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La présente invention a pour objet une canne de mineur injectant à haute pression un liquide tel que l'eau pour le dépoussiérage et l'abat- tage du charbon de mine ou pour tous travaux analogues requérant une ap- plication liquide sous forte pression.
La canne selon l'invention a pour premier avantage essentiel une fixation inviolable dans la veine ou le banc de charbon (dans le cas du travail charbonnier), prémunissant l'ouvrier contre le danger bien connu d'un recul brusque et accidentel de la canne. Un deuxième avantage essen- tiel est l'aptitide de cette canne à être prolongée par tronçons succes- sifs permettant l'introduotion de la canne et l'injection de l'eau jusqu'à une profondeur de roche très supérieure aux profondeurs atteintes anté- rieurement.
Ces résultats sont obtenus :
1.- d'une part par la présence, sur la canne, d'un manchon mé- tallique l'entourant sur une partie de sa longueur avec aménagement entre ce manchon et le corps tubulaire de la canne, d'une chambre intermédiaire dans laquelle l'eau, admise sous pression par un dispositif approprié, constitue un second manchon - liquide - dont la compression provoque en- tre le manchon métallique et le corps de canne, un déplacement coulissant ayant pour résultat de comprimer longitudinalement un certain nombre de bagues en matière élastique dont le gonflement latéral résultant verrouil- lera de façon inviolable la canne dans le sol rocheux où elle aura été in- troduite : ce verrouillage augmente de force avec l'augmentation de la pression de l'eau dans la canne;
2. - d'autre part par l'installation éventuelle d'un certain nom- bre de tronçons de canne supplémentaire susceptibles d'être montés inter- calés entre le corps de canne proprement dit et l'embouchure de l'injecteur.
D'autres éléments inventifs (clapets d'extrémité, dispositifs d'étanohéité, etc...) apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre et qui est donnée à titre d'exemple pratique, mais non limitatif, d'une réalisation de l'invention appliquée à une canne de mineur pour le dépous- siérage et l'abattage du charbon de mine.
Sur les dessins annexés, on voit :
Figure 1 - coupe axiale du corps de la canne selon l'invention;
Figure 2 - coupe axiale d'un tronçon supplémentaire intermédiaire;
Figure 3 - coupe axiale d'un tronçon supplémentaire raccordé à l'injecteur, et
Figure 4 - coupe axiale d'un détail.
Sur les dessins, chaque élément tubulaire (corps de canne ou tronçon supplémentaire) est représenté seulement par ses deux extrémités, la partie centrale de chacun étant supprimée pour réduire l'encombrement des figures.
La canne qui va être décrite permet d'injecter avec sûreté de l'eau sous une pression approchant 200 kg/cm2 dans un forage préalablement creusé sur une longueur approchant de 15 m.
Sur la figure 1, on voit la partie principale de la canne, formée essentiellement d'un corps tubulaire 1, droit et rigide, par l'#me I duquel l'eau est envoyée sous haute pression selon la flèche Z à partie de l'in- jecteur (non représenté), vers l'orifice terminal II contrôlé par le cla- pet 10 (dont la structure sera précisée plus loin).
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Le tube 1 est fileté à ses deux extrémités, en 2 et en 3. Sur son filetage 2 - conventionnellement considéré comme voisin de l'orifice 11 - est vissé- le siège 4 qui reçoit lui-même, sur son filetage 5,-la chape 6 dans laquelle est vissée à son tour la buse d'émission 7 dont la jupe ¯8 sert d'appui au ressort à boudin 9 qui presse normalement le cla- pet 10 contre le siège 4. Une molette 11 permet' de régler à volonté la position longitudinale de la buse 7 et, par là, la pression exercée par le ressort .2. sur le clapet 10. Il est ainsi facile de régler le degré de résistance que ce dernier offrira à l'émission de l'eau sous pression.
Un double méplat 12 aménagé sur la surface extérieure du siège 4 permet de le visser à bloc sur le tube 1, mais aussi de le dévisser lorsque l'on désire remplacer les éléments annulaires élastiques (dont il sera question plus loin)'une fois ces éléments usés.
Le tube 1 est enveloppé, entre le siège 4 et le manchon mobile 21, par une série d'éléments annulaires enfilés les uns à la suite des au- tres comme le montre la figure la Certains de ces éléments sont en métal tel que l'aluminium fondu, les autres en un corps élastique tel que le caoutchouc. Les éléments en métal sont référencés 14, 14' ... 14n; les éléments élastiques sont référencés 15, 15' ... 15n. L'ensemble est com- pris et contrebuté entre le siège circulaire 4 d'une part et le manchon mobile 21 d'autre part.
