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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.