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PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES POUR L'EXTRACTION DU CHARBON
ET DES MINERAIS.
La présente invention a trait aux machines servant à l'extraction du charbon ou des autres substances minérales et appartenant à une classe de machines antérieurement proposées du type comportant une tête porte-outils en forme de coin destinée à détacher la substance minérale au cours de l'avance- ment de la machine en fendant cette substance comme on le ferait à l'aide d'un coin ou burin se mouvant le long d'un plan situé en arrière du front de taille de la substanceo Lorsque, ainsi que cela est habituellement désirable, la machine est double, c'est-à-dire destinée à travailler à volonté par l'une ou l'autre de ses extrémités en se mouvant dans les deux sens de sa direction lon- gitudinale, il existe deux porte--outils de ce genre :
Dans une construction proposée antérieurement, la machine comporte un dispositif à vérin destiné à constituer un ancrage ou une butée pour un ap- pareil de propulsion incorporé à la machinée La disposition adoptée est telle que le dispositif à vérin est d'abord développé de façon à s'arc-bouter entre le toit et le sol; l'appareil de propulsion est ensuite actionné de manière qu'il oblige la machine à avancer pour effectuer une course de taille dont la réaction est supportée par le dispositif à vérin, le dispositif à vérin est ensuite contracté pour pouvoir être dégagé de son lieu d'ancrage;
et finalement, l'appareil de propulsion est actionné de façon qu'il tire le dispositif à vérin vers l'avant, le long du sol, pour l'amener à un nouveau lieu d'ancrage ou il est prêt pour la course de taille suivante.
Un inconvénient des dispositifs proposés antérieurement réside dans le fait que le dispositif à vérin se place très près du front de taille, d'où il résulte que la force de coupe appliquée fait avec le front de taille un angle si aigu que la tête porte-outils tend à se:
mouvoir vers l'extérieur et à se dégager du front de taillée De plus, le dispositif à vérin est rigide- ment assujetti au bâti principal d'extraction, de sorte que lorsque ce disposi- tif est développé en vue de son arc-boutement et qu'on actionne l'appareil de propulsion, la tendance de la tête porte-outils à se mouvoir vers l'extérieur soumet l'appareil de propulsion à des efforts de flexion élevéso
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Conformément à la présente invention, une machine d'extraction du type' spécifié comprend un bâti comportant au moins une tête porte-outils en forme de coin destinée à détacher la substance minérale du front de taille d'une courbe en fendant cette substance,
un dispositif à vérin servant à éta- blir uh ancrage pendant chacune des courses de taille et un appareil de pro- pulsion agissant longitudinalement entre le dispositif à vérin et le bâti pour faire avancer l'un ou l'autre de ces deux organes, alternativement, l'appareil à vérin*placé sur le côté extérieur de l'appareil de propulsion, afin que le centre de la poussée exercée par le vérin soit situé essentiellement à l'exté- rieur du plan du front de taille et afin que l'angle que fait avec ce plan la direction de la force exercée par la tête porte-outils soit efficace; et le bâti de la machine est assemblé de façon pivotante 'avec le dispositif à vérin, afin que, à mesure que chacune des courses de taille progresse, le dit bâti se règle de lui-même en position en pivotant angulairement autour du disposi- tif à vérin comme axe.
En raison de cette disposition, la force de coupe peut être appliquée à la tête porte-outils suivant un angle qui excède l'angle adopté jusqu'à ce jour dans une mesure telle que la dite tête n'a aucune ten- dance sérieuse à se mouvoir vers l'extérieur et à se séparer du front de taille de la couche minéraleo
De préférence, la tête porte-outils (ou chacune des têtes porte- outils) est combinée avec un bossage d'appui qui est disposé immédiatement à l'arrière d'un couteau actif porté par la dite tête et destiné à coulisser sur la face qui vient d'être taillée par ce couteau dans la couche de substan- ce minérale. Des moyens sont prévus pour permettre un réglage latéral'entre le couteau et un tel bossage en vue de régler l'action de coupe.
Le dispositif à vérin peut être monté à proximité du milieu de la longueur du bâti et peut être supporté par des guides solidaires du bâti, la disposition étant telle qu'un mouvement longitudinal relatif s'effectue entre ces guides et le dispositif à vérin pendant le fonctionnement de l'ap- pareil de propulsion à cylindre et piston moteur.
Un exemple d'une machine double pour l'extraction du charbon, établie conformément à l'invention, est représenté sur les dessins annexés dans lesquels :
Figures 1 et 2 sont respectivement une vue en élévation et une vue en plan de la machine.