L'extrémité du tube1 opposée à l'orifice d'émission II est fi- letée en 3 pour être vissée dans le taraudage d'un collier 16 reliant le corps de canne, soit à l'injecteur lui-même, soit à un tronçon de canne intermédiaire, comme on verra plus loin. Un double méplat 13 prévu sur sa surface extérieure permet de la visser à bloc ou de la dévisser sans la détériorer.
Dans sa partie avoisinant l'arrivée de l'eau en provenance de l'injecteur, le tube 1 est enveloppé par un manchon 21 fait en métal à hau- te résistance, vissé d'un coté sur une bague 22 coulissant sur le tube 1, et se terminant de l'autre côté par une couronne 27 enfermant un joint torique 28 susceptible de rouler sur le tube. Sur ce dernier est soudée en 24 une couronne 23 enfermant un joint torique 25 susceptible de rouler sur la face intérieure du manchon 21. D'autre part, un joint élastique 26 forme jupe tournée vers l'extrémité émettrice de la canne.
Le tube 1 est percé d'un trou latéral 17 faisant communiquer l'a- me I avec la chambre 20 limitée par la face extérieure du tube 1, la face intérieure du manchon 21, la couronne 27 et le joint 26 (les joints tori- ques 25 et 28 servent à parfaire l'étanchéité pour éviter toute déper-di- tion de pression hydraulique).
Ce trou 17 correspond à un trou percé dans une bague 18 bloquée sur le tube 1 par la vis 19 et formant butée susceptible de limiter le recul du manchon 21 (en arrêtant la couronne 27) ou son avance (en arrêtant le joint 26).
Les choses étant en l'état, et la canne introduite dans son trou de forage, lorsque l'eau est envoyée sous haute pression par l'injecteur (selon la flèche Z) dans le tube 1, elle le remplit sans repousser au dé- but le clapet 10 maintenu sur le siège 4 par le ressort 9. L'eau sous pres- sion pénètre alors dans la chambre 20 et tend à repousser les parois mo- biles de cette chambre.
Comme le manchon 21 est rigide et que d'autre part le joint 26 est bloqué par la couronne 23, la pression hydraulique s'exerce sur la couronne 27 et, avec elle, entraine selon la flèche Z le manchon 21, qui coulisse sur le tube 1 comme l'y autorise--le glissement de la
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bague 22 et de la couronne 27, les joints toriques 25 et 28 accompagnant ce coulissement en roulant sur eux-mêmes.
Ce déplacement du manchon 21 sur le tube 1 a pour résultat de rapprocher la couronne 27 du siège 4, donc de comprimer la série des élé- ments annulaires intercalés; les éléments en caoutchouc 15, 15' ... 15n, les seuls déformables, diminuent de longueur en se gonflant, c'est-à- dire en augmentant de diamètre,ce qui verrouille la canne dans son fora- ge, avec d'autant plus de force que la pression hydraulique et la résis- tance du charbon sont plus grandes. A partir d'une pression donnée, la résistance du ressort 9 est vaincue; le clapet 10 recule et l'eau est lan- cée sous haute pression dans la buse 7.
La figure 2 montre une tronçon intermédiaire de canne comprenant un tube 30 dont une extrémité filetée 30' se visse dans le taraudage 16' du raccord 16. @ L'étanchéité du raccordement est assurée par un joint torique 32 appuyé à un six-pans 31 lui-même vissé à bloc et soudé en 33 sur le tube 30. A son autre extrémité, ce dernier tube est également fileté en 3011 pour se visser dans le taraudage 16'a d'un rac- cord 16a identique au raccord 16, tous ces raccords étant de préférence profilés extérieurement en six-pans pour faciliter les montages et les dé- montages.
On peut ainsi raccorder bout à bout autant de tronçons de cannes qu'il faudra, dans les limites de la résistance des matériaux aux frotte- ments dans le sol rocheux et aux efforts de tout ordre qu'ils peuvent avoir à supporter. Le tronçon de canne raccordé à l'injecteur est représenté sur la figure 3 il comporte un tube 30a dont l'extrémité 30'a se visse dans le taraudage correspondant du raccord 34 qui reçoit lui-même directement l'embouchure de l'injecteur (non représenté) dans un taraudage 36.
