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La présente invention est relative, de manière générale, à l'exploitation des mines et, plus particulière- ment, à un appareil nouveau et perfectionné pour l'exploi-' @ tation du charbon et, sous son aspect plus spécial, elle est relative à l'abattage continu du charbon.
Dans une veine particulière, la hauteur de la couche de charbon peut varier beaucoup dans certains bassins et, dans des bassins voisins, elle peut rester assez constante. Parfois, la veine de charbon est sensi-
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blement horizontale et d'autres fois elle descend ou monte. Elle peut aussi monter et descendre sur une faible distanc e.
Dans l'exploitation du charbon, il est bon d'enlever tout le bon charbon et. en même temps, de ne pas enlever les schistas, l'ardoise, 1--, oche, l'argile, les os ou autres matières étrangères que l'on trou@ au-dessus et en dessous de -.a veine de bon charbon.
Pour exploiter l@ charbon avec un@ @@hine se déplaçant continuellement, abattant en même temps le front de taille de la galerie à mesure qu'elle progresse dans le charbon, l'invention envisage un appareil écar- tant et contractant le Mécanisme d'abattage, afin de suivre les variations en hauteur de la couche, Ceci permet à l'opérateur de la machine de régler la hauteur de l'ou- verture pour abattre tout le charbon et seulement le char- bon et d'éviter l'enlèvement de matières étrangères sur les limites de la veine.
L'invention porte également sur le procédé et le dispositif de basculement du mécanisme d'abattage par rapport au corps de la machine en vue d'aider à abattre en montant ou en descendant, en suivant les montées et descentes lorsque l'on exploite de manière continue une veine de charbon variable.
Selon l'invention, il est prévu plusieurs arbres portant des boites à engrenages comportant une série de têtes d'abattage tournantes à recouvrement, les arbres de chaque boîte étant reliés par des trains d'en- grenages constamment en prise et les arbres des diffé- rentes boites étant reliés par des organes de synchroni-
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sation externes afin de maintenir en synchronisme les têtes d'abattage.
Un mécanisme articulé supporte le mécanisme d'abat- tage, servant à le faire monter, descendre, dilater, ''contracter et incliner ce qui donne de la souplesse pendant le fonctionnement d'une machine d'exploitation continue.
Les têtes d'abattage tournantes, se recouvrant, sont expansibles et contractables les unes par rapport aux autres, sous forme d'unités, chacune de' ces unités étant actionnée hydrauliquement de manière indépendante, mais elles sont; reliéesde manière à fonctionner en synchronisme.
Un dispositif projette un liquide à la fois sur la surface sur laquelle opèrent plusieurs têtes d'abattage tournantes et sur.le charbon abattu de la veine afin d'em- pêcher la formation de poussière. Quand le charbon est arrosé lorsqu'il est abattu par les têtes tournantes et qu'il se détache du front de taille, il faut moins d'eau par tonne de charbon qu'avec n'importe quel autre procédé d'exploitation.
L'ensemble des têtes d'abattage est articulé à l'avant de la machine pour creuser une ouverture suivant une veine de charbon, en portant l'extrémité avant d'un transporteur réuni de manière flexible à la machine pour évacuer le charbon.
Chacune des têtes abat. de manière continue une 'série d'entailles hélicoïdales concentriques pendant qu'elle perce une ouverturedans la veine, les têtes étant suivies par des oreilles flexibles qui recueillent le charbon abattu et l'envoient en un endroit compris entre les têtes, d'où il est entraîné en s'éloignant du front de taille.
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D'autres avantages et particularités ressorti- ront de la description ci-dessous de certaines formes de réalisation pratiques de l'invention données à titre et 1 d'exemple/sans que l'invention y soit limitée, description faite en se référant au dessin dans lequel ;
La figure 1 est une court de la partie avant de la machine, @ ivant la ligne 1-1 de la figure, 4.
La figure 2 est une vue en élévation de côté,
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en regardant oui ." \nt la 11- ).. de :La :J¯.l.t1. '
La figure 3 est une coupe de la boite de syn- chrcnisation faite suivant la ligne 3-3 de la figure 4.
La figure.4 est une vue en plan de la partie avant de la machine de la figure 1.
La figure 5 est une vue en élévation des têtes tournantes en regardant suivant la ligne 5-5 de la figure 4, une partie des têtes étant représentée en coupe.
La figure 6 est une coupe faite suivant la ligne 6-6 de la figure 4, montrant la position relative des moteurs actionnant les têtes.
