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" Etançon de mine en acier, formé de deux éléments." Demande de brevet déposée en France le 8 juillet 1948 Demande de brevet d'addition déposée en France le 9 avril 1949.
Etant donné que la pose des étançons de mine, dépend de la force du mineur, il n'était pas possible jusqu'à présent d'augmenter la charge dite de coincement au delà d'un niveau déterminé. Cette opération est fonction de la force du mineur chargé de la pose de l'étançon et cette raison suffit pour ren- dre inévitables les différences de résistance à la charge des différents étançons. De plus, dans un étançon agissant unique- ment par friction, la pénétration de l'élément supérieur n'en- traîne aucune augmentation de la charge absorbée. Les étançons de ce genre portent environ 10 tonnes et comme les surfaces de coincement produisent un frottement fer sur fer, la descente de
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de l'élément supérieur entraîne même une réduction de 50% en- viron de la résistance à la charge.
Pour obtenir une augmentation de la résistance, il est nécessaire d'augmenter l'adhérence entre les surfaces de freinage. On l'obtient en utilisant des éléments supérieurs en forme de coin. En effet, la pénétration de l'élément supé- rieur exige dans ce cas non seulement un travail de frottement, mais également un travail de déformation. Mais un étançon de ce genre n'assure une augmentation de la résistance que lors- que l'élément supérieur a été enfoncé assez loin dans le dis- positif de verrouillage.
Il existe également des étançons dont la résistance est déjà relativement importante pour une profondeur de péné- tration moindre. Dans ce cas, l'élément supérieur, qui présen- te alors des faces parallèles, est accouplé par friction à un sabot entraîné sur une longueur déterminée au cours de la pé- nétration de l'élément supérieur et qui, grâce à sa conforma- tion en coin, fournit le travail de déformation pendant ce dé- placement relativement faible. Lorsque le sabot est immobilisé, ces étançons agissent alors uniquement par friction et sont donc protégés contre les surcharges. L'utilisation de garnitu- res à grand coefficient de frottement en métal non ferreux per- met d'éviter la diminution de la résistance de charge au cours de la pénétration de l'élément supérieur.
Mais leur fonctionne- ment dépend beaucoup du contrôle des conditions de frottement sur les différentes surfaces de glissement. En l'espèce, il est nécessaire de maintenir une différence de frottement uni- forme sur certaines surfaces.
Alors que, dans les étançons connus jusqu'à présent, la résistance à la charge est uniquement fonction de la force que peut appliquer le mineur, ou n'est augmentée que par la pé- nétration de l'élément supérieur sous la pression du toit en voie d'affaissement, le but de la présente invention est d'ob- tenir dès le début, c'est-à-dire immédiatement après la pose ,
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de l'étançon, une résistance plusieurs fois supérieure à celle qu'on a pu jusqu'à présent obtenir avec des étançons à friction.
A cet effet, on utilise suivant l'invention un dispositif de coincement qui, alors que l'élément supérieur est librement obile, reçoit une tension supérieure à la tension nécessaire à l'obtention de la résistance désirée, en combinaison avec le frottement produit entre les surfaces de freinage. On prévoit en même temps des dispositifs auxiliaires dont la manoeuvre, au cours de la pose de l'étançon, permet de réduire la tension du dispositif de coincement pour la faire agir sur l'élément supérieur.
Un étançon de ce genre présente le grand avantage que sa charge nominale est indépendante de la force que peut appli- quer le mineur, et il permet également de remédier à l'inconvé- nient des étançons connus, dans lesquels l'augmentation de la résistance au delà de la charge de coincement dépend du con- trôle des conditions de frottement dans le mécanisme du dispo- sitif de verrouillage. D'autre part, pour ménager le toit, il est avantageux que l'étançon puisse opposer sa pleine résistance immédiatement après la pose, pour supprimer l'affaissement par pénétration des étançons connus, qui était jusqu'ici nécessaire à l'obtention de la résistance nominale.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on utilise, de préférence, un collier de coincement qui prend appui sur l'élé- ment inférieur de l'étançon et qui est élastiqueent élargi par un dispositif de blocage tant que l'élément supérieur est libre- ment mobile. Il est alors soumis à une tension supérieure à la tension de fonctionnement, et il est libéré par le dispositif de blocage pendant la pose. Il serre ensuite l'élément supérieur avec une force telle que, grâce à la friction d'accouplement qui lui est propre, l'étançon puisse ensuite résister à la pleine charge. Lors du dépilage, le collier de coincement est de nou- veau élargi à l'aide du dispositif de blocage, ce qui augmente également sa tension, et l'élément supérieur de l'étançon est de nouveau libéré.
Il y a lieu de veiller à ce que les tensions
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restent au-dessous de la limite d'élasticité, même lorsque l'élargissement du collier atteint son maximum. Pour obtenir des contraintes élastiques uniformes dans le collier de coin- cement, la partie de son pourtour soumise à ces contraintes est conformée en support à résistance uniforme, la section transversale étant à cet effet progressivement augmentée en direction du point diamétralement opposé à l'ouverture, et ce de telle manière que le même couple de flexion se présente dans toutes les sections radiales.
Lorsque le dispositif est combi- né avec un élément supérieur tubulaire par exemple, cet agen- cement permet d'appliquer le collier de coincement uniformément sur tous les points du pourtour pour l'obtention d'une force de coincement uniforme, tandis que le collier lui-même maintient sa forme circulaire au cours de l'élargissement.
Le collier de coincement peut agir directement sur l'élément supérieur de l'étançon, mais on peut également inter- caler des sabots de freinage spéciaux. Dans ce cas, on peut mu- nir les sabots de garnitures à grand coefficient de frottement.
Pour obtenir la même force de coincement malgré l'usure, on pré- voit suivant l'invention un ou plusieurs sabots en forme de coin, réglables dans le sens vertical, l'agencement étant alors tel que les coins puissent descendre sous l'action de leur propre poids, ou que leur pénétration dans le dispositif de verrouilla- ge soit assurée par des ressorts lorsque l'étançon est desserré.
L'angle du coin est alors choisi par rapport au frottement pro- duit par ses surfaces de friction, de manière qu'il ne. soit pas entraîné par le déplacement de l'élément supérieur pénétrant dans l'élément inférieur sous l'action de la charge. La poussée des ressorts est choisie suffisamment faible pour que l'élément supérieur soit toujours maintenu pendant le dépilage, et que cet élément ne soit dégagé que par un soulèvement du coin. Pour la pose de l'étançon, le coin présente cet avantage qu'il reste automatiquement dans sa position pendant l'extension de l'élément supérieur, et que le mineur peut donc disposer de ses deux mains pour l'exécution d'autres opérations.
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Les sabots de freinage, interposés entre le collier de coincement et l'élément supérieur de l'étançon présentent une face postérieure incurvée en fonction du diamètre intérieur du collier de coincement, afin que le contact soit parfaitement assuré même sur ce côté pour une transmission irréprochable de la pression. Lorsqu'on prévoit plusieurs sabota de freinage, ils sont répartis par paires et symétriquement par rapport à l'ouverture du collier recevant le dispositif de blocage.
Le collier de coincement peut être soudé à l'élément inférieur, de préférence cvlindrique, de l'étançon, ou à une fourrure circulaire de cet élément, sur la moitié diamétrale- ment opposée au dispositif de blocage. Aux extrémités de la sou- dure, on pratique dans l'élément inférieur des fentes verticales de façon que l'extrémité supérieure de cet élément inférieur por- tant le collier de coincement puisse suivre les déformations élastique de ce dernier.
Le dispositif de blocage du collier de coincement peut être constitué par un coin réglable, guidé dans des gâches spé- ciales de la fente qui écarte les extrémités de ce collier. Un dispositif de blocage particulièrement approprié est constitué par une came rotative, interposée entre les extrémités du collier ou des branches de prolongement de celui-ci, et dont les deux faces présentent des rampes hélicoïdales coopérant avec des rampes correspondantes ménagées sur les branches du collier.
Ces dernières rampes peuvent être prévues sur des butées ne pou- vant pas tourner et encastrées éventuellement dans des logements des extrémités du collier ou des branches de prolongement de ce collier.
Des formes d'exécution données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins ci-annexés, dans les- quels:
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La fig. la est une vue en coupe verticale, suivant la ligne a-a de la fig. ld, d'un étançon suivant l'invention.
La fig. lb est une vue en élévation de l'étançon, pri- se dans le sens de la flèche b de la fige la.
La fig. lc est une vue en élévation, avec uoupe par- tielle suivant la ligne III-III de la fig.ld du dispositif de blocage.
La fig. ld est une vue en plan du collier de coincement, avec coupe horizontale partielle au niveau de la face supérieure de ce collier.
La fig. 2a est une vue en élévation latérale d'un étançon dans lequel le collier de serrage repose sur des supports solidaires de l'élément inférieur.
La fig. 2b est une vue partielle de face de ce même étançon.
La fig.2c est une vue en plan de l'étançon, avec coupe horizontale suivant la ligne c-c de la fig.2.
