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MACHINE D'ABATTAGE POUR CHARBON ET AUTRES MINERAIS.
L'invention se rapporte à une machine d'abattage pour charbon et autres minerais, dans laquelle deux outils de coupe, tournant en sens in- verse, sont montés de façon à pouvoir tourner à l'extrémité d'un bras-sup- porte dans le but de couper les minerais à abattre. Chacun des outils de coupe rotatifs consiste en un organe porte-outils ayant substantiellement la forme d'un corps de révolution, équipé d'éléments coupants prévus de manière à effectuer l'opération de coupe désiréeo
Conformément 4 l'invention, les deux organes porte-outils sont disposés de manière à ce que les axes de rotation forment, à l'avant,
un angle aigu par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre-support sur lequel ils sont montéso Le terme "avant" doit être entendu comme désignant le cô- té de la tête de coupe qui est le plus proche de la face attaquée par le dispositifo Cette disposition présente l'avantage que l'intervalle entre les deux organes porte-outil peut être réduit à un minimum à l'avant, avec ce résultat que, en particulier dans le cas de l'abattage du charbon, il ne subsiste pas de bourrelets après la coupe. Plusieurs éléments de coupe ou dents, sont prévus pour chacun des organes porte-outils, de telle ma- nière qu'ils soient amenés l'un après l'autre en contact avec les minerais à abattre, pendant que s'effectue la rotation de l'organe porte-outils.
De même, conformément à 1?invention, les éléments de coupe sont décalés 1' un par rapport à l'autres transversalement à la direction de rotation, de telle manière que les éléments de coupe individuels, ou dents, qui se sui- vent l'un après l'autre pendant la rotation de l'organe porte-outils, ne suivent pas la même trace, mais 'entament le minerai successivement selon des traces adjacenteso
L'organe porte-outils a de préférence la forme d'un cylindrée d'un cône ou d'une calotte spherique Lorsque l'organe porte-outil à la forme d'un cylindre ou d'un tronc de cône, la disposition conforme à 1' invention est telle que les deux surfaces transversales des organes cylin- driques ou coniques,
c'est-à-dire les surfaces perpendiculaires aux! axes
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de rotation respectifs,, ne sont pas parallèles l'une à l'autre, de sorte que les organes sont de section cunéiforme. Cette disposition assure 1 extraction aisée du dispositif hors de la coupe, ou en d'autres mots, empê- che le dispositif de se coincer dans la coupe,
Le dispositif conforme à l'invention, est entraîné mécaniquement ou électriquement, et peut être construit à une échelle plus réduite, pour utilisation comme outil à main, ou à plus grande échelle, combiné avec un mécanisme d'entraînement, pour travaux intensifs.,
Différentes formes de construction du dispositif conforme à l'in- vention sont représentées dans les figures ci-jointes.
La figure 1 représente un dispositif de coupe à main, en éléva- tion latérale.
La figure 2 représente le même dispositif, vu en plan, partielle- ment en coupe.
La figure 2a représente un détail de construction.
La figure 3 représente une machine d'abattage mobile conforme à l'invention, mue électriquement, en élévation latérale.
La figure 4 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 3.
Les figures 4a et 4b représentent, à plus grande échelle., un détail de la construction représentée à la figure 3.
La figure 5 est une coupe longitudinale d'une troisième forme de construction dans laquelle le moteur et la transmission qui entraînent les outils de coupe sont entièrement enfermés.
La figure 6 est une vue arrière de la disposition représentée à la figure 5.
La figure 7 représente, partiellement en coupe longitudinale, une disposition dans laquelle les couteaux sont ajustables par pivotement par rapport à l'axe longitudinal du bras-support.
La figure 8 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 7.
La figure 9 est une élévation latérale de la disposition repré- sentée aux figures 3-4a, à échelle réduite.
Dans la forme constructive représentée aux. figures 1 et 2 les deux organes porte-outils 1 et 2, qui sont symétriques l'un par rapport à l'autre,sont montés indépendamment de façon à pouvoir tourner,, à l'extré- mité d'un bras-support 3.
Chaque organe porte-outil consiste en une pièce tournante en for- me de tambour, fixée sur un arbre 4 monté sur roulements à billes. Un engre- nage,conique 5, solidaire de l'arbre 4 engrène avec un engrenage conique 6, claveté sur un arbre tournant monté à l'intérieur du bras-support 3.
Chacun des organes porte-outil 1 et 2, avec son axe 4. est incliné vers l'avant, de manière à faire un angle aigu, par exemple de 86 , avec l'axe longitudinal xx du bras-support 3. Grâce à cette disposition, les deux or- ganes porte-outil 1 et 2 se trouvent rapprochés autant qu'il est possible du côté proche de la face à attaquer;, de sorte qu'à ce point ils ne sont séparés que par un intervalle s très petit., tandis que.leur écartement, du côté opposée est considérablement plus grand. On obtient de cette manière deux avantages.