La figure 7 est une vue en élévation de face de la machine, comportant une variantedes couteaux d'abattage des saillies.
La figure 6 est une vue en plan correspondante.
La figure 9 est une coupe verticale du dispo- sitif de la figure 7.
La machine représentée sur les figures 1, 2 et 4 consiste en un corps 1 formant véhicule porté par des chenilles sans fin 2 et 3 , commandées de manière indépen- dante par des moteurs hydrauliques indépendants, actionnant ces chenilles au moyen de roues à chaînes situées à
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l'arrière de la machine. Les rouleaux de support 4 et les roues de renvoi 5, supportant le bout avant des chenilles 2 et 3, sont montés sur un châssis robuste comportant des flasques 6 et 7 constituant les côtés du véhicule.
Des poutres en U 6 sont fixées sur les côtés du véhicule et s'étendent sensiblement sur toute la longueur des chenil- les sans fin pour aider à porter les rouleaux 4 et les roues 5 et aussi pour recevoir une plaque de protection fixée de manière amovible sur les U 8 en vue d'enfermer le mécanisme dans les chenilles sans fin 2 et 3.
Les extrémités avant dos flasques 6 et 7 sont munies de prolongementslatéraux 10 et 11 (figure 4). Ces prolongements supportent l'ensemble du mécanisme de coupe situé à l'avant de la machine pour le réglage en hauteur.
Comme on le voit sur les figures 2 et 4, sur ces prolonge- ments sont montés des vérins verticaux 12 et .13,les extrémités supérieur us de leurs pistons étant reliées à des croises 14 et 15 dont les extrémités sont articulées sur des bielles verticales 16 et 17 respectivement. Les extrémités inférieures do ces bielles 16 et 17 pivotent sur des pairesparallèles de bras 16 et 19, allant vers l'avant (figure 2) et portant la plaque transversale incli- née 2U et la plaque inférieure 21. Ces plaques 20 et 21 sont attachées rigidement l'une à l'autre et aux bras 18 et 19.
Ces plaques 20 et 21 sont disposées de manière continue, en travers de l'avant de la machine, entre les paires de bras 18et 19 et elles sont fermées à leurs extrémités par les plaques verticales 22, comme on le voit sur la figure 2. Cotte pièce inférieure avant 20, 21 comporte deux bras 18a et 19a s'étendant vers l'arrière et pivotant
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à leurs extrémités arrière sur les flasques 6 et 7, le pivot 19b du bras 19a étant visible sur la figure 2.
Les extrémités supérieures des plaques,22 portent des pivots 23 coopérant avec des oreilles espacées 24 suspen-. dues à la boite d'engrenages inférieure 5 qui est ainsi portée par la pièce 20,21. La boite supérieure 26 est portée par la boite 25 en étant mobile par:
rapport à elle (figure 6), la boite 25 étant munie de guidages verticaux 27 et 26 dont le bas est fixé sur la boite 25 et sur eux coulissent des ouvertures 29 et 30 de la boîte 26 (figures 4 et 6) . Comme les guidages 27 et 28 sont fixes par rap- port à la boîte 25 et coulissent dans ces ouvertures 29' et 30, les vérins 31 et 32 (figure 6) peuvent s'allonger ou se contracter pour soulever ou abaisser la boite supé- rieure 26 par rapport à la boîte 25, étant donné que l'extrémité extérieure des pistons de ces vér-ins pivotent en 33 et 34 sur des oreilles solidaires de la boite 26.
La boîte supérieure 26 (figures 1, 2 et 4) est munie de consoles 35 et 36 présentant des ouvertures en alignement dans lesquelles pivotent les extrémités des pistons 37 et 38, sortant des cylindres 39 et 40. Ces derniers, à leur tour pivotent sur la traverse 41, en 42 et 43.
Ainsi, en développant les cylindres 12 et 13, on peut soulever l'ensemble du mécanisme d'abattage situé à l'avant de la machine, tout en pivotant autour de l'axe horizontal des bras 18A et 19A. Ce réglage place aussi la lame 44 à des hauteurs différentes. Si l'on désire faire basculer les têtes de taille sur les boites 25 et 26, dans l'un ou l'autre sens, on peut faire rentrer ou sortir les
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pistons 37 et 3. On peut faire basculer les boîtes 25 et 26 de telle sorte que leurs faces soient inclinées vers le bas par rapport à l'axe longitudinal normal de la machine.