La fig. 2d est une vue sur la face inférieure du col- lier de serrage élastique.
La fig. 2e est une vue en plan avec coupe partielle des supports de l'élément inférieur de l'étançon.
La fig. 3a est une vue de face d'un dispositif de verrouillage comportant deux colliers de serrage superposés.
La fig.3b est une vue de profil en élévation, de ce même dispositif de verrouillage.
La fig.3c est une vue en plan du collier de serrage, avec coupe suivant la ligne c-c de la fig. 3a.
La fig.4a est une vue en coupe horizontale d'un dis- positif de verrouillage à deux colliers concentriques.
La fig.4b est une vue en coupe similaire d'un dispo- sitif de verrouillage comportant deux colliers de serrage agen- cés d'une manière un peu différente.
La fig.5a est une vue de face d'un dispositif de ver- rouillage à collier hélicoïdal.
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La fig.5b est une vue de profil de ce dispositif.
La fig.5c est une vue en coupe axiale dans un plan parallèle au plan de la fig.5a.
La fig. 5d est une vue en plan du manchon annulaire, avec coupe suivant la ligne d-d de la fig.5a.
La fig.5e montre le collier développé.
La fig.6a est une vue de face d'un dispositif de ver- rouillage comportant un collier de serrage agissant sur l'extré- mité supérieure fendue de l'élément inférieur de l'étançon.
La fig.6b est une vue en coupe axiale dans un plan perpendiculaire au plan de la fig.6a.
La fi.6c est une vue en plan du dispositif de ver- rouillage avec coupe par un plan horizontal suivant la ligne c-c de la fig.6a.
La fig.7a est une vue de face d'un dispositif de ver- rouillage comportant un coin annulaire interposé entre le collier et l'étançon.
La fig.7b est une vue en coupe axiale dans un plan perpendiculaire au plan de la fig.7a.
L'élément inférieur 1 et le pied 2 de l'étançon sont cylindriques, tandis que l'élément supérieur est constitué par un profilé en I présentant des ailes 3 et une âme 4. A l'extré- mité supérieure de l'élément supérieur est fixée la couronne 5.
Dans l'étançon suivant l'invention, l'organe essentiel du dispo- sitif de verrouillage est constitué par le collier de coincement 6, qui peut par exemple recevoir une section transversale en U.
La partie de ce collier opposée à l'ouverture est soudée à l'élé- ment inférieur. La soudure commence au droit des fentes 7 (fig.lb ) La section du collier va en croissant en direction du point dia- métralement opposé à l'ouverture.
L'effet de coincement du collier est obtenu à l'aide de sabots de freinage 8 et 9 munis de garnitures de friction 5 et 54 qui agissent sur l'âme 4 de l'élément supérieur. Le sabot 8 présente des talons 57 et 58. Le talon 58 est engagé dans une
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ouverture pratiquée dans l'élément inférieur de l'étançon. Les sabots 9 présentent des talons 59 et 60. Le but de ces talons est de retenir les sabots dans le collier de coincement lorsque l'étançon est desserré, pour éviter leur perte.
Le sabot 9 est constitué par un coin dont la section diminue de haut en bas. Il s'appuie contre une butée 55 également en forme de coin qui fait partie du collier de coincement. Ce sabot 9 est constamment rappelé vers le bas par un ressort rela- tivement faible 56.
Le dispositif de blocage comporte des butées 61, repré- sentées en élévation sur la fig. le et encastrées dans des loge- ments formés par des nervures 62 rapportées sur les faces supé- rieure et inférieure des branches du collier de coincement. Sur les faces en regard l'une de l'autre, les butées 61 présentent des rampes dont l'inclinaison est indiquée par le développement de la fig.lf. Entre ces butées est montée sur un tourillon 65 une came de blocage rotative 63 munie de cornes 64. On peut ré- aliser un réglage de précision du dispositif de blocage en in- sérant des plaquettes de faible épaisseur entre les butées 61 et le collier de coincement 6.
Le fonctionnement de l'étançon suivant l'invention ré- sulte du fait que le collier de coincement est plus ou moins ouvert suivant la position de la came 63. A partir d'une certai- ne ouverture, le collier libère les sabots de freinage, et on peut déplacer à volonté l'élément supérieur de l'étançon. Le collier est alors plus fortement tendu que lorsqu'il agit sur l'élément supérieur. La pose de l'étançon a lieu dans cette po- sition du collier de coincement. Lors de l'extension de l'élément supérieur, celui-ci est maintenu par le sabot de freinage en forme de coin 9. La charge de pose ayant été appliquée à l'étan- çon à l'aide d'un dispositif approprié quelconque, on fait tour- ner la came 63 de façon à libérer le collier de coincement qui agit alors sur les sabots de freinage 8 et 9 et, par conséquent, sur l'élément supérieur de l'étançon.
La came elle-même est alors
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soustraite au serrage élastique du collier, et peut tourner librement sur son tourillon. Pour le dépilage, on fait tourner la came 63 dans le sens opposé. Le collier est de nouveau ou- vert et séparé des sabots de freinage. Grâce à la présence du sabot en forme de coin 9, l'élément supérieur de l'étançon ne peut s'enfoncer brusquement. et élément n'est libéré que lorsqu' on soulève le coin 9, et il peut ensuite pénétrer dans l'élément inférieur. Par ailleurs, le sabot en forme de coin 9 sert égale- ment au rattrapage de l'usure, et maintient toujours uniforme la force exercée par le collier sur l'élément supérieur. On fait tourner la came en assénant des coups de marteau sur les cornes 64.
Pour le dépilage à distance, il est possible de fixer un levier de prolongement sur l'une des cornes et d'agir sur ce le- vier à l'aide d'un câble ou d'une chaîne. L'agencement peut être tel que l'étançon dégagé puisse être retiré du champ de dépilage, à l'aide du câble ou de la chaîne.
Ainsi que l'indique la fig. 1d, la partie du collier 6 soudée à l'élément inférieur de l'étançon présente une section qui va en croissant entre les sabots et le point diamétralement opposé à l'ouverture du collier. Cette partie du collier fait office de ressort et chaque section radiale doit présenter le même couple de flexion. Par contre, les extrémités du collier, entre les sabots de freinage et le point d'attaque du dispositif de blocage, doivent être aussi rigides que possible. Ces parties du collier font office de leviers grce auxquels l'élargissement du collier n'exige que la moitié de la force avec laquelle ce collier agit sur l'élément supérieur par l'intermédiaire des sa- bots de freinage.
Dans les étançons destinés à supporter des charges plus faibles, on peut utiliser un élément supérieur tubulaire cylin- driaue et le collier de coincement peut agir directement sur cet élément, éventuellement par l'intermédiaire d'une garniture à haut coefficient de frottement interposée entre le collier et l'élément supérieur.
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Ici également, le collier de coincement est réalisé de façon que son épaisseur augmente à partir des fentes vers la partie opposée.
Cette réalisation présente le grand avantage de per- mettre au collier de conserver sa forme annulaire pour n'importe que dégré d'ouverture et dans ce cas l'effort de coincement se reparti uniformément sur toute la périphérie de l'élément supé- rieur. Jusqu'à présent l'emploi d'un élément supérieur cvlindri- que n'était pas possible à cause de la difficulté de répartir uniformément les efforts.
La présente invention, permettant l'emploi de tels élément supérieurs cylindriques, permet une économie de poids et facilite la construction des étançons qui se composent de très peu de parties séparées.
Pour réunir le collier de serrage aux autres pièces de l'étançon, afin qu'il ne puisse se détacher et se perdre, le dit collier repose suivant la présente invention sur l'élé- ment inférieur, et il est maintenu dans des supports, prévus sur cet élément au-dessous de ce collier et répartis sur le pourtour avec des intervalles tels que le collier, muni de ta- lons à griffes, puisse être inséré de haut en bas entre les supports et engagé par ses talons dans ceux-ci par un mouvement de rotation autour de l'axe de l'étançon. Les évidements des supports et les talons peuvent présenter des rampes obliques agencées de manière telle que le mouvement de rotation du col- lier produise un blocage par coincement.
Si le collier est main- tenu dans cette position par un dispositif de blocage, il est rendu solidaire de l'élément inférieur et ne peu se perdre.
Pour l'ouverture du collier et pour sa contraction, on utilise simplement un coin qu'on fait pénétrer à force et verticalement dans la fente de ce collier.
Lorsqu'il s'agit de desserrer l'étançon, on ouvre le collier en enfonçant le coin, de façon que ce collier soit ten- du au delà de la tension de travail. Par contre, pour la mise
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en place de l'étançon, on dégage le coin, ce qui permet au col- lier de s'appliquer contre l'élément supérieur tubulaire. Après un recul déterminé, le collier présente encore sa tension propre, suffisante pour coincer l'élément supérieur avec une force qui, compte tenu de la friction, suffit pour assurer à l'étançon la résistance à la charge désirée.