En premier lieuil ne subsiste pas de bourrelets sur les surfaces attaquées, le charbon ou autres minerais qui n'est pas directement touché par l'outil de coupe étant forcé de tomber ou étant arraché par 1'ac- tion de l'outil de coupe voisino En second lieu., le fait que les deux orga- nes porte-outil sont inclinés par rapport à l'axe x-x permet de loger entre eux l'engrenage conique 6. Comme cet engrenage d'entraînement est commun aux deux organes porte-outil, ces derniers tournent en sens inverse, ce qui facilite considérablement le fonctionnement du dispositif.
Dans l'exemple représenté, les outils de coupe ont la forme de
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dents 9 montées sur chacun des organes porte-outil 1 et 2 de manière telle que chacune d'elles soit décalée axialemént par rapport à celle qui la pré- cède immédiatement. Dans l'exemple représenté, le décalage entre deux dents consécutives atteint presque la largeur d'uné dent. Par conséquent, lorsque l'outil de coupe tourne, le minerai est attaqué sur toute la largeur, et aucun des éléments coupants ne repasse dans la trajectoire de l'élément précédentoLe décalage transversal entre les éléments coupants successifs peut être plus grand ou plus petit que la largeur d'un de ces éléments, comme on pourra le voir dans la description d'une autre forme de construe- tion, qui est donnée ci-après.
Lorsque l'on utilise des organes porte-outils ayant une envelop- pe cylindrique ou conique, il est à conseiller de faire en sorte que les deux faces de ces organes qui délimitent les surfaces cylindriques ou co- niques ne soient pas parallèles l'une à l'autre, mais forment entre elles un angle aigu.
Ainsi, dans l'exemple représenté, la hauteur h1 à l'avant du cylindre est légèrement plus petite que la hauteur h2 du même cylindre à l'arrière Cette différence de hauteur, qui est exagérée sur la figure 2a atteint par exemple, pour un cylindre de 30 cm de diamètre, une valeur de 1 cm, et est donc relativement petite, mais elle a pour effet d'empêcher le couteau de rester coincé dans la coupe, et de permettre de l'en retirer aisémento Les points de hauteur minimum h1 et ceux de hauteur h2 sont dis- posés sur des côtés opposés du cylindre, c'est-à-dire à 1800 l'un de l'au- tre. Lors de la rotation de l'organe porte-outil, la coupe est donc élargie par les éléments coupants montés sur la partie la plus haute du cylindre.
Ceci facilite également l'opération de coupe, et permet d'augmenter la vi- tesse de coupeo
Les figures 1 et 2 représentent une forme de construction dans laquelle le dispositif de coupe est monté au bout d'un bras-support et est opéré à la main. Deux poignées 10 et 12 sont prévues dans ce buto Un tube métallique 11 entourant un arbre flexible, est raccordé à l'arbre-support.
3. Le mouvement d'entraînement est donné par un moteur électrique 130
Le dispositif conforme à l'invention, convient particulièrement bien pour les machines de coupe "heavy duty" pour service intensif, dont un exemple est représenté aux figures 3 et 4 La tête coupante, qui est décrite plus en détail dans ce qui suit, est montée sur un arbre-support tubulaire 14, qui reçoit l'arbre tournant 15 par l'intermédiaire duquel les organes de coupe sont entraînés Le roulement à billes 16, à l'extré mité supérieure, est logé dans un manchon 18 fixé au bras tubulaire par des vis 17tandis que le seulement à billes de l'extrémité inférieure se trou- ve dans une cavité 19 d'une pièce coulée 20 qui est également fixée au bras tubulaire à l'aide de vis 21, et qui est montée, de façon pivotante, à 1' aide d'une extension cylindrique 22,
à l'intérieur d'un logement 25 muni de surfaces de guidage cylindrique 23 et 24. L'extension 22 sort du logement 25 par un orifice 260 Un tourillon 27 est monté selon l'axe géométrique de ladite surface cylindriqueet porte un engrenage conique 28 supporté par un roulement à billes 29o L'engrenage conique 28 est entraîné par un moteur électrique 30 par l'intermédiaire d'un embrayage 33, d'un arbre 31 et d'un engrenage conique 32, L'arbre 15 logé dans le bras-support tubulaire 14 est mû par l'intermédiaire d'un second engrenage conique 34, entraîné par l'engrenage conique 28. La pièce coulée 20 est fixée sur le tourillon 27 à l'aide de trois oreilles 35, 36 et 37 et constitue donc, avec le tou- rillon 27, un ensemble capable d'effectuer un mouvement angulaire de pivote- ment.