Si l'on abaisse les pistons des vérins 12 et 13 et si l'on fait reculer les pistons 37 et 38 des cylin- dres 39 et 40, les boîtes 25 et 26 basculent en sens inverse En/se leurs mécanismes de coupe tournés vers le haut.
Ce sur,. articulé permet de faire monter ou descendre les boit au moyen des cylindres 12 et 13 ou de les incliner dans un sens ou dans l'autre, au moyen des cylin- dres 39 et 40, par rapport au corps 1 du véhicule, quel que soit l'écartement de la boîte 26 par rapport à la boite 25. Les saillies inférieures sont enlevées par la lame 44 de la plaque 20, qui a sensiblement la même obli- quité que cette plaque 20. Les forces de raclage de la lame 44 aident à diriger la montée ou la descente du méca- nisme d'abattage placé à l'avant de la machine.
Le dessus de la boîte supérieure 26 peut être muni de plusieurs bras montants 45 sur lesquels est fixée la lame de raclage supérieure 46 qui a sensiblement la même obliquité que la lame inférieure 44 et qui sert à détacher une partie des saillies du toit qui se sont formées entre les têtes tournantes.
Comme on le voit sur la figure 5, la boîte su- périeure 26 est munie de cinq uêtes d'abattage tournantes 51 à 55 et la boîte inférieure 25 en comporte un nombre égal 56 à 60. On remarquera que chacune de ces têtes recouvre ses têtes voisines qu'elles soient sur la même boîte ou sur l'autre.
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Chacune des pièces d'une tête est indiquée par le numéro de cette tête e une lettre. Chacune des têtes est fixée de manière amovrble sur- l'extrémité en saillie d'un arbre tournant indiqué par et tournant dans des paliers b et c, portés par les parois avant et arrière de la boite respective. Un pignon droit d est fixé sur chaque arbre entre les paliers b et ±. et il engrène avec des roues dentées latérales voisines, en faisant un train d'engrenage.
Comme on le voit sur la figurée 6, le moteur hydraulique 61 de la boite supérieure 26 actionne l'arbre 62 portant une vis sans fin 63 en prise avec une roue dentée 64 portée par l'arbre 65 sur lequel est calé le pignon 66 engrenant avec la roue dentée'67 du train de roues dentées d de la boite 26. La roue 67 engrène avec 51d et 52d. Cette dernière engrène avec le train de roues dentées 69, 70, 53d, 71, 54d, 72 et la roue dentée finale 55d.
De même, le moteur hydraulique 61' de la boite inférieure actionne l'arbre 62' portant la vis sans fin 63' en prise avec la roue dentée 64' de l'arbre 65' sur lequel est calé le pignon 66' engrenant avec la roue 67' du train de roues d de la boite 25. La roue dentée 67' engrène avec 60d et 59d. Cettedernière engrène avec le train de roues 69', 70', 58d, 71a, 71b, 71c, 57d, 72' et la roue dentée finale 55d. La raison pour laquelle on utilise les trois roues de renvoi 71a, 71b et 71c de 'la boite inférieure au lieu d'une seule grande roue 72 dans la boite supérieure est d'assurer les décalages ouverts vers le haut du bas de la boite 25 de chaque côté de la
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roue centrale 58d, cequi donne plus de placepour le passage du charbon.
Les moteurs 61- et 6l', avec le carter .. recouvrant leurs arbres et roues dentées associés, sont Wixês sur et portés par leurs boîtes respectives.
Pour assurer le fonctionnement en synchronisme ' des têtes d'abattage supérieures et inférieures dans tou- te position écartée ou resserrée les unes par rapport aux autres, il est nécessaire d'avoir un dispositif de synchro- nisation souple entre les deux boites, par exemple un arbre d'entraînement télescopant avec joints universels.
Comme on le voit sur les figures 1 à 4 @ 6, ce dispositif comporte la rouce dentées droites 73 et 73calées sur les arbres 65 et 65', engrenant respectivement avec les roues 74 et 74' calées sur les arbres 75 et 75' reliés aux extrémités avant d'arbres télescopants 76 et 76', réunis par des joints universels et qui, à leur tour, sont réunis aux roues dent JOS d'extrémité d'un train 77 logo dans la boîte à engrenages de synchronisation 78 et le couvercle
41, portés par les flasques 6 et 7.
Les joints universels des arbres télescopants 76 et 76' permettent le déplacement articulé des boites à engrenage et le train de roues den- tées de synchronisation maintient les têtes d'abattage supérieures et inférieures en rotation synchronisée.