Suivant la présente invention, de la manière décrite ci-après, la course du coin est limitée par des butées pour évi- ter qu'après usure des garnitures de freinage du collier de ser- rage, ce dernier n'exécute, lors du dégagement du coin, une course supérieure à la course prédéterminée avant de s'appliquer contre l'élément supérieur et par conséquent ne s'y appuie qu'a- vec une force insuffisante.
Lors du déblocage du coin, le collier de serrage s'ap- plique fortement sur le pourtour de l'élément supérieur. Dès que cette position est atteinte, un déplacement supplémentaire du coin le dégage immédiatement et complètement. Les limites du déplacement du coin sont donc déterminées de telle manière qu'il ne puisse plus se déplacer que de quelques millimètres dans le sens du déblocage dès que le collier touche l'élément supérieur, pour être ensuite complètement dégagé. Or, s'il s'est produit une usure au point de serrage de l'élément supérieur, le collier ne touche pas encore l'élément supérieur lorsque le coin est arrêté par la butée qui limite sa course.
Au contraire, le coin reste serré dans le collier, et le mineur reconnait à ce fait que l'étançon ne possède pas encore la résistance prescrite à la charge, c'est-à-dire qu'il doit être changé. La limitation de la course peut être assurée par un talon prévu sur le coin de manoeuvre, et par une butée devant être soudée sur l'élément inférieur après l'assemblage de l'étançon. De cette façon, on peut également déterminer la position exacte de la butée par un essai préalable. En même temps, on empêche ainsi la perte du coin de manoeuvre.
La nouvelle réalisation de l'étançon de mine présente
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une importance particulière comme élément de soutènement dans les cas où il s'agit d'absorber des pressions relativement faibles du toit et où le poids d'étançons tels que ceux uti- lisés pour le soutènement définitif en cas de gisement horizon- tal n'entre pas en considération. Il s'agit dans le présent cas de l'utilisation d'un étançon faisant office d'étançon de sou- tènement avancé et de soutènement définitif pour un gisement en pente.
Alors qu'on adopte pour l'étançon de soutènement avan- cé une charge nominale de 8 tonnes, on doit prévoir des charges nominales de 10 et 12 tonnes pour un étançon de gisement en for- te pente. Pour qu'il soit possible de satisfaire à des conditions de travail variable avec des étançons constitués par des éléments d'un modèle autant que possible unique, il est préférable, pour la fabrication en grande quantité, de pouvoir utiliser un même profilé aussi bien pour l'élément supérieur que pour l'élément inférieur, et d'assurer les différentes résistances à la charge par changement ou modification du collier de serrage.
On atteint ce but d'une manière particulièrement simple suivant une autre caractéristique de la présente invention en utilisant non pas un seul collier, mais éventuellement plusieurs colliers produisant séparément ou ensemble la pression de coincement.
Par exemple, on peut superposer plusieurs colliers coaxiaux. Ceux-ci peuvent avoir la même hauteur et produire la même pression de coincement. Mais ils peuvent également fournir des pressions de coincement progressivement différentes. Les fen- tes de plusieurs colliers peuvent être exactement superposées, et le serrage ou le desserrage des colliers peut avoir lieu à l'aide d'un même coin engagé dans ces fentes alignées. Au lieu de faire pénétrer le coin de haut en bas, la position la plus basse étant alors celle de la plus grande tension des colliers et correspondant par conséquent à la position desserrée de l'é- tançon, on peut également, et de préférence, orienter l'extrémi- té de plus grande section du coin vers le bas. Dans ce cas, le
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coin occupe sa position inférieure après la mise en place de l'étançon.
Il ne peut donc pas être desserré par des fragments de roche ou d'autres objets tombant fortuitement sur le coin.
Lors de l'utilisation de plusieurs colliers on peut régler l'étançon sur une charge nominale plus ou moins élevée sans procéder à des modifications constructives. L'et étançon permet donc une adaptation particulièrement favorable.
Pour matérialiser le principe des colliers de serrage multiples, on peut également utiliser des colliers coaxiaux mais concentriques. Le collier extérieur peut alors être en contact parfait avec tous les points de la surface extérieure du collier intérieur, et renforcer uniformément la. pression de friction exer- cée par le collier intérieur sur l'étançon. Mais le collier ex- térieur peut également entourer librement le collier intérieur et n'agir que sur les branches délimitant la fente de ce collier intérieur. Dans le premier cas, on peut faire agir successive- ment deux coins pour le serrage et le desserrage des deux col- liers. Dans le deuxième cas, la mise sous tension du collier in- térieur, à l'aide d'un seul coin par exemple, produit également l'ouverture du collier extérieur.
Le degré d'écartement des branches du collier est pro- portionel à l'augmentation de la pression de coincement. Par rapport au dégré d'ouverture, l'augmentation de la pression de coincement est d'autant plus grande que le collier de serrage est plus court. On peut comparer sensiblement ces conditions à celle d'un effort de traction produit par un ressort de traction plus ou moins long. Un ressort de traction relativement court produit, pour un allongement plus court, la même force qu'un ressort plus long, de dimensions par ailleurs égales, pour un allongement plus important. Dans le ressort plus court, le rap- port entre l'allongement du ressort et la modification de sa force est supérieur à celui d'un ressort plus long.
Bien enten- du, les tolérances admissibles pour un ressort plus long sont plus grandes que pour un ressort plus court, même pour !les va-
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leurs différentes de cette force. Dans le cadre de la présente invention, ces points de vue peuvent conduire au remplacement du collier de serrage, formant presque une spire autour de l'é- lément supérieur de l'étançon, par des ressorts entourant l'élé- ment supérieur sous la forme de deux spires ou plus. A cet effet, on peut utiliser un ressort hélicoïdal. Dans ce cas, il faut, bien entendu, que le collier forme un support à résistance uni- forme le long de la partie périphérique soumise à une contrainte élastique, et ce par le fait que sa section transversale augmente progressivement depuis la fente jusque vers son milieu.
Dans un collier enroulé en hélice autour de l'élément supérieur de l'étançon, les branches commandées par le coin ne sont plus placées au même niveau. Pour le serrage d'un collier multiple de ce genre, il faut donc avoir recours à un artifice, en ce sens que le coin vertical utilisé pour le serrage présente une coulisse également verticale par laquelle il est guidé sur des broches fixées d'une manière quelconque à l'élément inférieur de l'étançon, de préférence sur un manchon qpécial prenant appui sur l'élément inférieur.
Tandis que, dans les réalisations décrites jusqu'ici, le collier élastique constituant l'élément essentiel du disposi- tif de verrouillage repose sur l'élément inférieur de l'étançon, on peut également imaginer une réalisation dans laquelle le col- lier élastique n'est pas serré directement sur l'élément supéri- eur, mais agit sur celui-ci par l'intermédiaire de l'extrémité supérieure de l'élément inférieur, cette extrémité supérieure de l'élément inférieur présentant, à cet effet, des fentes ver- ticales lui permettant de se dilater ou de se contracter radiale- ment sans opposer de résistance appréciable. Bien entendu, il est alors nécessaire de prévoir sur cette extrémité supérieure de l'élément inférieur des butées supérieures et inférieures empêchant tout déplacement du collier bers le haut ou vers le bas.
Dans ce cas, la garniture de friction est de préférence prévue entre l'extrémité fendue de l'élément inférieur et
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l'élément supérieur, et est rendue solidaire de l'extrémité supérieure de l'élément inférieur.
Dans les dispositifs de verrouillage d'étançons de mine compirtant des garnitures de friction, il est nécessaire de rattraper l'usure de ces garnitures. Dans l'étançon suivant la présente invention, une solution de ce problème consiste à prévoir, entre le collier de serrage élastique et l'élément su- périeur de l'étançon, une bague à section en.coin dont l'extré- mité la plus grosse est dirigée vers le haut, qui est entourée par le collier de serrage, et sur le pourtour croissant de bas en haut de laquelle ce collier s'adapte, étant donné que son épaisseur va en croissant de haut en bas. Un coin annulaire de ce type prend appui sur l'élément inférieur et présente des rebords supérieur et inférieur entre lesquels le collier de serrage, dont la hauteur est inférieure à la distance entre ces rebords, peut se déplacer axialement.
Le collier de serrage ou- vert et par conséquent desserré par enfoncement du coin annu laire tombe sur le rebord inférieur de ce dernier lorsque l'é- tançon est desserré. Lors du desserrage du coin annulaire, dont la section décroît dans ce cas de haut en bas, le collier est d'abord entraîné de bas en haut par le coin jusqu'à ce qu'il soit serré sur l'élément supérieur et le maintienne solidement.
L'usure de la garniture de friction a lieu par le fait que, lors du desserrage du coin, le collier est déplacé de bas en haut sur ce coin avant de serrer l'élément supérieur. De cette façon, l'action exercée sur le coin de serrage, action qui a lieu prin- cipalement pendant la mise en place de l'étançon, rattrape auto- matiquement tout usure qui pourrait se produire. Si la rampe du coin est orientée dans le sens opposé, il est, bien entendu, également nécessaire d'orienter dans le sens opposé l'inclinai- son de la. rampe entre le collier de serrage et sa surface d'appui.