Pour réaliser ce mouvement, l'oreille 35 est attaquée par un levier coudé 38 qui est articulé à l'oreille par la broche 39 et est articulé au piston d'un cylindre hydraulique 41 par la broche 42 En introduisant de l'huile sous pression dans ce cylindre, on provoque la levée du bras 14, dans un plan vertical. En interrompant l'alimentation d'huile, le bras re- descend, sous l'action de son propre poids.
Les diverses parties de l'appareillage venant d'être décrit sont
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assemblées sur une plaque de base 43 équipée d'une broche centrale 45 pi- votant dans le châssis 45 A cette broche, qui est supportée par les paliers 46 et 47, est claveté un engrenage 48, engagé lui-même avec une crémail- lère 49. Les extrémités de la crémaillère 49 sont connectées respective- ment aux pistons 50 et 51, travaillant dans des cylindres hydrauliques 52 et 53 dans lesquels l'huile sous pression peut être introduite à volonté, ce qui fait pivoter l'arbre 45 autour de son axe vertical, en même temps que l'appareillage qui y est monté.
Lé châssis est équipé de roues à dents 54 et de chenilles 55.Le siège du conducteur, duquel peuvent être actionnées toutes les commandes, est représenté en 56 (voir figure 9). Ces parties de l'équipement peuvent être construites d'une. manière conventionnelle, et ne font pas partie de la présente invention,
Dans le cas de la forme de construction venant d'être décrite, la tête coupante de la machine consiste en deux organes porte-outils tour- nant en sens inverse, et en un dispositif' pour les entraîner. A l'extré- mité supérieure de l'arbre 15 est fixée une roue d'engrenage conique 57 (voir figure 4a) qui entraîne deux engrenages coniques 58 et 59 disposés face à face.
Les axes 60 de chacun des deux engrenages coniques 58, 59 sont disposés de manière à ce que leurs axes géométriques forment avec l'axe x-x de l'arbre de transmission, vers l'avant, dans le plan du des- sin, un angle Ó qui soit inférieur à 90 Chacun des deux engrenages coni- ques 58 et 59 peut tourner, par l'intermédiaire des roulements à billes 62 et 63, dans un logement 61 couplé rigidement au manchon 18 Entre les deux logements 61 est prévu un élément d'écartement 64 A l'extrémité de cha- cun des deux axes 60 est fixée une enveloppe 65 en forme de calotte sphéri- que, chacune de ces calottes comportant un moyen 66 Les calottes 65, qui, dans les exemples représentés, sont hémisphériques, sont en acier coulé et sont équipées, dans le présent exemple, de quatre groupes d'éléments coupants.
Chaque groupe d'éléments coupants comporte cinq ciseaux 67 ( voir figure 4b) qui sont fixés individuellement dans une cavité de la ca- lotte hémisphérique, de préférence de façon amovible. Dans ce but, chacun des couteaux est monté dans un bossage surélevé 68, et maintenu en place à l'aide d'une vis 69. Les couteaux de chacun des différents groupes sont disposés selon des lignes courbes, de telle sorte qu'au cours de la rota- tion des calottes hémisphériques deux couteaux travaillant consécutivement ne décrivent jamais la même trajectoireo En d'autres mots, les couteaux sont décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens de la longitude de 1' hémisphère, de manière à ce qu'au cours de la rotation, pratiquement l'en- tièreté de la surface hémisphérique 70 soit balayée par les couteaux.
Le déplacement relatif,'ou décalage.des couteaux est représenté à la figure 4b, dans laquelle quatre éléments coupants 71, 72, 73 et 74 sont disposés à des distances progressivement croissantes de l'axe de rotationo Les autres éléments coupants sont disposés de façon similaire.
L'inclinaison des axes T - T par rapport à l'arbre 17 présente de nouveau l'avantage qu'à l'avant, c'est-à-dire vers la face attaquée, l'in- tervalle a entre les bords des calottes hémisphériques peut être rendu si faible qu'aucun bourrelet ne reste subsister dans le charbon ou autres mine- rais constituant la face attaquée, tandis que d'autre part, du côté opposé de l'organe de coupe, il reste suffisamment de place pour loger la roue d' engrenage conique 57 servant à l'entraînement.
Les deux calottes sphériques 65 sont montées sur les membres 61 avec seulement un jeu très réduit entre elles, dans lequel est situé l;é lément 64, lequel est fixé rigidement aux deux moitiés du logement 61 et au manchon 18 Cette disposition confère à la tête coupante, considérée de l'extérieur, l'allure d'un ensemble enfermé, ayant approximativement la for- me d'une sphère, dont la moitié avant, présentée à la face à attaquer, ef- fectue l'opération de coupe comme un outil unique.
