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PERFECTIONNEMENT AU REMBLAYAGE DANS LES MINES.
La présente invention constitue un perfectionnement au procédé pneumatique continu de remblayage dans les mines, et a pour objets un procédé et un appareil pour projeter en place la matière à remblayer par la détente rapide de charges successives d'air comprimé. Vis-à-vis du procédé continu, on réalise ainsi de sensibles économies d'air comprimé et la matière remblayée peut être tassée de façon plus compactée
On sait que, dans le procédé continu, quand les résidus consti- tuant la matière de remblayage, sont transportés de façon continue dans des conduites,, au moyen d'air comprimée pour remblayer, il faut des volumes d'air relativement grands pour maintenir une certaine vitesse minimum nécessaire dans la conduite pour entraîner les plus grosses et plus lourdes particules.
Pour le genre et le calibre de matières communément utilisées au remblayage dans les mines, le volume minimum d'air libre nécessaire est d'environ 42 m3 (1500 pieds cubes) par minute, .qu'on doit comprimer à une pression d'environ 5,6 kg/cm2 (80 livres/pouce carré) En outre, à moins que la quantité de ma- tière à transporter et la distance de transport ne soient grandes, on n'obtient qu'un très pauvre rendement de l'air comprimé. Pour donner de bons résultats, le volume d'air nécessaire ne devrait pas dépasser environ 100 m3 d'air libre utilisé par mètre cube de matière remblayée, mais peu d'installations semblent aptes à maintenir un rendement de ce genre pendant un certain temps.
La quan- tité relativement grande d'air comprimé nécessaire par unité de matière rem- blayée résulte de l'impossibilité, dans le procédé continu, d'augmenter le rap- port matière solide/air au-délà d'une certaine limite pratique, au-delà de la- quelle il y a danger d'obstruction des conduites. Mais si l'on introduit la matière et l'air comprimé de façon intermittente, on constate que la matière solide peut se tasser de façon suffisamment compacte dans la conduite pour produire un bouchon étanche, se comportant à la manière d'un piston quand on admet de l'air comprimé.
On peut alors utiliser dans son entièreté l'énergie
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de l'air comprimé; pour déplacer le bouchon de matière dans la conduite.La présente invention permet donc d'introduire une charge de matière et de la tas- ser de façon compacte dans la conduite avant d'admettre la charge d'air com- prime qui., entretemps, est accumulé dans un réservoir approprié. Quand une quantité appropriée de matière a été tassée, l'air comprimé est détendu très ra- pidement et pousse la matière dans la conduite.
La quantité d'air comprimé consommée par unité de matière de remblayage projetée dépend de la longueur de la conduite raccordée à l'appa- reil et par laquelle la matière doit être transportée. Plus la conduite est courte,plus la quantité d'air nécessaire est faible, et vice-ver sa. Il est possible, pour une longueur de conduite modérée, d'utiliser aussi peu que 20 m3 d'air libre par mètre cube de matière remblayée. Bien que l'allongement de la conduite de remblayage entraîne naturellement une augmentation du volume d'air utilisé par unité de volume remblayée il est possible de transporter des matières dans une conduite dont la longueur atteint 60mètres (200 pieds) sans dépasser 100 m3 d'air libre par mètre cube de matière remblayée, ce qui repré- sente le chiffre le plus favorable réalisé en pratique dans le système continu.
En proportionnant convenablement le volume de matière chargée dans la conduite, le volume d'air comprimé détendu, le diamètre et la longueur de la conduite utilisée, la matière peut être transportée à une vitesse consi- dérablement plus élevée que ce qu'on réalise d'ordinaire avec le système conti- nu. On obtient ainsi un remblayage plus dense et un meilleur soutènement des installations souterraines. En outre, l'appareil se prête particulièrement bien au mélange d'eau à la matière de remblayage pour produire un mélange qui peut durcir sur place, ce qui est d'ordinaire très désirable.
Une forme d'appareil permettant d'exécuter l'invention décrite ci-après.
Comme on le voit sur la Fig. 1 des dessins, cet appareil consiste essentiellement en une culasse 1 surmontée d'une courte conduite 2 portant à son autre extrémité une trémie d'alimentation 3. Un chargeur à vis 4 de forme spéciale opère en partie dans la trémie 3 et dans la conduite 2, et est comman- dé par un engrenage conique 5. La matière à remblayer est introduite dans la trémie 3 et tassée de façon compacte dans la culasse 1 par l'action d'un char- geur à vis 4 qui empêche également la matière d'être soufflée à l'extérieur quand on admet l'air comprimé. L'air comprimé est accumulé dans un réservoir 6 relié à la culasse 1 par un raccord 7 en forme de cloche.
