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THE EIMCO CORPORATION, résidant à Salt Lake City (E.U.A.)
La présente invention a pour objet un excavateur établi de façon à pouvoir être utilisé dans les espaces restreints des galeries de mines, dans les puits, les caissons et batardeaux, ainsi que sur les ouvrages de terrassement à pentes raides, ou dans les fosses et les cratères, .
L'invention a aussi pour buts de fournir un excavateur qui pré- sente une ou plusieurs des caractéristiques ou avantages suivants, séparé- ment ou en combinaison
Il peut être descendu progressivement pour creuser un puits ou un trou et il est pourvu d'un dispositif réglable permettant de l'amener en position et de l'ancrer en chacun des lieux de travail successifs.
Il est établi sous forme d'un ensemble ramassé qui peut être re- levé ou descendu par sa propre énergie motriceo
Il peut recevoir un mouvement latéral et circulaire à l'intérieur d'une excavation.
On peut le faire fonctionner quelle que soit la distance qui en- tre le boisage du puits et l'amas de déblais situé au-dessous.
Il est actionné par moteur de manière à permettre l'évacuation ra- pide et économique des déblais dans les puits et galerieso
Les buts et avantages énumérés ci-dessus, et d'autres encore, sont obtenus à l'aide du présent excavateur qui, dans sa forme de réalisation pré- férée, comprend une charpente ou châssis porteur rectangulaire, des voies de roulement espacées dont les rails forment les côtés ou longerons du châssis, un chariot monté pour se déplacer le long des voies et une pelle-godet ou fouisseuse montée sur le chariot pour pivoter entre les rails des voies.
On décrira,plus particulièrement l'invention en se référant à ses formes de réalisation représentées à titre d'exemples sur les dessins annexés dans lesquels
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La figure 1 est une vue de côté de l'excavateur représenté dans la position de fonctionnement à l'intérieur d'un puits.
La figure 2 est la vue en plan de l'excavateur.
La figure 3 en est une vue de côtéo
La figure 4 est une vue en bout, à plus grande échelle, de la ma- chine et représente le mécanisme de levage.
La figure 5 est une coupe transversale à plus grande échelle par la ligne 5-5 de figure 2.
La figure 6 est une vue partielle, à plus grande échelle, du méca- nisme-support de l'excavateur.
La figure 7 est une vue de côté, à plus grande échelle, du mécanis- me-support et de commande de la pelle fouisseuse.
La figure 8 est une vue en plan partielle, à plus grande échelle, du chariot de commande et de support de la pelle.
Sur ces dessins, 10 représente le châssis ou charpente de support principal, qui porte un mécanisme de levage 11, à l'une de ses extrémités, et un système de.barres-vérins 12 servant à la fixation et à la mise en position, à l'autre extrémité. Un chariot 13, monté pour se déplacer le long du bâti 10 porte la pelle-godet 14 ou pelle fouisseuse.
Le châssis de support principal 10 est de forme rectangulaire et il est pourvu de plaques d'extrémités 15 et 16.
Les côtés de ce châssis sont constitués par des rails supérieurs 17 et infé- rieurs 18 espécés l'un de l'autre de manière à constituer une voie de roule- ment.
Des nervures 19, arquées vers l'extérieur, sont prévues à des intervalles réguliers sur la longueur des rails à titre d'organes de renforcement.
A l'extrémité avant du châssis principal 10 est monté un moteur 20 servant de déplacement d'un chariot.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, ce moteur est réversible, fonctionne à l'aide d'un fluide sous pression et il est commandé par une ma- nette placée près du siège 21 de l'opérateur.
Le moteur 20 actionne les chaînes 28 et 29 de déplacement du chariot par l'in- termédiaire d'une roue dentée 22, d'une chaîne 23. de roues dentées 24, d'un arbre 25 et de roues dentées 26 et 27 de commande des chaînes de déplacement du chariot. ' Ces chaînes 28 et 29 sont pourvues de moyens de réglage à l'extrémité arrière du châssis principal, ces moyens consistant en des consoles de réglage 30 et 31 portant des poulies folles 32 et 33.
Le chariot 13 est relié aux chaînes 28 et 29 par des organes d'ancrage 34 et 12 ou par des boulons réglables.
Gomme représenté aux figures 5, 7 et 8, le chariot 13 comprend des longerons 36 et une plaque arrière 37.
Les longerons 36 sont pourvus d'évidements 38 et 39 dans lesquels sont dispo- sées des roues à joues 40 qui peuvent se déplacer à l'intérieur de la voie ménagée dans 'les côtés du châssis principal 10, les joues 41 de ces roues étant en contact avec les côtés des rails 17 et 18.
