.a recover intact the props and, in general, any part subjected to a compressive stress and, this, without altering or removing said stress. These conditions are found in many industrial and construction situations, but more generally in the work of mining operations. The galleries are generally supported by woodwork in which the ponds play a predominant role. These have, for a very long time, been exclusively formed from sections of wood known as "mine timber", cut in advance to standard lengths.
Their low cost price and their very precarious conservation in use have meant that their reuse is uncertain. They are removed by direct pulling on their feet or by outright destruction. Concern
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recovery, with a view to reuse, began with the introduction into coal mines of metal props. This concern is even greater with the shrink-wrapped concrete props disclosed by the Applicant in Belgian patent N 457 047, not only because of their high strength qualities and their behavior under the heaviest loads encountered in mining work, but also because of their cost price appreciably higher than that of the wooden props.
On the other hand, because of the considerable stresses which the shrouded concrete props can resist and by which they are therefore stressed, it is not sufficient to make them rest on simple shoes with inclined planes, as is the practice in certain cases.
The invention relates to a collapsing device for any type of stanchion or equivalent parts, in any material subject to any compressive stress, but more specifically for. shrink-wrapped concrete props subjected to high pressures.
This device is essentially characterized by the superposition of two supports whose contact surface is curved.
In order to achieve and ensure the stable immobilization of the. upper part on the lower part, it is necessary - but it is sufficient - that, the device being loaded, the total sum of the friction forces between these two parts is equal to or greater than. total sum of the sliding forces.
With this consideration, any satisfactory curve can easily be drawn according to the application cases.
In a preferred embodiment, the contact surface between the two pieces forming the collector is a continuous cylindrical surface in which a part is perfectly symmetrical with respect to the plane passing through the axis of said cylindrical surface. and parallel to the resultant of the compressive forces soliciting the collapse. In this
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area of the cylindrical surface, the sliding and friction forces are exactly balanced. It suffices, therefore, to judiciously profile the other part of the cylind.ric contact surface, so that, in this part, the sum of the friction forces is equal to or greater than the sum of the sliding forces. . However, this condition is easy to fulfill.
It suffices to choose 'very judiciously the angles Ó and ss which underlie,' respectively, the symmetrical part and the asymmetric part of the curved surface with respect to the plane passing through the axis of said curved surface and parallel to the resultant compressive forces soliciting the collector.
These angles are easy to establish exclusively as a function of the coefficient of friction (f) of the two curved surfaces in contact, this relation being moreover absolutely independent of the compressive load and of the radius of the curve * it results, ipso facto, that, for identical materials, one can automatically produce collapsing devices smaller or larger than that which has been determined in a given concrete case by simply taking curves homothetic to that adopted in the said concrete case.
Indeed, if, - diagram of FIG. 1 - one considers two parts P and P ', respectively fixed and mobile in contact by the curved surface S; a compression load Q urging the superimposed parts in the direction of the arrow F; the curved surface S as a cylindrical surface of radius R, whose axis projection is at C and the position of said curve S with respect to the projection plane CA such. that it presents two perfectly symmetrical zones AB and AB 'subtended by the angles + Óand -Ó, while the, zone
BD subtended by the angle ss is asymmetrically disposed with respect to the area BB '; we see that at any point
E of the curved contact surface S, the stress, component of the overall load 0, is a direct function of this and - of the angle of the curve at the point considered:
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However, the force dp, at each point of the curve, breaks down into a rsdial or normal force dN and a tangential force dT Liais, in turn, the normal component dN gives rise to a tangential friction force f. dN in which f. is the coefficient of friction between the surfaces in contact S under the conditions of the moment.
But the upper part P1 is mobile and it is subjected to. the action of two couples acting in opposite directions from each other. Indeed, the friction reaction f, dN. gives rise to the positive torque R.F.dN around the projection axis C, while the tangential component dTy automatically gives rise to the negative torque R.dT.
These two antagonistic couples develop all along the DB contact surface. They are perfectly balanced in the two symmetrical zones AB and AB '. It is therefore sufficient to satisfy the algebraic relation:
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(him by simple expansion gives
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and we see that this relation is totally independent of the load (Q) and of the radius R of the contact surface S.
We can therefore, very easily, for each value of (f) determine the value of. angles "and ss.