Les éléments coupants qui dépassent de cet outil, circulent selon des trajectoires longitudinales circulaires, dans la surface approximativement sphérique 70 indiquée sur les
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figures par un trait de chainette et l'intervalle a, à l'endroit où les deux plus grands cercles décrits par les extrémités des éléments coupants sont les plus voisins l'un de l'autre, est si petit que le minerai trai- tée et en particulier le charbon, ne peut pas demeurer à cet endroit sur la face attaquée, pour constituer sur celle=ci une arête ou un bourrelet, mais qu'il est détaché de la face attaquée du fait des chocs résultant de Inaction latérale des couteaux.
Grâce au fait que les deux calottes 65 tournent en sens opposée les efforts de réaction qui naissent pendant l'opé- ration de coupe s'équilibrent mutuellement, de sorte que la tête coupante n'est soumise à aucune force qui tendrait à la déplacer. Lors d'essais pratiques réalisés avec des équipements comportant des calottes d'un ray- on de 200 mm et pour une vitesse de coupe de 8m/sec pour l'élément coupant décrivant le cercle le plus grand, on a obtenu en moyenne un abattage de 0,58 à 0,70 tonnes par minute pour du charbon de dureté moyenne avec gan- gue calcareuse dure, la puissance à l'outil étant de 24 à 26 HP De plus, on a remarqué que la production peut être accrue,
ou encore que le travail peut être facilitée en montant la tête coupante sur l'arbre support 14 de telle manière que le plan défini par les deux axes T - T des calottes sphériques ne soit pas'verticale mais soit incliné par rapport à la verti- cale, de préférence sous un angle de 45
Dans une autre forme de construction de la machine d'abattage, re- présentée aux figures5 et 6 18 équipement est à nouveau assemblé sur un châssis circulant sur des chenilles à chaîne sans fin.
La tête coupante 75 est construite similairement à celle représentée aux figures 3 et 4 et consiste essentiellement en deux organes porte-outils hémisphériques équipés d'éléments coupants du type représenté aux figures 3 et 4a Le bras-support . consiste en un membre tubulaire 76 qui dans le cas présent est attaché à un logement 77 pour constituer une enveloppe rigide continue abritant le mo- teur d'entrainement 78 ainsi que l'arbre de coupe 80 qui est connecté di- rectemetn à 1-'arbre 79 du moteur.Le moteur d'entraînement 78 et la trans- mission vers la tête coupante sont donc complètement enfermés et protégés contre la poussière. Le logement'77 est fermé à l'arrière par un couver- --le 81 étanche à la poussière.
L'enveloppe constituée par le membre tubu- laire rétreint 76 et le logement 77, estdimensionnée de telle sorte qu'el le soit capable de supporter, sans subir de déformations,\) les efforts ré- sultant de la coupe du charbon ou des minerais, et les moments fléchis- sants qui en résultent, et constitue l'organe raidisseur du dispositif.
Toutes les forces de réaction et moments fléchissants qui en résultent sont repris par cette enveloppe, qui est construite en conséquence, de manière a présenter une grande résistance,
L'appareil est actionné hydrauliquement, d'une manière similaire à celle décrite en se.référant aux figures 3 et 4, c'est-à-dire qu'il est disposé de manière à pouvoir pivoter autour de deux axes situés à angle droit 1-'un par rapport à l'autre. Un de ces axes.' disposé horizontalement, est défini par deux tourillons 82 disposés sur les côtés opposés du loge- ment 77 à l'aide desquels le logement 77 peut pivoter dans deux bras-sup- ports 83 qui sont inclinés vers l'arrière et sont attachés à une pièce transversale 84.
Cette pièce transversale est munie d'un pivot central 85 monté sur les roulements à billes 87 du châssis 86 Un engrenage 86, engre- nant avec une crémaillère 89, est clavetée sur le pivot 85. Les extrémités de la crémaillère 89 sont solidement raccordées à des pistons travaillant dans les cylindres hydrauliques 90 et 91 disposés de part et d'autre du châssis d'une manière similaire à celle utilisée dans la forme de cons- truction représentée aux figures 3 et 4. Les déplacements de la tête cou- pante autour du pivot vertical s'effectuent en contrôlant de façon appro- priée le fluide sous pression amené aux cylindres.
Pour obtenir les dépla- cements de la tête coupante autour de l'autre axe, une seconde paire de cylindres hydrauliques 92 et 93 est prévue de part et d'autre du logement 77 Les cylindres 92 et 93 sont montés de manière à pouvoir pivoter autour des axes 94, situés de part et d'autre des bras-supports 83, les pistons étant connectés solidement au logement 77 aux points 95.Les mouvements
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de ces pistons relèvent le bras de la tête coupante. Les déplacements de la tête coupante en sens inverse s'effectuent par gravité. Les organes de'com- mande des déplacements dû châssis et des différents cylindres hydrauliques ne sont pas représentés sur les figures, puisqu'ils ne font pas partie de l'invention.