Les figures 3 et 4 montrent le détail d'un dispositif permettant de faire retomber le pression hydraulique à l'intérieur du ou des tubes de la canne, une fois le travail arrêté; le dernier raccord 34 porte à son flanc un trou taraudé 37 dans lequel se visse l'extrémité filetée 38 d'un siège 39 axialement percé en 40 pour que sa chambre 41 communique d'une part avec l'âme des tubes de la canne, d'autre part avec le passage 42 ouvrant sur l'atmopshère.
Dans la chambre 41, qui est filetée intérieu- rement, se visse à son tour un bouton moleté 44 dont la queue 44a , qui entoure la chambre 41, entoure également la queue opposée 43a d'un clapet (de préférence en matière plastique) dont la tête 43 est normalement pres- sée pour obturer les passages 40 et 42.
Lorsqu'on veut, en fin de travail, faire tomber le surpression à l'intérieur des tubes de la canne, il suffit de dévisser suffisamment le bouton 44, qui autorise le clanet 43 à céder à la pression intérieure pour la laisser s'échapper par les passages 40 et 42. Le bouton 44 est re- vissé avant la reprise du travail sous pression.
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The present invention relates to a miner's cane injecting at high pressure a liquid such as water for dusting and removing coal from mines or for any similar work requiring liquid application under high pressure.
The rod according to the invention has the first essential advantage of a tamper-proof attachment in the seam or the coal bench (in the case of coal work), protecting the worker against the well-known danger of a sudden and accidental retreat of the rod. . A second essential advantage is the aptitude of this rod to be extended by successive sections allowing the introduction of the rod and the injection of water to a rock depth much greater than the depths reached previously. laughingly.
These results are obtained:
1.- on the one hand by the presence, on the rod, of a metal sleeve surrounding it over part of its length with arrangement between this sleeve and the tubular body of the rod, of an intermediate chamber in in which the water, admitted under pressure by an appropriate device, constitutes a second sleeve - liquid - the compression of which causes between the metal sleeve and the rod body, a sliding displacement resulting in longitudinal compression of a certain number of rings made of elastic material, the resulting lateral swelling of which will lock the rod in an inviolable manner in the rocky soil where it has been introduced: this locking increases in force with the increase in the pressure of the water in the rod;
2. - on the other hand by the possible installation of a certain number of additional rod sections capable of being mounted interposed between the rod body proper and the mouth of the injector.
Other inventive elements (end valves, sealing devices, etc.) will become apparent during the description which will follow and which is given by way of practical, but not limiting, example of a. embodiment of the invention applied to a miner's cane for de-dusting and blasting coal.
In the accompanying drawings, we see:
Figure 1 - axial section of the body of the rod according to the invention;
Figure 2 - axial section of an additional intermediate section;
Figure 3 - axial section of an additional section connected to the injector, and
Figure 4 - axial section of a detail.
In the drawings, each tubular element (rod body or additional section) is represented only by its two ends, the central part of each being omitted to reduce the bulk of the figures.
The rod which will be described makes it possible to inject water with safety under a pressure approaching 200 kg / cm2 into a borehole previously dug over a length approaching 15 m.
In Figure 1, we see the main part of the rod, formed essentially of a tubular body 1, straight and rigid, by the # me I of which the water is sent under high pressure according to the arrow Z from the 'injector (not shown), towards the terminal orifice II controlled by the valve 10 (the structure of which will be specified later).
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The tube 1 is threaded at its two ends, in 2 and in 3. On its thread 2 - conventionally considered to be close to the orifice 11 - is screwed the seat 4 which itself receives, on its thread 5, the clevis 6 in which is screwed in turn the emission nozzle 7, the skirt ¯8 of which acts as a support for the coil spring 9 which normally presses the valve 10 against the seat 4. A thumbwheel 11 allows' to adjust to will the longitudinal position of the nozzle 7 and, thereby, the pressure exerted by the spring .2. on the valve 10. It is thus easy to adjust the degree of resistance that the latter will offer to the emission of pressurized water.
A double flat 12 provided on the outer surface of the seat 4 makes it possible to screw it fully onto the tube 1, but also to unscrew it when it is desired to replace the elastic annular elements (which will be discussed later) 'once these worn elements.
The tube 1 is enveloped, between the seat 4 and the movable sleeve 21, by a series of annular elements threaded one after the other as shown in FIG. 1a. Some of these elements are made of metal such as the molten aluminum, the others in an elastic body such as rubber. The metal elements are referenced 14, 14 '... 14n; the elastic elements are referenced 15, 15 '... 15n. The assembly is comprised and butted between the circular seat 4 on the one hand and the movable sleeve 21 on the other hand.