La boîte supérieure 26 munie de plaques de protection pendantes 79 qui télescopait sur la surface extérieure de la boîte inférieure 25 pour empêcher le char- bon et lesmatières étrangères d'accéder entre les boîtes en les empêchant de se rapprocher complètement ou de se déplacer ensemble.
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Comme on le voit sur la figure 1, les têtes d'abattage sontfaites d'une lame plate ou bras 80 fixé à un moyeu 81 et il sert de palette pour faire avancer le charbon vers le centre des boîtes. Les arbres des têtes présentent une partie tronconique 62 et unepartie du moyeu est alésée de nanière à s'adapter étroitement sur cette surface conique. delà de cette partie 82, les arbres sont cannelés en 83 pour recevoir le petit alésage, cannelé de façon complémentaire, du moyeu. Cette combinaison de parties coniques et de parties cannelées complémentaires des arbres et des moyeux constitue un montage perfectionné pour les têtes d'abattage.
Les têtes sont fixées sur les arbres par des écrous 84 se vissant sur la partie filetée située au'delà de la cannelure et bloqués au Moyen de rondelles non représentées. La partie conique de l'arbre est de grande dimension pour empêcher l'épaulement de l'extrémité intérieure de l'alésage canne- lé du moyeu de se mettre en prise sur un épaulement de l'arbre.
Les parties extérieures filetées des arbres des têtes sont recouvertes par des écrous à chapeau 85 serrant la tête de la douille 86 qui porte de manière amovible la mèche pilote 67.
Les dents fourchues 90 sont fixées de manière amovible dans des douilles montées sur des saillies du bras 60 et les bords coupants des dents sont progressive- ment en retrait par rapport à un plan normal à l'axe de l'arbre. Les bords coupants des dents sont sur une ligne commune contenue dans un plan contenant l'axe de rotation.
Les or 1*5 80 sont) tranchants entre les saillies de manière
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à abattre le charbon s'il n'est pas détaché du front de taille en .avant des' dents. Etant donné que les dents de chaque tête décrivent une trajectoire circulaire qui re- ,couvre celle de la tête voisine, une partie en arc est abattue dans le front de taille par les têtes voisines.
Cette partie aide le charbon à se détacher du front de taille lorsque les dents l'attaquent.
Comme les bêtes, avec leurs mèches, tournent autour de leurs axes de rotation, ces mèches coupent constamment les plans de clivage horizontaux et verticaux du charbon, ce qui aide à détacher le charbon devant les mèches et aussi détermine en partie la dimension du char- bon abattu. Si les plans de clivage sont marqués et voi- sins, le charbon est évidemment de petite dimension. Si les plans de clivage marqués sont relativement é loignés les uns des autres, les morceaux de charbon sont grands.
Si le charbon est abattu en très grands morceaux, les bras les brisent en morceaux suffisamment petits, faciles à manutentionner. La combinaison de la structure du char- bon, y compris son clivage, et du grand espacement radial des mèches sur les têtes tournantes à recouvrement détache le charbon devant les mèches, mais aussi déloge de grandes boules de soufre en n'endommageant que peu ou pas les têtes.
La commande hydraulique des têtes assure un amortissement de la pression. Il s'établit graduellement une pression suffisante pour déloger l'objet avant le point de rupture de la machine.
La rangée inférieure de têtes avance au-delà de la rangée supérieure pour laisser de la place en avant de la boîte pour le charbon enlevé par la rangée supérieure
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afin de donner du jeu pour les têtes supérieures.
Lorsque le charbon est détaché du front de taille, les bras des têtes servent de palettes le rame- nant au centre de la boîte où il est pris par le bec du transporteur 90c qui se trouve dans la poche comprise entre les plaques verticales 22, la plaque inférieure 21 et la plaque inclinée 20. Le transporteur du type à raclage est fait de trois chaînes indépendantes 91, 92 et 93 (fi- gure 4), chaque chaîne étant; munie d'ailetten transversa- les 94. La chaîne centrale 92 est séparée des autres par des guidages verticaux 95 et 96. Ce transporteur comporte dés plaques supérieure et inférieure 97 et 98 (figure 1) pour les brins d'aller et deretour des chaînes.
Ces pla- ques sont fixées latéralement sur des parois montantes 100 et 101 enfermant le brin de retour et constituant une auge ouverte dans le haut pour le brin de transport. Les chaînes passent sur l'arbre 102 tournant dans des tronçons de tube portés par la plaque supérieure 97 et les parois de côté 100 et 101. L'arbre est muni de roues dentées appro- priées pour les chaînes.