Figure 3 est une coupe verticale d'un vérin hydraulique et des pièces associées à ce vérin, vue dans la direction de la figure 1,
Figure 4 est une coupe horizontale du bâti de la machine et du dispositif de propulsion, cette coupe étant prise approximativement par la ligne 4-4 de la figure 1.
Figure 5 est une vue de détail à plus grande échelle, en coupe par la ligne 5-5 de figure 1.
Les têtes porte-outils sont généralement désignées par 10 et 11 respectivement. Dans le présent exemple, chacune de ces têtes comprend un couteau extrême ou-menant12, situé à un niveau intermédiaire, deux couteaux 13 et 14 situés au-dessus du couteau 12, et un ensemble à couteaux de sol 15, tous ces couteaux étant pourvus de tranchants qui travaillent approximative- ment dans le plan vertical A-A(figure 2) en effectuant l'opération de taille principale sur le charbon. Les tranchants situés dans un plan vertical sont indiqués en 12A, 13A. 14A et 15A, respectivement.
Chacun des ensembles à couteaux de sol 15 comporte aussi un tranchant horizontal 15B, cet ensemble ayant ainsi le caractère d'une pelle ou aube déflectrice dont le rôle est d'enlever le charbon du sol, de le soulever et de le faire dévier latéralement jusqu'à un transporteur (non représenté). Chacune des têtes porte-outils com- prend aussi un ensemble à couteau de toit 16, à tranchant horizontal.
Chacune des têtes portant ces divers couteaux est une lourde struc- ture assujettie à une paroi extrême 17 (ou 18) du bâti de la machine d'extrac- tion.
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D'une façon générale, la machine d'extraction est constituée par un corps lourd qui comprend le bâti sus-mentionné pprtant les porte- outils 10, 11 et les éléments 19 et 20 du mécanisme à cylindre à piston ser- vant à propulser ce bâti, en combinaison avec un dispositif à vérin 21, 22 qui est destiné à s'arc-bouter entre le toit et le sol et est relié à l'é- lément 19 du mécanisme de propulsion de manière à constituer une butée tem- porairement fixe pour l'application de la force de propulsiono Le cylindre de propulsion 19 et le dispositif à vérin constituent collectivement un sys- tème d'ancrageoLe bâti comprend, en plus des parois extrêmes 17 et 18,
deux lourdes barres horizontales 23 et 24 qui relient entre elles rigidement les dites parois. La barre 23 est située à un niveau relativement bas et près du côté intérieur de la machine, c'est-à-dire près du côté le plus rap- proché du front de taille de la couche de charbon, représenté à la figure 2 par le plan A-Ao La barre 24 est disposée à un niveau intermédiaire et sur le côté extérieur de la machine. Les deux barres 23,24 constituent des gui- des sur lesquels est destiné à coulisser un chariot en forme de bloc généra- lement désigné par 25 Ce chariot, auquel est incorporé l'élément 19 de l'ap- pareil de propulsion à cylindre et piston, porte, en outre, l'élement cylin- dre 21 du dispositif à vérin.
Les têtes porte-outils 10 et 11 sont pourvues de semelles 10A et 11A, respectivement, qui peuvent glisser sur le sol de la mine et qui con- tribuent, conjointement avec les ensembles à couteaux de sol 15, à supporter le poids entier de la machine.
Dans le présent exemple, le mécanisme de propulsion à cylindre et piston est une seule unité hydraulique dont le cylindre 19 du type à double effet, est disposé dans le chariot 25.le long du côté intérieur de la machine.
Le piston 20 de cette unité de propulsion fait saillie hors des deux extrémi- tés du cylindre 19, Les extrémités de ce piston sont situées en regard de deux tampons ou butées 26 prévus sur les parois extrêmes 17, 18 du bâti. Le piston possède une longueur légèrement inférieure à la distance qui sépare les butées 26 de sorte qu'un léger mouvement longitudinal est possible entre le dit piston et le bâti. Il s'ensuit que lorsque le piston est refoulé lon- gitudinalement dans l'un ou l'autre des deux sens par rapport à son cylindre 19 solidaire du chariot 25, le piston et le bâti se comportent comme une uni- té qui, ou bien avance par rapport au chariot temporairement fixe 25. ou bien reste stationnaire pendant que le chariot avance.