Les garnitures de friction par l'intermédiaire des- quelles la surface intérieure du collier de serrage agit sur l'élément supérieur doivent être reliées au collier de telle
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manière qu'elles ne puissent pas s'échapper. A cet effet, elles sont encastrées, d'une manière en soi déjà connue, dans des logements pratiqués dans la paroi intérieure du collier de serrage. Afin que les garnitures de friction puissent partici- per aux mouvements d'ouverture et de fermeture du collier de serrage, le fond des logements du collier peut présenter des saillies en forme de crochets, autour desquelles on coule le métal des garnitures de friction. Ces saillies font alors of- fice d'éléments d'ancrage.
On peut prévoir le même agencement lorsque les garnitures de friction sont disposées, non pas sur la paroi intérieure du collier de serrage, mais sur la paroi intérieure de l'extrémité supérieure fendue de l'élément infé- rieur de l'éLançon.
L'utilisation du nouvel étançon aux endroits où il importe qu'il ait un faible poids, conduit à construire l'élé- ment supérieur aussi bien que l'élément inférieur, non pas en acier, mais en alliages de métaux légers, tandis qu'on envisage plus particulièrement des alliages d'acier pour les colliers de serrage par suite des contraintes élastiques élevées qui se dé- veloppent dans ces colliers. Dans tous les cas, la matière des garnitures de friction doit être telle qu'on utilise ainsi l'ac- tion conjointe des métaux choisis, frottant l'un sur l'autre.
L'étançon suivant la présente invention présente un grand avantage en ce sens qu'il est capable de résister à la totalité de la charge nominale immédiatement après sa mise en place. Alors que, dans les élançons existants de ce type, la charge nominale n'est atteinte qu'en fonction de l'effort exer- cé par l'ouvrier fermant le dispositif de verrouillage, en enfon- çant un coin par exemple à coups de marteau pendant la mise en place de l'étançon.
La tension du collier de serrage, suivant la présente invention, qui est plus élevée lorsque l'étançon est desserré, est réduite à la valeur correspondant à la charge nominale par desserrage complet du coin, c'est-à-dire que la pression de coincement nécessaire du dispositif de verrouillage
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est totalement indépendante des opérations exécutées par l'ou- vrier. Suivant la présente invention, on utilise le collier de serrage sous la forme d'une pièce étalonnée incorporée à l'étan- çon, et qui détermine donc avec certitude la résistance de l'é- tançon à la chare.
Etant donné que pour le desserrage de l'étançon il suffit d'ouvrir très faiblement le collier de serrage pour l'amener de la position de travail à la position de repos, l'an- gle du coin de manoeuvre peut être relativement faible, de sorte qu'il est possible, avec des efforts contrôlables, d'amener la tension du collier au delà de la tension de travail pour une course raisonnable du coin de commande.
Dans l'agencement que montrent les figs. 2a à 2e, l'élément inférieur 10 de l'étançon, de même que l'élément supérieur 11, portant la tête 12, sont constitués par des tubes cylindriques: A l'aide d'ergots 48, l'élément supérieur.11 est guidé dans l'élément inférieur de façon à ne pas pouvoir s'échap- per. e dispositif de verrouillage est constitué par un collier élastique 13, qui se coince de lui-même sur l'élément supérieur 11 par l'intermédiaire d'une garniture de friction 14, et qui présente aux extrémités de ses branches des griffes 19 entre lesquelles peut s'engager plus ou moins le coin de commande 20, en prise avec des rainures appropriées 21.
Lorsque le coin 20 est desserré, c'est-à-dire lorsqu'il est déplacé de bas en haut, la pression de serrage du collier 13 agit sur l'élément supérieur, qui peut ainsi résister à la charge nominale. Si le coin 20 est enfoncé de façon suffisante pour que le collier 13 se sépare de l'élément supérieur, celui-ci peut s'enfoncer dans l'élément in- férieur et l'étançon peut être retiré. Pour éviter la perte du coin 20 lors du desserrage, son extrémité inférieure présente un talon 49, qui est arrêté par la butée 22 de l'élément infé- rieur. La garniture de friction 14, qui peut être en métal re- lativement tendre, estmaintenue dans un logement du collier 13 par des ergots 50 en forme de crochets.
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Le collier 13 repose sur le bord supérieur de l'élément inférieur 10. Pour le relier à ce dernier, de façon qu'il ne puisse se perdre, le dit collier porte des griffes 15 qui s'engagent aans des rainures correspondantes des supports 16 soudées sur l'élément inférieur 10. Le collier est d'abord posé sur l'élément inférieur de façon que ses griffes 15 soient engagées dans les intervalles demeurant entre les supports, et on le fait tourner ensuite. Les griffes 15 s'engagent alors dans les rainures des supports 16, dont; la section diminue vers l'arrière. Il en résulte un serrage axial, et les griffes sont finalement arrêtées par les butées 17 des supports. A l'aide de la goupille 18 insérée dans des trous prévus à cet effet, on assure le blocage du collier.
Les figs. 3a à 3c représentent un dispositif de ver- rouillage dans lequel l'élément supérieur 11 porte plusieurs colliers de serrage, en l'espèce un collier supérieur 23 et un collier inférieur 24. La fig.3a indique qu'on peut superposer un troisième collier. Dans les branches en forme de griffes de tous les colliers sont pratiquées des rainures qui s'adaptent à la forme du coin de manoeuvre 25 utilisé dans ce cas. Le coin 25 de la réalisation des figs. a à 3c se distingue du coin 20 de la fig. 2a par le fait que son extrémité de section réduite est dirigée vers le haut.
Un talon 26 coopérant avec une butée 27 de l'élément inférieur 10 empêche le coin de s'échapper com- plètement. Cet agencement du coin présente l'avantage particulier que la chute de roches ou l'action d'autres efforts exercés de haut en bas ne puisse enfoncer le coin et desserrer fortuitement l'étançone.
Les figs. a à 3c ne montrent pas les organes empêchant tout déplacement vertical des colliers. La manoeuvre du disposi- tif de verrouillage par enfoncement ou retrait du coin 25 lors de l'utilisation de plusieurs colliers superposés a lieu comme si les colliers formaient un bloc. L'avantage de cet agencement
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réside dans le fait qu'il est possible de retirer ou d'ajouter un ou plusieurs colliers. On peut donc utiliser l'étançon pour des charges nominales plus ou moins élevées.
On peut également résoudre le même problème en utili- sant des paires de colliers non pas alignés axialement, mais dont l'un entoure l'autre, de la manière indiquée pour la réalisation que montrent les figs. 4a et 4b.
Dans l'agencement montré sur la fig. 4a, le collier intérieur 28 est complètement entouré par le collier extérieur 29.
Chacun des colliers est mmni d'un coin de commande 30 et 31. Lors de la mise en place de l'étançon, on desserre d'abord le coin 30 pour le coincement du collier 28 sur l'élément supérieur 11. Lors du desserrage consécutif du coin 31, le collier 29 s'applique sur le pourtour du collier 28, et celui-ci est ainsi serré con- tre l'élément supérieur avec une force correspondant non seule- ment à sa tension préalable propre, mais à la somme de celle-ci et ae celle du collier 29 qui agit sur le premier. Pour le des- serrage de l'étançon, on enfonce d'abord le coin 31, pour dé- charger le collier 28 de la pression exercée par le collier 29.
On enfonce ensuite le coin 30, pour ouvrir le collier 28 de fa- çon que l'élément supérieur 11 puisse descendre.
Dans l'agencement que montre la fig.4b, un intervalle est ménagé en permanence entre les colliers 28 et 29. Le collier 29 prend appui sontre des prolongements en forme de griffes 32 du collier 28, et entre ces griffes est engagé le coin 33. Lors- que celui-ci est enfoncé, le collier 29 est mis également sous tension et exerce une traction sur les branches 2, en augmen- tant ainsi la force de coincement propre au collier 28.
Les figs. 5a à 5e montrent de quelle manière on peut résoudre le problème qui consiste à faire agir sur l'élément supérieur un ressort aussi long que possible à la manière d'un collier de serrage. Un ressort 34; dont la section décroît progressivement en partant du milieu vers les extrémités, ainsi que l'indique le développement représenté sur la fig. 5e, est
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enroulé en spirale pour former une spire et demie autour de l'élément supérieur 11, et ses extrémités 35 et 36 s'appliquent contre le coin 37 à des hauteurs différentes. Afin que ce coin ne puisse pas s'incliner sous l'action de la pression de serrage du collier, il doit être guidé verticalement. A cet effet, il présente une coulisse longitudinale 38 par laquelle il glisse sur des broches 41.
Ces broches 41 doivent être agencées de telle manière qu'elles ne puissent codifier leur position par rapport à l'élément inférieur 10 pendant l'utilisation de l'étançon.