The end of the tube 1 opposite the emission orifice II is threaded in 3 to be screwed into the tapping of a collar 16 connecting the rod body, either to the injector itself, or to a section. intermediate rod, as we will see below. A double flat 13 provided on its outer surface allows it to be fully screwed or unscrewed without damaging it.
In its part adjoining the arrival of water from the injector, the tube 1 is enveloped by a sleeve 21 made of high resistance metal, screwed on one side onto a ring 22 sliding on the tube 1. , and ending on the other side with a crown 27 enclosing an O-ring 28 capable of rolling on the tube. On the latter is welded at 24 a crown 23 enclosing an O-ring 25 capable of rolling on the inner face of the sleeve 21. On the other hand, an elastic seal 26 in the form of a skirt turned towards the emitting end of the rod.
The tube 1 is pierced with a lateral hole 17 making the core I communicate with the chamber 20 limited by the exterior face of the tube 1, the interior face of the sleeve 21, the crown 27 and the seal 26 (the tori seals - ques 25 and 28 serve to perfect the seal to prevent any loss of hydraulic pressure).
This hole 17 corresponds to a hole drilled in a ring 18 blocked on the tube 1 by the screw 19 and forming a stop capable of limiting the retreat of the sleeve 21 (by stopping the crown 27) or its advance (by stopping the seal 26).
The things being in the state, and the rod introduced in its borehole, when the water is sent under high pressure by the injector (according to the arrow Z) in the tube 1, it fills it without pushing back to the de- But the valve 10 held on the seat 4 by the spring 9. The pressurized water then enters the chamber 20 and tends to push the movable walls of this chamber.
As the sleeve 21 is rigid and that on the other hand the seal 26 is blocked by the crown 23, the hydraulic pressure is exerted on the crown 27 and, with it, drives along the arrow Z the sleeve 21, which slides on the tube 1 as authorized - the sliding of the
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ring 22 and crown 27, the O-rings 25 and 28 accompanying this sliding by rolling on themselves.
This displacement of the sleeve 21 on the tube 1 has the result of bringing the crown 27 closer to the seat 4, therefore of compressing the series of interposed annular elements; the rubber elements 15, 15 '... 15n, the only deformable ones, decrease in length by inflating, that is to say by increasing in diameter, which locks the rod in its bore, with the greater the force the greater the hydraulic pressure and the resistance of the coal. From a given pressure, the resistance of the spring 9 is overcome; the valve 10 moves back and the water is launched under high pressure into the nozzle 7.
Figure 2 shows an intermediate section of a rod comprising a tube 30, a threaded end 30 'of which is screwed into the thread 16' of the connector 16. @ The tightness of the connection is ensured by an O-ring 32 supported by a hexagon 31 itself fully screwed and welded at 33 on tube 30. At its other end, the latter tube is also threaded at 3011 to be screwed into the internal thread 16'a of a connector 16a identical to the connector 16, all these connectors being preferably profiled on the outside in hexagonal to facilitate assembly and disassembly.
As many rod sections as necessary can thus be connected end to end, within the limits of the resistance of the materials to friction in the rocky soil and to the forces of any kind that they may have to withstand. The rod section connected to the injector is shown in Figure 3 it comprises a tube 30a whose end 30'a is screwed into the corresponding thread of the connector 34 which itself directly receives the mouth of the injector ( not shown) in a thread 36.
Figures 3 and 4 show the detail of a device for releasing the hydraulic pressure inside the tube or tubes of the rod, once the work has stopped; the last connector 34 carries on its side a threaded hole 37 into which is screwed the threaded end 38 of a seat 39 axially drilled at 40 so that its chamber 41 communicates on the one hand with the core of the tubes of the rod, on the other hand with passage 42 opening onto the atmosphere.
In the chamber 41, which is internally threaded, is screwed in turn a knurled knob 44 whose shank 44a, which surrounds the chamber 41, also surrounds the opposite shank 43a with a valve (preferably of plastic material), the head 43 is normally pressed to close the passages 40 and 42.
When you want, at the end of work, to drop the excess pressure inside the tubes of the rod, it suffices to unscrew the button 44 sufficiently, which allows the clanet 43 to yield to the internal pressure to let it escape. through passages 40 and 42. The button 44 is screwed back on before resuming work under pressure.