Le fait que le piston 20 est mécaniquement indépendant du bâti assure l'avantage important, dans la pratique, que la déformation à laquelle le bâti serait susceptible d'être soumis en raison du travail très puissant de la machine n'est pas transmise au piston, qui ainsi protégé contre les efforts de flexion et de torsion, peut coulisser librement dans son cylindre, étant soumis uniquement à des ef- forts de compression longitudinaux résultant de la poussée exercée dans les deux sens de la direction longitudinale sur le bâti.
Dans le présent exemple, le dispositif à vérin 21, 22 est un vérin hydraulique qui est disposé verticalement dans le chariot 25, sur le cô- té extérieur de la machine. Ce vérin est monté dans un boîtier 27 faisant partie de la structure du chariot 25 Le cylindre 21 du vérin coulisse verti- calement dans ce boîtier et possède un élargissement partiellement sphérique 21A autour du centre duquel le vérin peut s'incliner par rapport au boîtier.
Le cylindre 21 et le piston de l'élément à commande par piston 22 sont du type à double effet. Le cylindre 21 est pourvu d'une lourde semelle 28 qui est des- tinée à entrer en contact avec le sol de la mine lorsque le vérin est dévelop- péet qui exerce une poussée vers le haut sur des bossages d'appui 29 prévus sur la face de dessous du boîtier 27 lorsque le vérin est entièrement contrac- téo L'élément à commande par piston 22 est pourvu d'une tête 30 qui est des- tinée à entrer en contact avec le toit de la mine lorsque le vérin est complè- tement développé et qui repose sur des bossages d'appui portés par le boî- tier 27 lorsque le vérin est contracté. A ce moment, les bossages 31 suppor- tent le poids du vérin.
La tête est reliée à l'élément 22 par un joint univer- sel 32, ce qui permet à la dite tête de s'incliner librement, entre certaines limites, dans toutes les directions. La disposition est telle que le vérin peut ainsi s'adapter à des ondulations du toit ou du solo
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Le cylindre 21 du vérin peut tourner librement par rapport au boîtier 27 autour de l'axe du vérin, qui est indiqué par une croix B à la figure 2.De cette façon, lorsque le vérin a été développé pour entrer en prise à la fois avec le sol et avec le toit, la machine peut encore pivo- ter latéralement autour de l'axe Bo
Pour faire fonctionner les unités hydrauliques à cylindre et piston 19 20, d'une part, et 21, 22, d'autre part, qui constituent le mécanisme de propulsion et le vérin de la machine,..
il est prévu tout équi- pement de pompage hydraulique approprié, un tel équipement étant porté dans le présent exemple par le chariot 25. Cet équipement comprend une pom- pe 33 à commande par moteur électrique, un réservoir 34 duquel la pompe puise le liquide hydraulique (de l'huile), un robinet à commande manuelle 35 permettant de diriger le liquide hydraulique pour l'amener aux extrémi- tés appropriées des cylindres 19 et 21 et d'une tuyauterie appropriée 36 (figure 1) ou l'en retirera Comme on le voit à la figure 2, la tuyauterie comprend deux tuyaux flexibles 3738 qui communiquent avec les extrémités opposées du cylindre 21 du vérino Comme l'équipement hydraulique peut être de toute construction courante,
il n'a été représenté que d'une façon schématique
Le couteau menant 12 de chacun des porte-outils 10 et 11 est combiné avec un bossage d'appui39 dont la face est située dans le plan de coupe A-A, ce bossage étant destiné à glisser sur le nouveau front de taille pendant chacune des courses de travail de la tête 10 (ou 11) qui le porteo De plus, chacun des couteaux menants est lui-même angulairement a- justable latéralement, ce qui permet de modifier la position qu'il occupe par rapport au bossage correspondant 39 pour régler l'action de taille.
Comme représenté aux figures 1 et 5, le couteau 12 est assemblé par un axe-pivot vertical 40 avec un brac ìl s'étendant vers l'avant à partir de la tête 10 (ou 11)l Deux vis sans tête ajustables 42traversent le couteau et prennent appui sur une face dressée 43 du bras 41 de manière à fixer la position angulaire du couteau. Un boulon pivotant 44, assujetti au bras 41 traverse le couteau et assure les vis 42 fermement appliquées sur la face 43.
Le fonctionnement de la machine est le suivant : On supposera que la machine, telle qu'elle est représentée sur le dessin, doit travailler de gauche à droite, c'est-à-dire que la tête 11 constitue l'organe menant et agit sur le front de taille, alors que la tête 10 cons- titue l'organe mené et est traînée librement. On supposera aussi que le chariot 25 et le vérin 21, 22 occupent les positions représentées et que l'équipement hydraulique est en service.