In practice, it will be ensured that the friction forces are greater than the sliding forces, in order to achieve all the safety required and especially required in mining work. But we will approach equality as much as possible in order to facilitate the second condition of the collapse which,
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not only must be of good stability / but must allow the collapse caused by the part which it supports. It will therefore suffice, in accordance with the invention, to appropriately introduce additional tangential forces, so as to break the balance of the upper movable part and cause it to slide on the underlying fixed part.
This movement is facilitated by the very stress of the prop which tilts slightly and thereby increases the tangential components to the detriment of the normal components, that is to say the friction forces.
Consequently, the collapsing device is produced in a very simple manner, since the curved contact surface forming the essential element of the invention can be determined in a simple manner. We can obviously combine the two parts P and P ', respectively fixed and mobile, d.e very different ways, which also allows d.es devices of different models correctly appropriate to the intended application. ,
By way of indication only, without any restrictive character for the implementation of the invention, a preferred embodiment is described in detail below, with reference to FIGS. 2 and 'following, in which: FIG. 2 is a longitudinal croup by a crusher in the normal or support position;
Figure 3 is a longitudinal section through the same apparatus in action, that is to say during collapse; Figure 4 is a front view of the apparatus; Figures 5 and 6 very briefly schematize the apparatus, respectively in the normal position and in action and the relative movements of the 'movable elements.'
According to Figures 2, 3 and 4, the collector, object of the invention, is produced in a simple manner as follows:
The lower fixed part is formed by a solid base 1 in the shape of a U, the side flanges 2, 3 are, in
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their upper part joined by a bridge 4. The upper surface 5 of the latter is curved and satisfies the conditions - stated previously - to which the contact surfaces of the two essential constituent parts of the apparatus must subscribe.
This bridge is provided with a longitudinal median slot 6 in which normally engages the upper part of a bolt 7 guided between the two flanges and 3 and by the spacer
8. This bolt is forced permanently towards its upper position, that is to say its active or locking position by a coil spring 9 duly guided by the cylindrical protuberances 10 and
11 from the workshop, respectively with base 1 and bolt
7. The latter, in its high position, engages over a certain depth in the longitudinal groove 12 of the upper movable part 13, the lower curved surface 14 of which is perfectly applied to the upper surface 5 of the fixed part. .
By this artifice, we can therefore establish the position of the curved contact surfaces, so as to approach very closely the equality between the total sum of the friction forces and the total sum of the sliding forces, the safety before the collapse being ga . covered by this temporary locking.
During collapse, it suffices to remove this safety by making the bolt 7 retract; the moving part
13 then being in an unstable equilibrium position, in order to slide it along the underlying fixed part, it suffices to introduce additional sliding forces without consequently increasing the frictional forces. This condition is achieved, in this case, by the same tool which clears the bolt 7.
Indeed, it suffices to introduce between the lower face of the bridge 4 and the upper face of the deck of the bolt 7 the end
15 of a foil 16 on which one pushes at the same time as one causes a repeated percussion effect, in order to first release the bolt 7 from the groove 12, then to overcome the inertia of the part upper mobile 13 and, finally, to slide
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the latter: along the curved surface 5 of the movable part thus freeing the foot of the prop, which falls and can therefore be recovered.
The sliding of the movable support 13 is facilitated by the fact that its upper face, to the right of the anterior edge is slightly rounded, so that no dangerous jamming force between the collector and the prop occurs. when moving said mobile support) 13. The collector thus fulfills all the conditions of stability and at the same time of mobility required. By design, it can be built in a very compact and very strong way, offering hardly any dangerous part. The essential elements described above can obviously be supplemented by accessories which exclusively fulfill secondary functions.
For example, the support B could usefully be connected to one of the fixed parts of the base part by a chain 17. By this simple means, all the elements constituting the collapsing device are therefore secured to each other. which is very 'favorable in practice in particular for the recovery of the complete collapse after the fall of the part' which it supported, which fall. is generally accompanied by landslides of the corresponding part of the gallery. In systems with an inclined plane known the parts. are: separated from each other and are found scattered after collapse.
The .fleuret 16 will be of sufficient length to be able to act very effectively on the collapser, The flower stem does not necessarily have to be straight, It can be profiled in any suitable manner to promote its use whatever the working conditions and more particularly the position of the worker in relation to the collector.
This can obviously be built in any format and in any suitable material.