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Sur la plaque arrière 37 du chariot est monté, entre les plaques latérales 36, l'ensemble 42 de commande de la pelle-godet, cet ensemble compre- nant le moteur 42' de commande de la pelle-et d'un train d'engrenages 43 qui fait pivoter cette dernière autour d'un axe 44.
L'axe 44 traverse l'ensemble de commande 42 et il est tourillonné dans des paliers ou roulements 45 et 46 montés dans le carter 47 de cet en- semble et dans des paliers ou roulements 48 et 49 placés entre les évidements 38 et 39 des longerons 36 du chariot.
La pelle-godet 14 est reliée à l'axe-pivot 44 par dés bras 50 et 51 grâce auxquels elle peut pivoter et décrire un arc de cercle s'étendant' au-dessus et au-dessous des rails 17 et 18, pendant son cycle de fouille et de décharge.
Une autre façon de fixer la pelle 14 à son chariot-support consis- te à suspendre son axe-pivot 44 et ses bras 50 et 51 aux longerons 36 du cha- riot, à l'aide de prolongements rigides fixés à ces longerons à leur extrémi- té supérieure et portant les paliers ou roulements de l'axe-pivot de la pelle à leur extrémité inférieure. Grâce à ces prolongements, il serait possible de faire décrire à la pelle 44 un cercle complet pendant son cycle de fouille et de décharge sans qu'elle pivote entre les rails latéraux 17 et 18, du chariot.
Il est prévu deux ressorts en hélice 52 qui limitent le pivotement de l'auget vers le haut et qui constituent une butée servant à amortir les chocs de la pelle lorsqu'elle vient dans sa position de décharge, ces ressorts étant montés sur des rebords 53 de la plaque arrière 37 du chariot, comme re- présenté à la figure 7.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, le moteur 42' de commande de la pelle fonctionne à l'aide d'un fluide sous pression amené par un tuyau souple 54 d'alimentation et un prolongement tubulaire 55.
Sur un des côtés du chariot 13 est monté un bras-support 56 dont le rôle est de maintenir le tuyau souple dans une position telle que ce tuyau se replie sur lui-même en demi-boucle, lorsque le chariot se déplace vers l'avant, le tuyau venant reposer sur des supports 57, répartis le long de la charpente 10, pendant le mouvement du chariot vers la position de décharge.
Le bras support 6 est réglable et le tuyau est pourvu de joints articu- lés qui permettent au tuyau souple, à son bras-support et au tuyau 55 d'être repliés à plat contre la charpente 10, en réduisant ainsi au minimum la hauteur ou épaisseur totale de l'excavateur pour faciliter son extraction d'un puits ou d'une galerie.
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A l'extrémité avant de la charpente-support 10 est disposé le mé- canisme de levage 11 servant à élever et abaisser l'excavateur à l'intérieur d'un puits et à supporter ladite extrémité pendant le travail de la machine.
Le mécanisme de levage 11 comprend un moteur de levage 58, qui fonctionne à- l'aide d'un fluide sous pression, un tambour de câble 59 et un câble de sup-
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port 60 pourvu, à son extrémité libre, d'un dispositif d'ancrage 61. Le câble de support passe à travers un guide formé par des poulies 6l..1 montées pour tourner à l'extrémité supérieure d'un dispositif stabilisateur de châssis, qui est composé de barres de contre-ventement 62 articulées, à leur extrémi- té inférieure, sur des prolongements 63 du châssis principal.
L'excavateur est fixé aux parois d'une excavation, à son extrémité arrière, à l'aide d'un système de barres-vérins 12 qui constitue aussi un dispositif permettant de déplacer la machine latéralement à l'intérieur de
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l'excavation. 'Le système 12 comprend un groupe de cylindres 6 65 et 66 montés l'un au dessus de l'autre et dans lesquels coulissent des pistons avec leurs tiges fil,\) 68 et 69 actionnés par un fluide sous pression.
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Un joug 2Q accouple rigidement les pistons 67. et 68, tandis que les cylindres 6, et 6 correspondant à ces pistons sont alimentés conjointement en fluide sous pression de telle manière que les pistons fil et 68 et leur joug 70 sont développés ou rétractés simultanément. Un sabot ou pièce d'ex- trémité 71 destiné à prendre appui sur la paroi d'excavation est fixé au joug
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70. en un point situé au milieu de la distance qui sépare les pistons 67, et 68. Le piston et sa tige 69 du cylindre 66 se développe dans le sens opposé
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à celui des pistons 67, et 68 et il est pourvu d'un sabot destiné à prendre appui sur la paroi de l'excavation.
Pour que les poussées exercées par les
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deux sabots 71 et 72 sur les parois de l'excavation soient les mêmes, la sec- tion transversale du piston 69 est de préférence approximativement égale à la
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somme des sections transversales des pistons 7 et 680
Un robinet à quatre voies 73 commande le développement et la rentrée des pistons. Le fluide sous pression et admis à ce robinet par une lumière 75
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et s'en échappe par une lumière 7je..