La disposition représentée aux figures 5 et 6 convient particuliè- rement bien pour la coupe selon profil, but pour la réalisation duquel le guidage de la tête coupante peut être effectué automatiquement à l'aide d' un gabarit.
Dans ce but,un cadre 96 est monté rigidement sur le châssis ayant une arête de guidage 97 dont la forme correspond au profil à découper, le- quel, dans l'exemple considéré, correspond à la section transversale de la galerie de mine. Un galet tournant 99, monté sur un bossage 98 du couvercle 81 du logement 77, porte sur l'arête de guidage 97 lorsque le logement est dans la position appropriée grâce à une commande appropriée des cylindres hydrauliques 90, 91 92 et 93; le galet 99 est constamment pressé contre l'arête de guidage 97 pendant les mouvements du logement 77 et circule tout le long du gabarit, comme indiqué par la flèche 106. La tête coupan- te est donc conduite de manière à décrire un profil d'une forme similaire à celle du gabarit, mais à échelle plus grande.
Il est préférable de com- mencer l'opération de coupe dans le coin inférieur droit ou gauche du pro- fil à découper.. c'est-à-dire avec le galet de guidage 99 dans la position A ou la position B du gabarit, et de couper d'abord la partie horizontale du profil. En utilisant une tête coupante de 400 mm de diamètre par exemple, il est possible de couper dans le charbon jusqu'à une profondeur de 0,5 à 1 mètre. Pendant que la tête coupante circule autour du profil à découper, la masse entière de charbon comprise à l'intérieur du profil s'écroule gé- néralement ou peut facilement être disloquée.
'Les figures 7 et 8 représentent une forme de construction de la tête coupante dans laquelle la tête 75 est capable d'un mouvement de rota- tion autour de l'axe x-x de l'arbre-support 76. Dans ce buts la tête 75 est fixée sur un arbre creux 100 pouvant tourner dans l'organe tubulaire 76. Un organe annulaire 101 dont une portion 102 de la circonférence cons- titue une vis sans fin attaquée par une vis tangente'104 tourillonnant dans un logement 103 fixé au bras-support 76 est attaché rigidement sur cet arbre. La tête coupante peut être réglée angulairement à l'aide d'une clé que l'on place sur la partie carrée 105 de l'axe de la vis tangente.
Un réglage angulaire atteignant 90 est suffisant.
En raison de la capacité d'extraction élevée que l'on peut ob- tenir avec la machine d'abattage décrite, il est avantageux de combiner celle-ci avec un convoyeur mécanique qui peut être d'un type connu, dans le but d'évacuer en permanence les minerais abattus.
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MILLING MACHINE FOR COAL AND OTHER MINERALS.
The invention relates to a slaughtering machine for coal and other minerals, in which two cutting tools, rotating in opposite directions, are mounted so as to be able to turn at the end of a support arm. in order to cut the ores to be felled. Each of the rotary cutting tools consists of a tool holder having substantially the shape of a body of revolution, equipped with cutting elements provided so as to perform the desired cutting operation.
According to the invention, the two tool-carrying members are arranged so that the axes of rotation form, at the front,
an acute angle with respect to the longitudinal axis of the support shaft on which they are mounted o The term "front" should be understood as designating the side of the cutting head which is closest to the face attacked by The device This arrangement has the advantage that the interval between the two tool-holder members can be reduced to a minimum at the front, with the result that, in particular in the case of coal felling, there remains no bulges after cutting. Several cutting elements or teeth are provided for each of the tool-carrying members, in such a way that they are brought one after the other into contact with the ores to be felled, while the rotation of the tool takes place. the tool holder body.
Likewise, in accordance with the invention, the cutting elements are offset from one another transversely to the direction of rotation, so that the individual cutting elements, or teeth, which follow each other. 'one after the other during the rotation of the tool-carrying member, do not follow the same track, but' start the ore successively in adjacent tracks o
The tool holder member preferably has the shape of a displacement of a cone or a spherical cap When the tool holder member is in the form of a cylinder or a truncated cone, the arrangement conforms to to the invention is such that the two transverse surfaces of the cylindrical or conical members,
that is, the surfaces perpendicular to the! axes
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respective rotations ,, are not parallel to each other, so that the organs are of wedge-shaped section. This arrangement ensures easy removal of the device from the cup, or in other words, prevents the device from getting stuck in the cup,
The device according to the invention, is driven mechanically or electrically, and can be constructed on a smaller scale, for use as a hand tool, or on a larger scale, combined with a drive mechanism, for intensive work.