Celui-ci porte des ouïes de déviation 8 dont le rôle est d'abord d'empêcher la matière à remblayer de re- fluer dans le réservoir et les accessoires qu'il contient, et en second lieu, de diriger le courant d'air vers le bas dans la culasse 1 pour assurer l'en- traînement de toute la matière. Le réservoir 6 maintient sa charge d'air com- primé grâce à la fermeture sous pression de la soupape principale 9 reposant sur son siège 10 mais la pression sur cette soupape est en partie équilibrée par la pression qui s'exerce en sens inverse sur le piston d'équilibrage 11 fonctionnant dans son cylindre 12 relié à l'air libre. 'La soupape 9 est donc maintenue fermée par la pression de l'air qui agit sur la différence des sur- ' faces entre celle du siège 10 et celle du piston d'équilibrage 11.
Sur le même axe que la soupape 9, le piston 11 et l'arbre 13 prolongé qui les relie, se trouvent le piston de manoeuvre 14 et son cylindre 15. A un moment opportun du cycle, ce piston reçoit de l'air comprimé, ouvre la soupape principale 9 et li- bère ainsi presqu'instantanément tout le contenu du réservoir 6 qui se décharge dans la culasse 1. Une ouverture très rapide de la soupape 9, qui représente un facteur essentiel du fonctionnement de l'appareil, se produit en raison du fait que dès que cette soupape est soulevée de son siège 10, la différence de pression entre ses faces supérieure et inférieure tombe.
Il s'ensuit une légè- re diminution de l'ensemble des forces tendant à ramener la soupape 9 sur son siège 10, qui a pour résultat que cette force devient inférieure à celle qui tend à pousser vers l'extérieur le piston d'équilibrage 11.
Ce dernier piston devient donc moteur et produit une levée très rapide et complète de la sou- pape principale 9 de son siège, étant aidé pendant tout le temps qu'il travail-
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le par la pression qui agit encore sur la face inférieure du piston 14. L'ou- verture est tellement rapide que des moyens doivent être prévus pour absorber l'énergie cinétique de l'ensemble de la soupape principale à la fin de sa course, ce qu'on réalise en prévoyant un tampon 16 en caoutchouc et en lais- sant de l'air emprisonné dans la partie supérieure du cylindre 12 pour former un coussin.
Des moyens automatiques, décrits dans la suite, coupent et lâchent aussitôt que le réservoir a été déchargé, la pression d'air agissant en-dessous du piston 14, à la suite de quoi 1-'ensemble de la soupape principale retombe sur son siège 10 par gravité ou, plus avantageusement, sous l'action d'un res- sort 17.
Le fonctionnement automatique du cycle d'introduction, de tasse- ment de la matière à remblayer dans la culasse 1, puis de décharge par l'air comprimé venant du réservoir 6, est réalisé grâce à la forme particulière du chargeur à vis 4. Ce dernier est commandé par le dispositif 18 qui peut com- prendre un moteur électrique avec engrenages ou un moteur à air comprimé. Un mécanisme à fonctionnement automatique,reliant le moteur de commande au couple conique 5 est décrit en détails sur la Fig. 3. Le principe appliqué dans un dispositif de ce genre, consiste à utiliser l'effort croissant exigé pour fai- re tourner la vis 4 quand la charge de la culasse devient compacte, pour ouvrir une soupape qui admet de l'air comprimé servant à manoeuvrer le piston 14.
De même, quand l'effort exercé sur la vis 4 tombe à la suite du déchargement de la matière de remblayage de 1-'appareil, Inaction inverse est utilisée pour ma- noeuvrer la soupape de commande qui laisse échapper l'air de dessous le piston
14 Ceci permet à la soupape principale de se fermer comme déjà dit plus haut.
Le chargeur à vis doit donc remplir deux rôles importants, qui sont les suivants :
1.- il doit tourner facilement dans la matière de remblayage pendant qu'elle est introduite dans la culasse, c'est-à-dire qu'il ne doit pas être soumis à une résistance par trop variable quand il rencontre de gros- ses particules dans la charge ;
2.- il doit pouvoir tasser la matière de remblayage de façon compacte dans la culasse 1 et le tube 2 imnédiatement au-dessus de celle-ci, de manière à éviter un reflux dans la trahie d'alimentation 3 quand l'air com- primé est lâché du réservoiro
Seul, il n'est pas capable de satisfaire complètement à ces deux conditions, mais si on le fait travailler conjointement avec de la matière ta- misée à un calibre convenable pour le diamètre de la conduite 2, en donnant à celle-ci une longueur appropriée et une forme particulière:, on évite qu'il se produise de grandes variations dans l'effort qui, autrement, modifieraient le moment correct de la décharge de l'air. La forme de la vis est telle que le bord extérieur en hélice épouse la surface d'un cône tronqué dont la base se trouve en haut dans la trémie 3.