Des tuyauteries 77 partant de la lumière 77/du robinet font communiquer les extrémités postérieures des cylindres fil,
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68 et fi9, en 79. 80 et 81, avec les tuyauteries d'admission ou d'échappement respectivement, alors que des tuyauteries 82 partant de la lumière 82'du ro-
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binet font communiquer les extrémités antérieures des cylindres 67, 68 et 69. en 83. 8 et 85 respectivement, avec les tuyauteries d'admission ou d'échap- peménta
Pour effectuer le développement des pistons, la lumière 77.'du robi- net est reliée à la lumière d'admission 75, ce qui permet au fluide sous pres-
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sion de passer par les tuyaux Tl à l'arrière des pistons {;IL, 68 et 69.
Le flui- de sous pression emprisonné à l'avant des pistons s'échappe par des lumières 83. 8, et 8µ des cylindres et revient au robinet par le tuyau Ig. Pour rentrer les pistons, la clé du robinet est tournée de façon à faire communiquer entre elles les lumières 75 et 82' de ce robinet, les tuyaux 82 devenant alors les tuyaux d'admission et les tuyaux 77 les tuyaux d'échappement. Normalement, après
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que les pistons ont été développés, le robinet 73 est laissé ouvert, afin d'as- surer le maintien de la pression régnant dans les cylindres à l'arrière des pistons.
Un second robinet de commande 74 est prévu pour provoquer le mouve- ment latéral de l'excavateur. Ce robinet 74 est un robinet à trois voies pour- vu de petites lumières exactement'calibrées pour permettre au fluide sous pres- sion du cylindre de s'échapper suffisamment pour provoquer une chute de pres- sion à l'arrière du piston. La chute de pression sur un côté provoque le dépla- cement de la charpente principale vers ce côté, cependant qu'une pression suf- fisante est maintenue à l'intérieur de ce cylindre pour assurer l'application, sur la paroi de l'excavation, d'une poussée suffisante pour supporter fermement l'excavateur.
Les tuyaux de fuite 86 font communiquer les extrémités postérieures
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des cylindres 67. et L8, en 87. et 88,.avec le tuyau d'échappement 89. par l'in- termédiaire des lumières 90. et 21 du robinet, alors que le tuyau de fuite 92 @
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fait communiquer l'extrémité arrière du cylindre 69, en 93, avec le'tuyau d'échappement 89, par l'intermédiaire des lumières 94 et 91 du robineto
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, le robinet à quatre voies 73 de commande du développement et de la rentrée des pistons des barres-vérins est placé près des cylindres, de sorte qu'un opérateur si- tué près de ces barres-vérins peut facilement accéder à ce robinet pendant la mise en position initiale de l'excavateur ou au cours de son enlèvement,
Le robinet à trois voies 74 de réglage des fuites est situé à l'ex- trémité avant de la machine, où l'opérateur peut le manoeuvrer facilement avec le pied lorsqu'il devient nécessaire de déplacer la machine latéralement en travers d'une excavation.
Fonctionnement.
L'excavateur est normalement suspendu dans une position verticale et à une distance déterminée et maintenue avec certitude, au-dessus du fond de l'excavation, au boisage de la galerie, à l'aide du câble de levage 60 et du dispositif d'ancrage 61,pendant les opérations de forage et de sautageo Lorsqu'on a besoin de la machine pour déblayer la matière résultant du sau- tage, on la fait descendre à l'aide de sa propre énergie motrice au moyen du mécanisme de levage 11 ; on assujettit alors le câble de levage 95 de la benne à déblais 96, à l'extrémité arrière de la charpente principale 10, à des oreilles perforées :Il, le câble de levage 95 relève l'extrémité arrière pendant que le mécanisme de levage 11 abaisse l'extrémité avant;
et la char- pente est ainsi amenée à une position convenable au-dessus de l'amas de dé- blais, comme représenté à la figure 1. A ce moment, on ouvre le robinet de commande 73 du système de barres-vérins et on provoque le développement des pistons fil, 68, et 69 jusqu'à ce que leurs sabots 71 et 72 entrent en prise avec les parois du puits ou de la galerie. Dans le cas de terrains mous, c'est-à-dire lorsqu'il est nécessaire d'amener le boisage jusqu'en un point très voisin du fond du puits afin de supporter les parois, des consoles peu- vent être assujetties à la partie inférieure du boisage de façon qu'elles des- cendent assez bas pour constituer un support pour les pistons qui s'appuient sur les parois.