Different forms of construction of the device according to the invention are shown in the accompanying figures.
Figure 1 shows a hand cutting device in side elevation.
FIG. 2 represents the same device, seen in plan, partially in section.
Figure 2a shows a construction detail.
FIG. 3 represents a mobile slaughtering machine according to the invention, electrically driven, in side elevation.
Figure 4 is a section along the line B-B of Figure 3.
Figures 4a and 4b show, on a larger scale, a detail of the construction shown in Figure 3.
Fig. 5 is a longitudinal section of a third form of construction in which the motor and transmission which drive the cutting tools are completely enclosed.
Figure 6 is a rear view of the arrangement shown in Figure 5.
FIG. 7 shows, partially in longitudinal section, an arrangement in which the knives are adjustable by pivoting with respect to the longitudinal axis of the support arm.
Figure 8 is a section taken along line B-B of Figure 7.
Figure 9 is a side elevation of the arrangement shown in Figures 3-4a, on a reduced scale.
In the constructive form represented in. Figures 1 and 2 the two tool-carrying members 1 and 2, which are symmetrical with respect to one another, are mounted independently so as to be able to turn, at the end of a support arm 3 .
Each tool-holder member consists of a rotating part in the form of a drum, fixed to a shaft 4 mounted on ball bearings. A conical gear 5, integral with the shaft 4, meshes with a bevel gear 6, keyed on a rotating shaft mounted inside the support arm 3.
Each of the tool-holder members 1 and 2, with its axis 4. is inclined forward, so as to form an acute angle, for example of 86, with the longitudinal axis xx of the support arm 3. Thanks to this arrangement, the two tool holders 1 and 2 are placed as close together as possible on the side close to the face to be attacked ;, so that at this point they are only separated by a very small gap s ., while.their spacing on the opposite side is considerably greater. Two advantages are obtained in this way.
In the first place, no bumps remain on the attacked surfaces, as coal or other minerals which are not directly affected by the cutting tool are forced to fall or being torn off by the action of the cutting tool. neighbor Secondly., the fact that the two tool-holder bodies are inclined with respect to the axis xx makes it possible to house the bevel gear 6 between them. As this drive gear is common to the two holders. tool, the latter rotate in the opposite direction, which considerably facilitates the operation of the device.
In the example shown, the cutting tools have the shape of
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teeth 9 mounted on each of the tool-holder members 1 and 2 in such a way that each of them is axially offset with respect to that which immediately precedes it. In the example shown, the offset between two consecutive teeth almost reaches the width of one tooth. As a result, when the cutting tool rotates, the ore is attacked across the full width, and none of the cutting elements returns to the path of the previous element o The transverse offset between successive cutting elements may be greater or less than the width of one of these elements, as can be seen in the description of another form of construction, which is given below.
When using tool-carrying members having a cylindrical or conical casing, it is advisable to ensure that the two faces of these members which define the cylindrical or conical surfaces are not parallel to each other. to the other, but form an acute angle between them.
Thus, in the example shown, the height h1 at the front of the cylinder is slightly smaller than the height h2 of the same cylinder at the rear This difference in height, which is exaggerated in FIG. 2a, reaches for example, for a cylinder of 30 cm in diameter, a value of 1 cm, and is therefore relatively small, but it has the effect of preventing the knife from getting stuck in the cut, and allowing it to be easily removed o Points of minimum height h1 and those with height h2 are arranged on opposite sides of the cylinder, that is, 1800 from each other. During the rotation of the tool holder member, the cut is therefore widened by the cutting elements mounted on the highest part of the cylinder.
This also facilitates the cutting operation, and allows the cutting speed to be increased.
Figures 1 and 2 show one form of construction in which the cutting device is mounted at the end of a support arm and is operated by hand. Two handles 10 and 12 are provided in this buto. A metal tube 11 surrounding a flexible shaft is connected to the support shaft.
3. The driving movement is given by an electric motor 130
The device according to the invention is particularly suitable for "heavy duty" cutting machines for intensive service, an example of which is shown in Figures 3 and 4 The cutting head, which is described in more detail in what follows, is mounted on a tubular support shaft 14, which receives the rotating shaft 15 through which the cutting members are driven The ball bearing 16, at the upper end, is housed in a sleeve 18 fixed to the tubular arm by screws 17, while the ball only at the lower end is in a cavity 19 of a casting 20 which is also fixed to the tubular arm by means of screws 21, and which is mounted so pivoting, using a cylindrical extension 22,
inside a housing 25 provided with cylindrical guide surfaces 23 and 24. The extension 22 exits the housing 25 through an orifice 260 A journal 27 is mounted along the geometric axis of said cylindrical surface and carries a bevel gear 28 supported by a ball bearing 29o The bevel gear 28 is driven by an electric motor 30 via a clutch 33, a shaft 31 and a bevel gear 32, The shaft 15 housed in the arm -tubular support 14 is moved by means of a second bevel gear 34, driven by the bevel gear 28. The casting 20 is fixed on the journal 27 using three lugs 35, 36 and 37 and constitutes therefore, with the journal 27, an assembly capable of performing an angular pivoting movement.