Elles sont portées extérieurement par le manchon formé par les deux pièces 39 et 40 et entourant le collier de serrage hélicoï- dal 34, dont les extrémités 35 et 36 sortent par les ouvertures 42 du manchon. Par ailleurs, le fonctionnement du collier héli- coïdal est le même que celui des colliers des réalisations dé- crites précédemment. Mais, grâce à la plus grande longueur du ressort, la déformation de celui-ci, qui est nécessaire pour obtenir une pression de coincement déterminée, est elle-même plus mportante. Le coin de manoeuvre 37 présente alors une pente moins forte ou plus longue que pour un collier ne formant qu'une spire autour de l'étançon.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, le collier peut également agir sur l'élément supérieur par l'extrémité su- périeure de l'élément inférieur, qui présente à cet effet des fentes verticales. Les figs. 6a à 6c représentent un agencement de ce genre. Le collier 13, qui est encore tendu ou ouvert par le coin 20 enfoncé entre les branches à griffes 19, n'agit pas directement sur l'élément supérieur 11, mais entoure l'extrémité supérieure de l'élément inférieur 10, dans laquelle sont pra- tiquées des fentes 51, tandis que des butées supérieures et in- férieures 44 empêchent le déplacement axial du collier.
Dans ce cas, la garniture de friction 43 est prévue sur la paroi interne de l'extrémité supérieure fendue de l'élément inférieur, et cet-
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te garniture est elle-même fendue. L'extrémité fendue sert à la transmission de la pression de coincement du collier 1 à l'élément supérieur 11, et assure en même temps entre le collier et l'élément inférieur une liaison empêchant tout déplacement axial.
Pour tenir compte de l'usure des garnitures de friction, et pour que le collier fournisse toujours la même charge nomina- le lors de la mise en place de l'étançon,.indépendamment de cette usure des garnitures, on peut utiliser un coin annulaire 46 interposé entre le collier et l'élément supérieur, tel que le montrent les figs. 7a et 7b. L'extrémité de forte section de ce coin annulaire est tournée vers le haut, et celui-ci présente en haut et en bas des rebords extérieurs 47 entre lesquels est engagé le collier 45, dont la surface intérieure épouse la forme du coin annulaire 46, c'est-à-dire que sa section diminue de bas en haut. e collier est mis sous tension par le coin 20 engagé entre les branches en forme de griffes 19. Le coin annulaire 46 présente des fentes longitudinales 52.
L'agencement de l'extré- mité supérieure de l'élément inférieur 10, présentant également des fentes longitudinales, est le même que celui montré sur les /en figs. 6a à 6c. Il est de même pour l'agencement de la garniture de friction 43 interposée entre l'extrémité fendue de l'élément inférieur et l'élément supérieur 11. Le coin annulaire 46 est rendu solidaire de l'élément inférieur 10, par exemple par sou- dure.
Lorsque le collier 45 est mis sous tension par enfonce- ment du coin 20, c'est-à-dire lorsque l'élément supérieur est desserré, le collier 45 descend sur le rebord inférieur 47 du coin annulaire 46. Si le coin de manoeuvre 20 est chassé de bas en haut, le collier 45 se déplace d'abord de bas en haut sur le coin annulaire jusqu'à ce qu'il soit suffisamment dégagé pour permettre au collier d'exercer sa pression de coincement. Ce dernier est ensuite immobilisé par son adhérence sur le coin annulaire 46.
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Il est possible de réaliser autrement l'idée géné- rale de la présente invention qui consiste essentiellement à réaliser un étançon de mine dans lequel les éléments inférieur et supérieur sont maintenus dans leur position respective uni- quement par friction, de façon telle qu'un dispositif à ressort servant au coincement de l'élément supérieur, agissant en co- opération avec la friction produite par les surfaces de frei- nage, produise la résistance à la charge désirée ; la libération de l'élément supérieur pouvant être réalisée en amenant le dis- positif à ressort à une tension plus élevée, ressortant du do- maine de la déformation élastique. Jusqu'à présent il a été décrit le cas d'un collier entourant l'élément extérieur et l'écrasant.
Il est cependant possible d'envisager le cas d'un collier placé à.l'intérieur de l'élément tubulaire et agissant de façon élastique de l'intérieur vers l'extérieur, de façon à appuyer et serrer cet élément tubulaire contre la face in- térieure de l'autre élément tubulaire. Au lieu d'un freinage extérieur, l'élément inférieur est soumis dans ce cas à un freinage intérieur. L'assemblage entre Isolément inférieur, l'élément supérieur et le collier de serrage peut se faire de différentes manières, mais dans tous les cas, le collier de serrage détendu occupera un espace plus grand que celui qu'il occupe lorsque le collier de serrage détendu s'appuie directe- ment ou indirectement contre l'élément inférieur. Pour libérer l'élément supérieur, le collier est resserré de façon à réduire sa périphérie.
Dans cette forme d'exécution le collier de serrage est maintenu grâce à un dispositif de serrage à ressort sous tension supérieure à celle de travail, c'est-à-dire qu'il occupera un espace plus petit, il est fixé, ainsi qu'il sera décrit plus loin, à l'élément supérieur et il peut, avec celui- ci, coulisser dans l'élément inférieur. Lors de la pose de l'é- tançon, la libération du dit dispositif de serrage à ressort permet au collier de serrage de se détendre et de serrer et maintenir les deux éléments de l'étançon. Le collier de ser-
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rage s'appuie alors sur l'élément inférieur avec une force telle que l'élément supérieur peut recevoir immédiatement la charge totale grâce à la capacité de freinage existant entre le collier de serrage et l'élément inférieur.
L'assemblage entre l'élément supérieur et le collier de serrage se fait, par exemple, en entourant le dit collier de serrage de crochets se trouvant à l'extrémité inférieure de l'élément supérieur ; dans ce cas, l'élément supérieur ou l'élément inférieur se pose simplement sur le collier de ser- rage. Il est également possible, par analogie avec l'exemple du collier de serrage extérieur décrit précédemment, de faire agir le collier de serrage intérieur de l'élément supérieur sur l'élément inférieur, en fendant l'extrémité inférieure de l'élément supérieur. Les surfaces de freinage se trouvent alors sur le coté extérieur de l'élément supérieur et appuyent sur la paroi intérieure de l'élément inférieur.
Revendications.
1.- Etançon de mine en acier, formé de deux élé- ments et agissant uniquement par friction, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif élastique pour le coincement de l'élément supérieur de l'étançon, qui coopère avec l'effet de frottement entre les surfaces de freinage pour fournir la résistance désirée à la charge, ce dispositif étent soumis à une tension plus élevée, entraînant une déformation élastique lorsque l'élément supérieur est desserré.
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"Steel mine prop, formed from two parts." Patent application filed in France on July 8, 1948 Patent application for addition filed in France on April 9, 1949.
Since the laying of the mine props depends on the strength of the miner, it was not possible until now to increase the so-called jamming load beyond a determined level. This operation depends on the strength of the miner in charge of laying the prop and this reason is enough to make inevitable the differences in load resistance of the different props. In addition, in a prop acting only by friction, the penetration of the upper element does not result in any increase in the load absorbed. The props of this kind carry around 10 tons and as the wedging surfaces produce iron-on-iron friction, the descent of
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of the upper element even results in a reduction of about 50% of the load resistance.
To achieve an increase in resistance, it is necessary to increase the grip between the braking surfaces. It is obtained by using upper wedge-shaped elements. Indeed, the penetration of the upper element requires in this case not only a work of friction, but also a work of deformation. However, such a prop only provides an increase in resistance when the upper element has been driven far enough into the locking device.
There are also props whose resistance is already relatively high for a shallower penetration depth. In this case, the upper element, which then has parallel faces, is coupled by friction to a shoe driven over a determined length during the penetration of the upper element and which, thanks to its conforma- corner, provides the work of deformation during this relatively small displacement. When the shoe is immobilized, these props then act only by friction and are therefore protected against overloads. The use of packings with a high coefficient of friction made of non-ferrous metal makes it possible to avoid the decrease in load resistance during penetration of the upper element.
But their operation depends very much on the control of the frictional conditions on the different sliding surfaces. In this case, it is necessary to maintain a uniform friction difference on certain surfaces.
Whereas, in the props known hitherto, the resistance to the load is only a function of the force which the miner can apply, or is only increased by the penetration of the upper element under the pressure of the roof. in the process of sagging, the aim of the present invention is to obtain from the start, that is to say immediately after installation,
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of the prop, a resistance several times greater than that which has hitherto been obtained with friction props.
For this purpose, according to the invention, a clamping device is used which, while the upper element is freely movable, receives a tension greater than the tension necessary to obtain the desired resistance, in combination with the friction produced between braking surfaces. At the same time, auxiliary devices are provided, the operation of which, during the installation of the prop, makes it possible to reduce the tension of the wedging device in order to make it act on the upper element.
A prop of this kind has the great advantage that its nominal load is independent of the force which the miner can apply, and it also allows to overcome the drawback of known props, in which the increase in resistance beyond the jamming load depends on the control of the frictional conditions in the mechanism of the locking device. On the other hand, to spare the roof, it is advantageous for the prop to be able to oppose its full resistance immediately after installation, in order to eliminate sagging by penetration of the known props, which was hitherto necessary to obtain the nominal resistance.