On commence l'opération de déblayage en faisant pivoter la pelle- godet 14 vers le bas et vers l'arrière jusqu'à ce que ses dents soient ap- proximativement à angle droit par rapport à l'amas de déblais, comme repré- senté à la figure 1. On relâche alors le câble de levage 60 pour ..permettre au poids total de la machine de reposer sur la pelle 14, pendant qu'on ma- noeuvre le levier de commande de cette pelle pour la faire pivoter vers l'a- vant et creuser ainsi un trou dans l'amas des déblais.
A mesure que la pelle pivote et se rapproche d'une position horizontale le chariot 13 est amené à la position de décharge ; et la pelle continue à pivoter vers le haut entre les rails latéraux et elle est finalement déchargée de son contenu, qui tom- be dans la benne à déblais 96, celle-ci étant remontée à la surface du puits pour être vidée lorsqu'elle est pleine.
On répète le cycle de travail jusqu'à ce qu'une cavité de dimensions suffisantes ait été creusée dans l'amas de dé- blais ; à partir de cet instant, on remplit la pelle par l'application d'une poussée exercée en bout conjointement au mouvement de pivotement,
La poussée en bout de l'auget est obtenue en déplaçant le chariot porte-pelle 13 vers l'avant, ce qui enfonce les dents de la pelle dans l'amas de débris lorsqu'elle pivote vers le haut entre les-côtés du châssis princi- pal.
Après que les déblais de sautage accumulés sous la machine ont été avacués de l'extrémité de décharge à l'extrémitéde commande, on déplace le châssis 10 latéralement en le faisant coulisser sur le système de barres- vé- rins 12 de la manière précédemment décrite.
Si un puits est trop long en section pour pouvoir être complète- ment nettoyé par le mouvement de la pelle vers l'avant, on effectue d'abord le déblayage au-dessous de la machine jusqu'au fond de l'amas des déblais de sautage ; on rétracte alors les pistons 67, 68 et 69 et, avec l'aide du méca-
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nisme de levage 11 et du câble de levage 95 de la benne à déblais 96, on amè- ne l'excavateur à une nouvelle position.
Les puits qui sont trop larges pour la course des pistons du systè- me de barres-vérins, peuvent être creusés en utilisant une rallonge montée au- dessus d'un des pistons du système. Après qu'une des moitiés du puits a ainsi été déblayée, on place la rallonge sur le côté opposé du système de barres- vérins qui amène alors l'excavateur au-dessus de l'aire non déblayée. Un autre mode opératoire consisterait à suspendre le châssis principal 10 au boisage à l'aide du mécanisme de levage 11, à l'extrémité avant, et à l'aide d'une paire de câbles à l'extrémité arrière. Des vérins extensibles longitudinaux analogues au système 12 stabiliseraient la machine en prenant appui sur les parois avant et arrière du puits.
Avec cette méthode de support, après qu'une partie du puits a été déblayée,on fait tourner le châssis pour l'amener à une nouvelle position, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on opère dans des puits circulaires.
Lorsque le puits a été complètement nettoyé, on place la pelle 14 en- tre les côtés du châssis principal et on replie sur ce châssis le bras support 56 du tuyau souple servant à alimenter le moteur de la pelle, pour donner à l'ensemble le minimum d'épaisseur lorsqu'il est remonté, à l'aide de son pro- pre appareil de levage, le long de la paroi du puits, jusqu'à une position sûre où il est laissé jusqu'à ce qu'on en ait de nouveau besoin.
Lorsque l'excavateur est utilisé pour des ouvrages de terrassement à pente raide, on se sert d'une construction modifiée dans laquelle le mécanis- me de levage 11 est supprimé et l'ensemble est utilisé à la façon d'une flèche de grue ou avec une action de cantilever, l'extrémité arrière étant supportée soit par la caisse guidée, soit à l'aide de vérins extensibles.
La construction précédemment décrite est susceptible de recevoir d'autres formes de réalisation et d'être diversement modifiée dans ses détails et son fonctionnement pour s'adapter aux différents besoins et circonstances.
Par exemple,les moteurs qui actionnent le treuil de levage, le chariot et la pelle-godet peuvent être des moteurs électriques ; bien un seul moteur peut être prévu pour la commande de la pelle,du chariot et de l'engin de levage, grâce à une disposition convenable d'engrenages et d'embrayages. Lorsque ce- la est désirable, les rails de la voie peuvent être situés près d'un côté ou au-dessus de l'arc de pivotement de la pelle-godet., et ces rails peuvent être disposés horizontalement ou suivant tout angle avec l'horizontale, y compris la verticale.
Il ressort de la description qui précède que l'invention procure un appareil permettant d'effectuer rapidement et économiquement l'excavation des puits et galeries, ainsi que des travaux de terrassement, les buts et avanta- ges de l'invention étant ainsi complètement atteints.