To achieve this movement, the lug 35 is attacked by an elbow lever 38 which is articulated to the lug by the pin 39 and is articulated to the piston of a hydraulic cylinder 41 by the pin 42 By introducing pressurized oil in this cylinder, one causes the lifting of the arm 14, in a vertical plane. By interrupting the oil supply, the arm descends under the action of its own weight.
The various parts of the apparatus just described are
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assembled on a base plate 43 equipped with a central spindle 45 pivoting in the frame 45 A this spindle, which is supported by the bearings 46 and 47, is keyed a gear 48, itself engaged with a rack 49. The ends of rack 49 are connected to pistons 50 and 51, respectively, working in hydraulic cylinders 52 and 53 into which pressurized oil can be introduced at will, which rotates shaft 45 around. its vertical axis, at the same time as the equipment mounted therein.
The chassis is equipped with toothed wheels 54 and tracks 55. The driver's seat, from which all the controls can be operated, is shown at 56 (see figure 9). These parts of the equipment can be built from one. conventional manner, and do not form part of the present invention,
In the case of the construction form just described, the cutting head of the machine consists of two tool-carrying members rotating in the opposite direction, and of a device for driving them. Attached to the upper end of shaft 15 is a bevel gear wheel 57 (see Fig. 4a) which drives two bevel gears 58 and 59 facing each other.
The axes 60 of each of the two bevel gears 58, 59 are arranged so that their geometric axes form with the axis xx of the transmission shaft, towards the front, in the plane of the drawing, an angle Ó which is less than 90 Each of the two bevel gears 58 and 59 can rotate, by means of the ball bearings 62 and 63, in a housing 61 rigidly coupled to the sleeve 18 Between the two housings 61 is provided an element d The spacing 64 At the end of each of the two pins 60 is fixed a casing 65 in the form of a spherical cap, each of these caps comprising a means 66 The caps 65, which, in the examples shown, are hemispherical, are made of cast steel and are equipped, in the present example, with four groups of cutting elements.
Each group of cutting elements includes five scissors 67 (see Figure 4b) which are individually secured in a cavity of the hemispherical tub, preferably removably. For this purpose, each of the knives is mounted in a raised boss 68, and held in place by means of a screw 69. The knives of each of the different groups are arranged in curved lines, so that during of the rotation of the hemispherical caps two knives working consecutively never describe the same trajectory. In other words, the knives are offset with respect to each other in the direction of the longitude of the hemisphere, so that during the rotation substantially all of the hemispherical surface 70 is swept by the knives.
The relative displacement, or offset, of the knives is shown in Figure 4b, in which four cutting elements 71, 72, 73 and 74 are arranged at progressively increasing distances from the axis of rotation. The other cutting elements are arranged so similar.
The inclination of the axes T - T with respect to the shaft 17 again has the advantage that at the front, that is to say towards the attacked face, the gap a between the edges of the hemispherical caps can be made so weak that no bead remains in the coal or other ore constituting the attacked face, while on the other hand, on the opposite side of the cutting member, there is still sufficient room for housing the bevel gear wheel 57 for the drive.
The two spherical caps 65 are mounted on the members 61 with only a very small clearance between them, in which the element 64 is located, which is rigidly fixed to the two halves of the housing 61 and to the sleeve 18 This arrangement gives the head cutting, viewed from the outside, the appearance of an enclosed unit, having approximately the shape of a sphere, the front half of which, presented to the face to be attacked, performs the cutting operation as a unique tool.
The cutting elements which protrude from this tool, circulate in circular longitudinal paths, in the approximately spherical surface 70 indicated on the
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figures by a chain line and the interval a, where the two largest circles described by the ends of the cutting elements are closest to each other, is so small that the ore treated and in particular the coal, cannot remain at this place on the attacked face, to constitute on the latter an edge or a bead, but that it is detached from the attacked face because of the shocks resulting from lateral inaction of the knives .
Thanks to the fact that the two caps 65 turn in the opposite direction, the reaction forces which arise during the cutting operation are mutually balanced, so that the cutting head is not subjected to any force which would tend to move it. During practical tests carried out with equipment comprising domes with a radius of 200 mm and for a cutting speed of 8 m / sec for the cutting element describing the largest circle, an average cut was obtained. from 0.58 to 0.70 tonnes per minute for carbon of medium hardness with hard limestone, the power to the tool being from 24 to 26 HP In addition, it has been noticed that the production can be increased,
or that the work can be facilitated by mounting the cutting head on the support shaft 14 in such a way that the plane defined by the two axes T - T of the spherical caps is not vertical but is inclined with respect to the vertical. wedge, preferably at an angle of 45
In another form of construction of the felling machine, shown in Figures 5 and 6, the equipment is again assembled on a frame running on endless chain tracks.