For the implementation of the invention, use is preferably made of a clamping collar which bears on the lower element of the prop and which is resiliently widened by a locking device as long as the upper element. is freely mobile. It is then subjected to a voltage greater than the operating voltage, and it is released by the locking device during installation. It then clamps the upper element with such force that, thanks to its own coupling friction, the prop can then withstand the full load. During unstacking, the clamping collar is widened again with the aid of the locking device, which also increases its tension, and the upper element of the prop is released again.
It should be ensured that the tensions
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remain below the yield strength even when collar widening is at its maximum. In order to obtain uniform elastic stresses in the clamping collar, the part of its periphery subjected to these stresses is formed as a support with uniform resistance, the cross section being for this purpose gradually increased towards the point diametrically opposite the opening. , and this in such a way that the same bending torque is present in all the radial sections.
When the device is combined with a tubular upper element, for example, this arrangement allows the clamping collar to be applied uniformly to all points of the periphery to obtain a uniform clamping force, while the clamp itself maintains its circular shape during enlargement.
The clamping collar can act directly on the upper element of the prop, but special brake shoes can also be inserted. In this case, the shoes can be fitted with linings with a high coefficient of friction.
To obtain the same wedging force despite wear, one or more wedge-shaped shoes, adjustable in the vertical direction, are provided according to the invention, the arrangement then being such that the wedges can descend under the action. of their own weight, or that their entry into the locking device is ensured by springs when the prop is loosened.
The angle of the wedge is then chosen with respect to the friction produced by its friction surfaces, so that it does not. or not driven by the movement of the upper element entering the lower element under the action of the load. The thrust of the springs is chosen sufficiently low so that the upper element is always maintained during unstacking, and that this element is released only by lifting the wedge. For the installation of the prop, the wedge has the advantage that it automatically remains in its position during the extension of the upper element, and that the miner can therefore have both hands for the execution of other operations. .
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The brake shoes, interposed between the clamping collar and the upper element of the strut have a curved rear face according to the inside diameter of the clamping collar, so that contact is perfectly assured even on this side for an irreproachable transmission pressure. When several brake shoes are provided, they are distributed in pairs and symmetrically with respect to the opening of the collar receiving the locking device.
The clamping collar can be welded to the lower element, preferably cylindrical, of the strut, or to a circular sleeve of this element, on the half diametrically opposite the locking device. At the ends of the weld, vertical slots are made in the lower element so that the upper end of this lower element carrying the clamping collar can follow the elastic deformations of the latter.
The locking device of the clamping collar can be constituted by an adjustable wedge, guided in special keepers of the slot which separates the ends of this collar. A particularly suitable locking device consists of a rotating cam, interposed between the ends of the collar or of the extension branches thereof, and the two faces of which have helical ramps cooperating with corresponding ramps formed on the branches of the collar.
These latter ramps can be provided on stops that cannot rotate and possibly embedded in housings in the ends of the collar or in the extension branches of this collar.
Embodiments given by way of non-limiting example are shown in the accompanying drawings, in which:
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Fig. la is a view in vertical section, taken along line a-a of FIG. ld, of a prop according to the invention.
Fig. lb is an elevational view of the prop, taken in the direction of arrow b of the pin la.
Fig. 1c is an elevational view, with a partial section taken along line III-III of fig.ld of the locking device.
Fig. ld is a plan view of the clamping collar, with partial horizontal section at the level of the upper face of this collar.
Fig. 2a is a side elevational view of a prop in which the clamp rests on supports integral with the lower element.
Fig. 2b is a partial front view of this same prop.
Fig. 2c is a plan view of the prop, with horizontal section taken along the line c-c in fig. 2.
Fig. 2d is a view of the underside of the elastic clamp.
Fig. 2e is a plan view with partial section of the supports of the lower element of the prop.
Fig. 3a is a front view of a locking device comprising two superimposed clamps.
Fig.3b is a side elevational view of the same locking device.
Fig. 3c is a plan view of the hose clamp, with section taken along line c-c of fig. 3a.
Fig. 4a is a horizontal sectional view of a locking device with two concentric collars.
Fig. 4b is a similar sectional view of a locking device having two clamps arranged in a somewhat different manner.
Fig. 5a is a front view of a helical collar locking device.
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Fig.5b is a side view of this device.
Fig.5c is an axial sectional view in a plane parallel to the plane of Fig.5a.
Fig. 5d is a plan view of the annular sleeve, with section taken along line d-d of fig.5a.
Fig. 5e shows the developed collar.
Fig. 6a is a front view of a locking device comprising a clamp acting on the upper split end of the lower element of the prop.
Fig.6b is an axial sectional view in a plane perpendicular to the plane of Fig.6a.
The fi.6c is a plan view of the locking device with section on a horizontal plane along the line c-c of fig.6a.
Fig. 7a is a front view of a locking device comprising an annular wedge interposed between the collar and the prop.
Fig.7b is an axial sectional view in a plane perpendicular to the plane of Fig.7a.
The lower element 1 and the foot 2 of the prop are cylindrical, while the upper element consists of an I-section having wings 3 and a web 4. At the upper end of the upper element the crown 5 is attached.
In the prop according to the invention, the essential member of the locking device is constituted by the clamping collar 6, which can for example receive a U-shaped cross section.
The part of this collar opposite the opening is welded to the lower element. The weld begins at the right of the slots 7 (fig.lb) The section of the collar increases in the direction of the point diametrically opposite the opening.
The clamping effect of the collar is obtained by means of brake shoes 8 and 9 provided with friction linings 5 and 54 which act on the web 4 of the upper element. The shoe 8 has heels 57 and 58. The heel 58 is engaged in a
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opening made in the lower element of the prop. The shoes 9 have heels 59 and 60. The purpose of these heels is to retain the shoes in the clamping collar when the prop is released, to prevent their loss.
The shoe 9 is formed by a wedge whose section decreases from top to bottom. It rests against a stop 55 also in the form of a wedge which is part of the clamping collar. This shoe 9 is constantly biased downwards by a relatively weak spring 56.
The locking device comprises stops 61, shown in elevation in FIG. le and embedded in housings formed by ribs 62 attached to the upper and lower faces of the branches of the clamping collar. On the faces facing one another, the stops 61 have ramps whose inclination is indicated by the development of fig.lf. Between these stops is mounted on a journal 65 a rotary locking cam 63 provided with horns 64. A fine adjustment of the locking device can be achieved by inserting thin plates between the stops 61 and the clamping collar. jam 6.
The operation of the prop according to the invention results from the fact that the clamping collar is more or less open depending on the position of the cam 63. From a certain opening, the collar releases the brake shoes. , and you can move the upper element of the prop at will. The collar is then more strongly tensioned than when it acts on the upper element. The prop is fitted in this position of the clamping collar. During the extension of the upper element, it is held by the wedge-shaped brake shoe 9. The laying load having been applied with the clamp using any suitable device. , the cam 63 is rotated so as to release the clamping collar which then acts on the brake shoes 8 and 9 and, consequently, on the upper element of the strut.
The cam itself is then
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subtracted from the elastic tightening of the collar, and can rotate freely on its journal. For unstacking, the cam 63 is rotated in the opposite direction. The collar is opened again and separated from the brake shoes. Thanks to the presence of the wedge-shaped shoe 9, the upper element of the prop cannot sink suddenly. and element is released only when the wedge 9 is lifted, and it can then enter the lower element. Furthermore, the wedge-shaped shoe 9 also serves to take up wear, and always keeps the force exerted by the collar on the upper element uniform. The cam is rotated by striking the horns with a hammer 64.
For remote unstacking, it is possible to fix an extension lever on one of the horns and to act on this lever using a cable or a chain. The arrangement may be such that the released prop can be removed from the unstacking field, using the cable or the chain.
As shown in fig. 1d, the part of the collar 6 welded to the lower element of the prop has a section which goes in crescent between the shoes and the point diametrically opposite to the opening of the collar. This part of the collar acts as a spring and each radial section must have the same bending torque. On the other hand, the ends of the collar, between the brake shoes and the point of attack of the locking device, must be as rigid as possible. These parts of the collar act as levers by virtue of which the widening of the collar requires only half the force with which this collar acts on the upper element by means of the brake shoes.
In props intended to withstand lower loads, a cylindrical tubular upper element can be used and the clamping collar can act directly on this element, possibly by means of a high friction coefficient gasket interposed between the collar and the top element.
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Here too, the clamping collar is made so that its thickness increases from the slits towards the opposite part.
This embodiment has the great advantage of allowing the collar to retain its annular shape for any degree of opening and in this case the wedging force is distributed uniformly over the entire periphery of the upper element. Until now the use of an upper cylindrical element was not possible because of the difficulty of distributing the forces uniformly.
The present invention, allowing the use of such cylindrical upper elements, allows a saving in weight and facilitates the construction of the props which consist of very few separate parts.