La première action de la machine est de lancer la tête 11 vers l'avant pour l'accomplissement de sa course de taille. A cet effet, on ma- noeuvre le robinet de commande de façon à développer le vérin 21, 22 Il s'ensuit que le cylindre 21 du vérin est repoussé vers le bas jusqu'à ce que sa semelle 28 vienne reposer sur le sol, après quoi l'élément à comman- de par piston 22 s'élève jusqu'à ce que sa tête 30 entre en contact avec le toit, le vérin s'arc-boutant finalement entre le toit et le sol en ef- fectuant son propre ancrage et celui du chariot 25 On manoeuvre ensuite le robinet 35 de façon à repousser le piston 20 du mécanisme de propulsion vers la droite, c'est-à-dire qu'on fait fonctionner ce mécanisme de manière à pousser le bâti 17 18, 23,
24 vers l'avanto Il en résulte qu'une course de taille s'effectue par la tête Il pendant que le bâti coulisse sur le sol de la mine en regard de l'ensemble arc-bouté du vérin et du chariot. On ma- noeuvre ensuite le robinet 35 de façon que le vérin soit actionné pour faire descendre sa tête à l'écart du toit et relever sa semelle à l'écart du solo L'ensemble du chariot 25 et de toutes les pièces qu'il supporte est mainte- nant supporté par le bâti au-dessus du sol dé la mine. Finalement, on manoeu- vre le robinet 22 de façon à faire fonctionner l'unité de propulsion dans le sens opposé au précédent, de sorte que son piston 20 se trouve lancé vers la -gauche.
Ceci :fiait glisser vers l'avant le cylindre de propulsion 19 avec
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l'ensemble du chariot 25 et du vérin 21, 22, ce mouvement étant libre de toute obstruction de la¯part du sol ou du toit et s'effectuant le long des guides 23,24 du bâti,-à titre préparatoire à un nouvel ancrageo
Lorsque chacune des courses de travail est effectuée par la machine, la force de la course est dirigée dans un plan contenant l'axe central B du vérin et passant par le point approximatif auquel les tran- chants principaux 12A, 13A, 14A, et 15A de la tête en action 11 agissent sur le charbono A la figure 2.-le plan approximatif contenant la force appliquée est indiqué par la flèche C, dont'la'direction est oblique par rapport au plan de coupe A-A Pendant toute l'étendue de,
la course de. taille,non seulement le bâti 17, 18m 23, continue à coulisser en regard du vérin arc-bouté 21, 22, mais, à mesure que la course progresse, l'obliquité de la ligne d'application C diminue légèrement en raison du pivotement du bâti par rapport au vérino Grâce au montage universel, prévu en 21A, du dispositif à vérin, le bâti peut suivre librement les ondulations du sol de la mine.
On voit ainsi que, dans la machine à extraire la houille qui a été décrite, le vérin vertical 21, 22 s'arc-boutant entre le toit et le sol est d'une part déporté vers l'extérieur par rapport à l'unité de pro- pulsion longitudinale à cylindre et piston 19, 20, et d'autre part assem- blé de façon pivotante avec cette unité, de sorte que la poussée qu'exerce le piston vers le front de taille dans une direction inclinée vers l'inté- rieur influe sur la taille effectuée par le porte-outils menant 11. cette influence étant limitée par le bossage ou élément de poussée ,39 de ce porte-outils.
Comme il ressort de la figure 2, le centre de la poussée to- tale du vérin, représenté par la croix B, est sensiblement déporté vers l'extérieur par rapport à la ligne d'action du piston propulseur 20, et ce dans une mesure telle que la ligne de poussée approximative, représen- tée par la flèche C, fait, avec le plan de coupe A-A, un angle suffisam- ment grand pour éviter ou supprimer en substance toute tendance du porte- outils à se dégager du front de taille.
De plus, le fait que le bâti peut pivoter librement autour du point d'ancrage B évite ou réduit au minimum les efforts de flexion ou autres auxquels le bâti est susceptible d'être soumis; toutefois, ainsi qu'il a été expliqué précédemment, de tels efforts ne sont pas communiqués à l'appareil de propulsion 19. 20
Le brevet belge ? PoVo32322 déposé le même jour, au nom de la société déposante et.de Monsieur John Maurice TOWLER., pour "Perfection- nements apportés aux machines pour l'extraction du charbon et des minerais", décrit et représente par ses dessins une machine d'extraction identique à la présente machine, mais couvre d'autres caractéristiques que le présent brevet.