The cutting head 75 is constructed similarly to that shown in Figures 3 and 4 and consists essentially of two hemispherical tool-holder members equipped with cutting elements of the type shown in Figures 3 and 4a The support arm. consists of a tubular member 76 which in this case is attached to a housing 77 to form a continuous rigid casing housing the drive motor 78 as well as the cutting shaft 80 which is connected directly to 1- ' motor shaft 79. The drive motor 78 and the transmission to the cutting head are therefore completely enclosed and protected against dust. Housing 77 is closed at the rear by a dust-tight cover 81.
The envelope constituted by the constricted tubular member 76 and the housing 77, is dimensioned so that it is capable of withstanding, without undergoing deformation, \) the forces resulting from the cutting of coal or ores , and the bending moments which result therefrom, and constitutes the stiffening member of the device.
All the reaction forces and bending moments which result from it are taken up by this envelope, which is constructed accordingly, so as to present a great resistance,
The apparatus is hydraulically actuated, in a manner similar to that described with reference to Figures 3 and 4, i.e. it is arranged so as to be able to pivot about two axes located at right angles 1-'one compared to the other. One of those axes. ' arranged horizontally, is defined by two journals 82 disposed on opposite sides of housing 77 by means of which housing 77 can pivot in two support arms 83 which are inclined backwards and are attached to a part transverse 84.
This transverse piece is provided with a central pivot 85 mounted on the ball bearings 87 of the frame 86 A gear 86, engaging with a rack 89, is keyed on the pivot 85. The ends of the rack 89 are firmly connected to pistons working in the hydraulic cylinders 90 and 91 arranged on either side of the frame in a manner similar to that used in the form of construction shown in Figures 3 and 4. Movements of the cutting head around vertical pivot are effected by appropriately controlling the pressurized fluid supplied to the cylinders.
To obtain the movements of the cutting head around the other axis, a second pair of hydraulic cylinders 92 and 93 is provided on either side of the housing 77 The cylinders 92 and 93 are mounted so as to be able to pivot around axes 94, located on either side of the support arms 83, the pistons being securely connected to the housing 77 at points 95.
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of these pistons raise the arm of the cutting head. The movements of the cutting head in the opposite direction are effected by gravity. The components for controlling the movements of the chassis and of the various hydraulic cylinders are not shown in the figures, since they do not form part of the invention.
The arrangement shown in FIGS. 5 and 6 is particularly suitable for cutting along a profile, the object for which the guiding of the cutting head can be effected automatically with the aid of a jig.
For this purpose, a frame 96 is rigidly mounted on the frame having a guide ridge 97 whose shape corresponds to the profile to be cut, which, in the example considered, corresponds to the cross section of the mine gallery. A rotating roller 99, mounted on a boss 98 of the cover 81 of the housing 77, bears on the guide ridge 97 when the housing is in the appropriate position by means of appropriate control of the hydraulic cylinders 90, 91, 92 and 93; the roller 99 is constantly pressed against the guide ridge 97 during the movements of the housing 77 and circulates throughout the jig, as indicated by the arrow 106. The cutting head is therefore driven so as to describe a profile of a shape similar to that of the template, but on a larger scale.
It is preferable to start the cutting operation in the lower right or left corner of the profile to be cut .. ie with the guide roller 99 in position A or position B of the template. , and first cut the horizontal part of the profile. By using a cutting head with a diameter of 400 mm for example, it is possible to cut in coal to a depth of 0.5 to 1 meter. As the cutting head circulates around the profile to be cut, the entire mass of coal within the profile usually crumbles or can easily be broken up.
Figures 7 and 8 show one form of construction of the cutting head in which the head 75 is capable of rotational movement about the xx axis of the support shaft 76. For this purpose the head 75 is capable of rotating. is fixed to a hollow shaft 100 which can turn in the tubular member 76. An annular member 101 of which a portion 102 of the circumference constitutes an endless screw driven by a tangent screw '104 journalled in a housing 103 fixed to the arm. support 76 is rigidly attached to this shaft. The cutting head can be angularly adjusted using a wrench which is placed on the square part 105 of the axis of the tangent screw.
An angular adjustment of up to 90 is sufficient.
Owing to the high extraction capacity which can be obtained with the described slaughtering machine, it is advantageous to combine it with a mechanical conveyor which may be of a known type, with the aim of '' permanently evacuate the mined minerals.