To join the clamp to the other parts of the prop, so that it cannot come loose and get lost, the said collar rests according to the present invention on the lower element, and it is held in supports, provided on this element below this collar and distributed around the periphery with intervals such that the collar, provided with claw heels, can be inserted from top to bottom between the supports and engaged by its heels in them by a rotational movement around the axis of the prop. The recesses in the supports and the heels may have oblique ramps arranged in such a way that the rotational movement of the collar produces a jamming blockage.
If the collar is held in this position by a locking device, it is made integral with the lower element and cannot be lost.
To open the collar and for its contraction, we simply use a wedge that is forced to penetrate vertically into the slot of this collar.
When it comes to loosening the prop, the collar is opened by driving in the wedge, so that this collar is tensioned beyond the working tension. On the other hand, for the setting
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in place of the prop, the wedge is released, which allows the collar to rest against the upper tubular element. After a determined recoil, the collar still has its own tension, sufficient to clamp the upper element with a force which, taking into account the friction, is sufficient to ensure the strut the resistance to the desired load.
According to the present invention, in the manner described below, the stroke of the wedge is limited by stops to prevent, after wear of the brake linings of the clamping collar, the latter does not execute, during disengagement. at the wedge, a stroke greater than the predetermined stroke before pressing against the upper element and consequently only pressing against it with insufficient force.
When unlocking the wedge, the clamp fits tightly around the perimeter of the upper element. As soon as this position is reached, further displacement of the wedge immediately and completely releases it. The limits of the movement of the wedge are therefore determined in such a way that it can no longer move more than a few millimeters in the direction of release as soon as the collar touches the upper element, in order to then be completely released. However, if there has been wear at the clamping point of the upper element, the collar does not yet touch the upper element when the wedge is stopped by the stop which limits its travel.
On the contrary, the wedge remains tight in the collar, and the miner recognizes by this fact that the prop does not yet have the prescribed resistance to the load, i.e. it must be changed. The stroke limitation can be ensured by a heel provided on the maneuvering wedge, and by a stop to be welded to the lower element after assembly of the prop. In this way, the exact position of the stop can also be determined by a preliminary test. At the same time, this prevents the loss of the wedge.
The new construction of the mine prop presents
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of particular importance as a supporting element in cases where it is a question of absorbing relatively low pressures from the roof and where the weight of props such as those used for the final support in the event of a horizontal deposit n ' not taken into consideration. In this case, it is the use of a prop serving as a prop for advanced support and definitive support for a sloping deposit.
Whereas a nominal load of 8 tonnes is adopted for the advanced support strut, nominal loads of 10 and 12 tonnes must be provided for a steeply sloping deposit strut. So that it is possible to satisfy variable working conditions with props made up of elements of as much as possible a single model, it is preferable, for manufacturing in large quantities, to be able to use the same profile as well for the upper element than for the lower element, and to ensure the different resistance to the load by changing or modifying the clamp.
This object is achieved in a particularly simple manner according to another characteristic of the present invention by using not a single collar, but possibly several collars producing separately or together the jamming pressure.
For example, we can superimpose several coaxial collars. These can be the same height and produce the same wedging pressure. But they can also provide progressively different jam pressures. The slits of several collars can be exactly superimposed, and the tightening or loosening of the collars can take place using the same wedge engaged in these aligned slots. Instead of making the wedge penetrate from top to bottom, the lowest position then being that of the greatest tension of the collars and corresponding consequently to the loosened position of the prop, it is also possible, and preferably, to face the end of the larger section from the corner down. In this case, the
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wedge occupies its lower position after placement of the prop.
Therefore, it cannot be loosened by rock fragments or other objects accidentally falling on the corner.
When using several clamps, the prop can be adjusted to a higher or lower nominal load without making any constructive modifications. The and prop therefore allows a particularly favorable adaptation.
To materialize the principle of multiple clamps, it is also possible to use coaxial but concentric clamps. The outer collar can then be in perfect contact with all points of the outer surface of the inner collar, and evenly reinforce it. friction pressure exerted by the inner collar on the prop. But the outer collar can also freely surround the inner collar and act only on the branches delimiting the slot of this inner collar. In the first case, two wedges can be made to act successively to tighten and loosen the two clamps. In the second case, the tensioning of the inner collar, using a single wedge for example, also produces the opening of the outer collar.
The degree of separation of the branches of the collar is proportional to the increase in the jamming pressure. Compared to the degree of opening, the increase in the jamming pressure is greater the shorter the clamping collar. These conditions can be compared substantially to that of a traction force produced by a traction spring of varying length. A relatively short tension spring produces the same force at shorter elongation as a longer spring of otherwise equal dimensions at greater elongation. In the shorter spring, the relationship between the extension of the spring and the change in its force is greater than that of a longer spring.
Of course, the permissible tolerances for a longer spring are greater than for a shorter spring, even for!
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their different from this force. In the context of the present invention, these points of view can lead to the replacement of the clamp, forming almost a coil around the upper element of the strut, by springs surrounding the upper element under the strut. form of two or more turns. For this purpose, a helical spring can be used. In this case, it is of course necessary that the collar form a uniform resistance support along the peripheral part subjected to an elastic stress, and this by the fact that its cross section gradually increases from the slot to its end. middle.
In a collar wound helically around the upper element of the prop, the branches controlled by the wedge are no longer placed at the same level. For the tightening of a multiple collar of this kind, it is therefore necessary to have recourse to an artifice, in the sense that the vertical wedge used for the tightening has a also vertical slide by which it is guided on pins fixed in a manner any to the lower element of the prop, preferably on a qpécial sleeve bearing on the lower element.
While, in the embodiments described so far, the elastic collar constituting the essential element of the locking device rests on the lower element of the strut, one can also imagine an embodiment in which the elastic collar n 'is not clamped directly on the upper element, but acts on the latter by means of the upper end of the lower element, this upper end of the lower element having, for this purpose, slots vertical allowing it to expand or contract radially without giving any appreciable resistance. Of course, it is then necessary to provide on this upper end of the lower element upper and lower stops preventing any movement of the collar bers up or down.
In this case, the friction lining is preferably provided between the slotted end of the lower element and
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the upper element, and is made integral with the upper end of the lower element.
In mine prop locking devices comprising friction linings, it is necessary to compensate for the wear of these linings. In the prop according to the present invention, a solution of this problem consists in providing, between the elastic clamping collar and the upper element of the prop, a ring with a wedge section, the end of which is larger is directed upwards, which is surrounded by the clamp, and on the periphery increasing from bottom to the top of which this collar fits, since its thickness is increasing from top to bottom. An annular wedge of this type bears on the lower element and has upper and lower flanges between which the clamping collar, the height of which is less than the distance between these flanges, can move axially.
The clamp, which is opened and therefore loosened by driving in the annular wedge, falls on the lower edge of the latter when the prop is loosened. When loosening the annular wedge, the section of which in this case decreases from top to bottom, the collar is first driven from bottom to top by the wedge until it is tight on the upper element and holds it solidly.
The wear of the friction lining takes place by the fact that, when loosening the wedge, the collar is moved up and down on this wedge before tightening the upper element. In this way, the action exerted on the clamping wedge, action which takes place mainly during the positioning of the prop, automatically compensates for any wear which may occur. If the ramp at the corner is directed in the opposite direction, it is, of course, also necessary to orient in the opposite direction the inclination of the. ramp between the clamp and its bearing surface.
The friction linings through which the inner surface of the clamping collar acts on the upper element must be connected to the collar of such
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way that they cannot escape. For this purpose, they are embedded, in a manner already known per se, in housings made in the inner wall of the clamp. In order for the friction linings to participate in the opening and closing movements of the clamp, the bottom of the housings of the collar may have hook-shaped projections, around which the metal of the friction linings is poured. These projections then act as anchoring elements.
The same arrangement can be provided when the friction linings are disposed, not on the inner wall of the clamp, but on the inner wall of the upper split end of the lower member of the sling.
The use of the new prop in places where it is important that it have a low weight, leads to construct the upper element as well as the lower element, not of steel, but of alloys of light metals, while Steel alloys are more particularly contemplated for hose clamps because of the high elastic stresses which develop in these clamps. In all cases, the material of the friction linings must be such that the combined action of the selected metals is thus used, rubbing against each other.
The prop according to the present invention has a great advantage in that it is able to withstand the entire nominal load immediately after its installation. Whereas, in existing slings of this type, the nominal load is only reached as a function of the force exerted by the worker closing the locking device, by driving a wedge, for example with blows of hammer while setting up the prop.
The tension of the clamp, according to the present invention, which is higher when the prop is loosened, is reduced to the value corresponding to the nominal load by fully loosening the wedge, that is to say the pressure of jamming of the locking device necessary
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is completely independent of the operations performed by the worker. According to the present invention, the clamp is used in the form of a calibrated part incorporated in the stanchion, and which therefore determines with certainty the resistance of the stanchion to chare.