Ceci assure que pendant que la vis tourne dans la matière de remblayage, le bord de son hélice s'écarte constamment de la matière,et par conséquent, les particules plus grosses n'ont pas tendance à produire des arrêts brusques de sa rotationo Toutefois, cette action ne suf- fit pas en soi à satisfaire à la seconde condition co-dessus, qui exige qu'un tampon de matière rendue compacte se forme effectivement à la fois autour de la surface de l'hélice et à l'intérieur des parois de la conduite de tassement 2.Pour y arriverla face de l' hélice supportant l'effort fait un angle d'en- viron 60 avec son axe vertical.
Le résultat de la rotation d'une hélice de ce genre à l'intérieur de l'espace clos de la conduite de tassement consiste en ce que la matière est poussée à la fois vers le bas et vers l'extérieur à me- sure que la culasse 1 se remplit, et forme ainsi un tampon qui empêche l'échap- pement de l'air vers le haut à travers la conduite 2 et la trémie 3. L'effica- cité d'un tampon de ce genre est influencée par la longueur totale de la partie de la conduite de tassement 2 existant entre le sommet de la culasse et l'extré- mité inférieure de la vis, et par l'effort maximum appliqué à celle-ci. Ces fac- teurs dépendent de la nature et du calibre de la matière à remblayero Les carac- téristiques particulières de ce dispositif de chargement sont représentées sur
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la Fig. 2.
L'utilisation de 13'augmentation de la résistance à l'effort produit sur l'arbre de la vis de chargement 4 pour commander le cycle de ré- glage du moment auquel se produit la décharge de l'air du réservoir, peut s' effectuer de différentes manières. La Fig. 3 montre une forme de mécanisme uti- lisable avec n'importe quel dispositif de commande 18 de la Fig. 1. Ce mécanis- me fonctionnant sur le principe exposé de résistance à l'effort, est essentiel- lement mécanique. On pourrait toutefois obtenir le même résultat final par d' autres mécanismes actionnés électriquement ou pneumatiquement et accouplés à leurs dispositifs de commande de manière à utiliser l'augmentation du poten- tiel de puissance résultant à ces dispositifs, de la résistance croissante au couple à la vis.
Le mécanisme représenté sur la Fig. 3 est intercalé entre le moteur de commande 18 et le couple conique 5. Son rôle est de transformer la résistance accrue à l'effort, offerte par le chargeur à vis en un simple mou- vement latéral. Ceci s'effectue en utilisant un système d'embrayage à griffes qui consiste en deux éléments 19 et 20 dont le premier peut coulisser sur des cannelures de l'arbre de commande 21 accouplé au moteur 18. L'autre élément 20 est calé sur l'arbre de commande 22 du couple coniqus L'élément mobile 19 du système est maintenu en contact étroit avec l'élément calé 20 au moyen d'un fort ressort de compression 23. La réaction de ce ressort est absorbée par le couvercle avant 24 du carter cylindrique 25 qui enferme tout le mécanisme.
Le mouvement latéral est produit grâce à ce que l'on donne aux faces des griffes d'embrayage du système une inclinaison d'environ 45 degrés par rapport au plan de rotation. Par conséquent, si une résistance à l'effort se manifeste sur l'élément 20, l'élément 19 a tendance à se débrayer en coulissant le long de l'arbre cannelé 21 et comprime ainsi le ressort 23. La compression exer- cée par le ressort 23 est réglée de manière à exercer l'effort limite désiré à la vis 4 qui., lorsqu'il est dépassé, débraie finalement complètement l'élé- ment 19 de l'élément 20. La valeur de cet effort est du reste toujours quelque peu inférieure à celui disponible: au moteur de commande.
En outre, en proportionnant de façon appropriée la longueur pé- riphérique des griffes mâle et femelle sur les bords des éléments 19 et 20 qui s'engrènent, on peut prévoir sur l'élément 20 une portion d'arc de cercle ou "piste" sur laquelle les griffes mâles de l'élément 19 voyageront après s'être débrayées et avant de revenir en prise avec l'élément 20.