Since it is sufficient to open the clamping collar very slightly for loosening the prop to bring it from the working position to the rest position, the angle of the maneuvering wedge can be relatively small, so that it is possible, with controllable efforts, to bring the tension of the collar beyond the working tension for a reasonable travel of the control wedge.
In the arrangement shown in figs. 2a to 2e, the lower element 10 of the prop, as well as the upper element 11, carrying the head 12, are formed by cylindrical tubes: Using lugs 48, the upper element. is guided in the lower element so that it cannot escape. he locking device is constituted by an elastic collar 13, which jams itself on the upper element 11 by means of a friction lining 14, and which has at the ends of its branches claws 19 between which can more or less engage the control wedge 20, engaging with suitable grooves 21.
When the wedge 20 is loosened, i.e. when it is moved up and down, the clamping pressure of the collar 13 acts on the upper member, which can thus withstand the rated load. If the wedge 20 is pushed in enough for the collar 13 to separate from the upper member, the latter can sink into the lower member and the prop can be removed. To avoid the loss of the wedge 20 during loosening, its lower end has a heel 49, which is stopped by the stop 22 of the lower element. The friction lining 14, which can be of relatively soft metal, is held in a housing of the collar 13 by lugs 50 in the form of hooks.
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The collar 13 rests on the upper edge of the lower element 10. To connect it to the latter, so that it cannot be lost, the said collar carries claws 15 which engage in the corresponding grooves of the supports 16. welded to the lower element 10. The collar is first placed on the lower element so that its claws 15 are engaged in the gaps remaining between the supports, and it is then rotated. The claws 15 then engage in the grooves of the supports 16, including; the section decreases towards the rear. This results in axial clamping, and the claws are finally stopped by the stops 17 of the supports. Using the pin 18 inserted in the holes provided for this purpose, the clamp is locked.
Figs. 3a to 3c represent a locking device in which the upper element 11 carries several clamps, in this case an upper collar 23 and a lower collar 24. FIG. 3a indicates that a third collar can be superimposed. . In the claw-shaped branches of all the collars there are grooves which adapt to the shape of the wedge 25 used in this case. The corner 25 of the embodiment of figs. a to 3c is distinguished from the corner 20 of FIG. 2a by the fact that its end of reduced section is directed upwards.
A heel 26 cooperating with a stop 27 of the lower element 10 prevents the wedge from escaping completely. This wedge arrangement has the particular advantage that falling rocks or the action of other forces exerted from top to bottom cannot drive the wedge and accidentally loosen the strut.
Figs. a to 3c do not show the components preventing any vertical displacement of the collars. The operation of the locking device by pushing in or withdrawing the wedge 25 when using several superimposed collars takes place as if the collars formed a block. The advantage of this arrangement
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lies in the fact that it is possible to remove or add one or more collars. The prop can therefore be used for more or less high nominal loads.
The same problem can also be solved by using pairs of collars which are not axially aligned, but one of which surrounds the other, as indicated for the embodiment shown in Figs. 4a and 4b.
In the arrangement shown in FIG. 4a, the inner collar 28 is completely surrounded by the outer collar 29.
Each of the collars is provided with a control wedge 30 and 31. When fitting the prop, the wedge 30 is first loosened for the clamp 28 to be wedged on the upper element 11. When loosening of the wedge 31, the collar 29 is applied on the periphery of the collar 28, and the latter is thus clamped against the upper element with a force corresponding not only to its own prior tension, but to the sum of the latter and ae that of the collar 29 which acts on the first. To loosen the strut, the wedge 31 is first pushed in, to release the collar 28 from the pressure exerted by the collar 29.
Wedge 30 is then pushed in to open collar 28 so that the upper element 11 can descend.
In the arrangement shown in fig.4b, a gap is permanently provided between the collars 28 and 29. The collar 29 is supported are extensions in the form of claws 32 of the collar 28, and between these claws is engaged the wedge 33 When the latter is pressed in, the collar 29 is also put under tension and exerts a traction on the branches 2, thus increasing the clamping force specific to the collar 28.
Figs. 5a to 5e show how one can solve the problem of making the upper element act as long as possible in the manner of a clamp. A spring 34; whose section gradually decreases starting from the middle towards the ends, as indicated by the development shown in FIG. 5th, is
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spirally wound to form a turn and a half around the upper element 11, and its ends 35 and 36 press against the wedge 37 at different heights. In order that this wedge cannot tilt under the action of the clamping pressure of the clamp, it must be guided vertically. For this purpose, it has a longitudinal slide 38 by which it slides on pins 41.
These pins 41 must be arranged in such a way that they cannot code their position relative to the lower element 10 during the use of the prop.
They are carried on the outside by the sleeve formed by the two parts 39 and 40 and surrounding the helical clamping collar 34, the ends 35 and 36 of which exit through the openings 42 of the sleeve. Furthermore, the operation of the helical collar is the same as that of the collars of the embodiments described above. But, thanks to the greater length of the spring, the deformation of the latter, which is necessary to obtain a determined clamping pressure, is itself greater. The maneuvering wedge 37 then has a less steep or longer slope than for a collar forming only one turn around the prop.
As indicated previously, the collar can also act on the upper element via the upper end of the lower element, which has vertical slots for this purpose. Figs. 6a to 6c show such an arrangement. The collar 13, which is still stretched or opened by the wedge 20 pressed between the claw branches 19, does not act directly on the upper element 11, but surrounds the upper end of the lower element 10, in which are slots 51, while upper and lower stops 44 prevent axial displacement of the collar.
In this case, the friction lining 43 is provided on the inner wall of the split upper end of the lower element, and this
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the trim itself is split. The split end serves to transmit the clamping pressure from the collar 1 to the upper element 11, and at the same time provides a connection between the collar and the lower element, preventing any axial displacement.
To take into account the wear of the friction linings, and so that the collar always provides the same nominal load during the installation of the prop, regardless of this wear of the linings, an annular wedge can be used. 46 interposed between the collar and the upper element, as shown in figs. 7a and 7b. The large section end of this annular wedge is turned upwards, and the latter has, at the top and at the bottom, outer edges 47 between which the collar 45 is engaged, the inner surface of which follows the shape of the annular wedge 46, that is, its section decreases from bottom to top. The collar is put under tension by the wedge 20 engaged between the claw-shaped branches 19. The annular wedge 46 has longitudinal slots 52.
The arrangement of the upper end of the lower element 10, also having longitudinal slots, is the same as that shown in Figs. 6a to 6c. It is the same for the arrangement of the friction lining 43 interposed between the split end of the lower element and the upper element 11. The annular wedge 46 is made integral with the lower element 10, for example by sou - tough.
When the collar 45 is energized by pushing in the wedge 20, that is, when the upper member is loosened, the collar 45 descends on the lower rim 47 of the ring wedge 46. If the operating wedge 20 is driven from the bottom up, the collar 45 first moves up and down on the annular wedge until it is clear enough to allow the collar to exert its wedging pressure. The latter is then immobilized by its adhesion on the annular wedge 46.
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It is possible to realize otherwise the general idea of the present invention which consists essentially of providing a mine prop in which the lower and upper members are held in their respective positions only by friction, such that a spring device for wedging the upper element, acting in co-operation with the friction produced by the braking surfaces, producing the desired resistance to the load; the release of the upper element can be achieved by bringing the spring device to a higher tension, coming out of the domain of elastic deformation. Until now, the case of a collar surrounding the outer element and crushing it has been described.
It is however possible to envisage the case of a collar placed inside the tubular element and acting resiliently from the inside to the outside, so as to press and clamp this tubular element against the face. interior of the other tubular element. Instead of external braking, the lower element in this case is subjected to internal braking. The assembly between Bottom Insulation, Top Element, and Hose Clamp can be done in a number of ways, but in any case, the relaxed hose clamp will occupy a larger space than it takes up when the hose clamp relaxed rests directly or indirectly against the lower element. To release the upper element, the collar is tightened so as to reduce its periphery.
In this embodiment the clamp is maintained by means of a spring clamping device under greater tension than the working one, that is to say that it will occupy a smaller space, it is fixed, as well as 'it will be described later, to the upper element and it can, with the latter, slide in the lower element. During the installation of the strut, the release of said spring clamping device allows the clamp to relax and to tighten and hold the two elements of the strut. The ser-
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The rage then relies on the lower element with such force that the upper element can immediately receive the full load thanks to the braking capacity existing between the clamp and the lower element.
The assembly between the upper element and the clamp is made, for example, by surrounding said clamping collar with hooks located at the lower end of the upper element; in this case, the upper element or the lower element is simply placed on the clamp. It is also possible, by analogy with the example of the external clamping collar described above, to cause the internal clamping collar of the upper element to act on the lower element, by slitting the lower end of the upper element. The braking surfaces are then located on the outer side of the upper element and press against the inner wall of the lower element.
Claims.
1.- Steel mine prop, formed of two elements and acting only by friction, characterized in that it comprises an elastic device for wedging the upper element of the prop, which cooperates with the effect. of friction between the braking surfaces to provide the desired resistance to the load, this device is subjected to a higher tension, causing elastic deformation when the upper member is loosened.