La décharge du réservoir se produit quand l'embrayage à griffes est entièrement débrayé, c'est-à-dire quand la vis a offert une résistance à l'effort supérieure à celle déterminée par la compression appliquée du res- sort principal 23. L'utilisation de l'action latérale produite par 1'élément 19 qui se débraie de l'élément 20, pour actionner une soupape commandant l'ad- mission d'air au piston 14 donne toutefois des résultats imprécise Il est dé- sirable de corriger cela en faisant en sorte que la soupape de commande ne soit actionnée qu'après que les deux éléments de l'embrayage à griffes sont entièrement débrayée, c'est-à-dire lorsque l'élément 19 voyage sur la "piste" de l'élément 20.
On y arrive en prévoyant un second embrayage à griffes incli- nées dont les deux éléments ne peuvent eux-mêmes commencer à se séparer que lorsque leurs deux contre-parties 19 et 20 de l'embrayage à griffes principal sont complètement débrayées. Le mouvement latéral produit quand cet embrayage secondaire débraie,
est utilisé pour actionner la soupape de commande 26 qui admet de l'air comprimé au piston 14 dans un sens et le laisse échapper dans l'antre sens
L'embrayage secondaire consiste en deux manchons 26 et 27 dis- posés coaxialement par dessus ceux de l'embrayage principal 19 et 20.Le manchon 26 peut coulisser librement sur la surface extérieure cannelée de 1' élément 19. Il est maintenu en contact étroit avec le manchon 27 par les butées 29 à ressort 28 sur lesquelles il frotte et qui sont fixées au couvercle avant 24.
D'autre part,le manchon 27 est fixé à l'élément 20. Comme les éléments
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19 et 20,ces manchons ne comportent qu'une paire de griffes, avec cette im- portante différence, toutefois, que les longueurs des ares compris entre les deux griffes mâles du manchon 26 et de la "piste" comprise entre les griffes femelles correspondantes du manchon 27 sont inférieures à ce qu'elles sont dans les éléments 19 et 20. L'arc de la "piste" sur le manchon 27 étant infé- rieur à celui de la "piste" de l'élément 20 qu'il recouvre,l'élément 19 dis- pose d'assez de temps pour se débrayer de l'élément 20 avant que le manchon 26 ne commence à se débrayer du manchon 27.
Ceci est possible du fait que 1' élément 19 peut coulisser indépendamment du manchon 26 et permettre ainsi au manchon 26 de demeurer en contact avec le manchon 27 jusqu'au moment où les bords d'attaque de leurs griffes se rencontrent, et où le manchon 26 est obli- gé de s'écarter du manchon 27. Le mouvement latéral ainsi produit, transmis par la bride du manchon 26 actionne la soupape de commande 30, qui admet alors de l'air comprimé au piston 14 dans un sens et le laisse échapper au retour.
La course de retour de la soupape 30 est produite par la pression de l'air agis- sant sur elle, qui ramène la soupape en arrière dès que les deux manchons 26 et 27 reviennent en prise quand le cycle est complété. Pour la commodité de 1' accès, la soupape 30 et son cylindre 31 sont boulonnés au couvercle avant, une conduite d'air de la canalisation étant raccordée au cylindre 31 qui est lui- même raccordé au cylindre 15.
Comme déjà dit, les dimensions de la culasse 1, de la conduite de tassement 2 et du réservoir 6 aussi bien que le diamètre et la longueur de la conduite accouplée à la culasse 1 pour décharger la matière de remblayage à l'endroit désirée dépendent toutes de la nature et du calibre de la matière et de la distance entre l'appareil et le point de déchargement éventuel. Le ré- servoir 6 sera donc construit suffisamment grand pour fournir les quantités d'air requises pour la plus grande longueur de conduite de décharge pouvant vraisemblablement être utilisée.Si on utilise une longueur de conduite infé- rieure au maximum pour lequel l'appareil peut avoir été calculé, on peut ré- gler la capacité du réservoir de manière à assurer que l'air comprimé soit effi- cacement utilisé.
A cet effet, on peut installer dans le réservoir une cloison 32 étanche à l'eau, qui entoure la soupape, principale de décharge 9, 10 et 11.
Cette paroi divise le réservoir en deux parties qui communiquent encore entre elles par dessus le bord supérieur de la cloison, et permet de réduire à vo- - lonté l'espace disponible pour l'air comprimés, en faisant couler de l'eau dans la partie extérieure, la partie intérieure demeurant vide pour recevoir la soupape de décharge principale.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de remblayage pneumatique caractérisé en ce que la matière à remblayer est projetée en place par la décharge intermittente et très rapide de quantités d'air comprimé accumulées.
2. Appareil de remblayage pneumatique caractérise en ce qu'il comprend un chargeur à vis pour tasser la matière venant d'une trémie dans une culasse d'où. elle est expulsée par la décharge très rapide d'une quantité d'air comprimé accumulée.