Comme on le voit sur les figures 1, 2, 4 et 5, la boîte à engrenages située à l'avant de la machine porte les tuyères de pulvérisation placées au-dessus et sur le côté des axes des têtes de la rangée supérieure. Ces tuyères sont alimentées en liquide sous pression, par exemple de l'eau, mouillant le front de taille et le char- bon enlevé et transporté pour empêcher qu'il se forme de la poussière due à l'abattage et au transport.
Les côtés 100 et 101 du transporteur et les guidages 95 et 96 portent des barres de guidage en saillie
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103 à 106 partant de la partie horizontale du transporteur, au-delà de la têtede retournement et s'étendant sur la plus grande partie de la portion inclinéedu transporteur en vue de maintenir les ailettes transversales relativement près de la plaque supérieure 97 lorsqu'elles passent dans le coude. Dans le haut de la portion inclinée, le trans- porteur va horizontalement vers l'arrière, sur le dessus de la nachiue et le bout de la portion inclinée est arti- culée sur cette portion horizontale en 107 (figures 1 et 4).
Les plaques de plancher sont inclinées dans le sens du déplacement des chaînes afin que les pièces mobiles ne les accrochent pas. Les -chaînes redescendent, à l'arrière de la machine, sur des roues dentées calées sur un arbre d'entraînement actionné par des moteurs hydrauliques.
Tout le fonctionnement de la machine est comman- dé par un agent hydraulique avec pompe 108 actionnée par le moteur électrique 109. Chacune des chenilles sans fin
2 et 3 est actionnée indépendamment en ce qui concerne la direction et la vitesse afin dtavoir une possibilité de manoeuvre complète pour tourner et guider autrement son déplacement en sens avant ou arrière. Les moteurs hydrau- liques 61 et 6l' fonctionnent en concordance à des vitesses fixes ou variables pour actionner les têtes d'abattage en concordance avec l'avance de la machine. Les cylindres 31 et 32 servant à écarter les têtes fonctionnent également en concordance, Les cylindres 12 et 13 sont actionnés ensemble pour faire monter ou descendre les têtes. Les cylindres 39 et 40 servent à faire basculer l'ensemble.
La commande hydraulique des têtes et de ]'avancede la que ' machine présente l'avantage particulier/, dans ce genre
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d'opération, la charge varie souvent. Lorsqu'il se présente dans le charbon une boule de soufre ou autre riatière for- ; tement résistante, les têtes d'abattage sont momentanément ralenties par un tel changement de la charge ce qui fait que la pression augmente rapidement et remédie à cette charge plus élevée et variable. Les dentsou les mèches des têtes sont très robustes, mais elles constituent le point le plus faible du système et si la pointe de charge est trop forte pour les dents, elles se brisent..
Toutefois, dans la majorité des cas, la pression hydraulique augmente sensiblement instantanément lorsque la charge augmente et cette charge diminue lorsque la matière à forte résistance est détachée du front de taille avant que soit atteinte la charge de rupture des mèches. Une soupape de décharge sert à arrêter la machine avant que la pression monte trop. Les fluctuations de la charge sont transmises à la traction ainsi qu'aux têtes d'abattage, mais ces dernières supportent la plus grande partie de ces fluctuations car elles fonctionnent à vitesse relativement plus grande et la position radiale des mèches présente une force mécani- que considérablement moindre. D'autre part, le dispositif de traction peut glisser sur le sol lorsque la charge d'avancement dépasse l'effort de traction pour le poids total de la machine.
Cette construction constitue un pro- grès dans l'abattage du charbon et représente une carac- téristique importante de l'invention.
Les têtes d'extrémité 55 et 60 de la rangée inférieure sont suivies par les oreilles flexibles 110' et 111 faites de manièreà s'adapter sur l'entaille concentrique extérieure constituant une portion de la
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galerie, afin de ramasser lecharbon qui n'est pas poussé vers le centre de la machine par les bras de ces têtes extérieures. Non seulement ces oreilles sont flexibles, mais encore elles sont articulées en 112 pour se replier vers l'avant et l'intérieur de la machine lorsque l'on éloigne la machine du frontde tail le. Ces têtes exté- rieures 56 et 60 peuvent comporter des pales 113 et 114 s'étendant versl'arrière (figures 1 et 2) pour aider à pousser le charbon vers le transporteur 90.
Du charbon peut rester en saillie surle toit entre les têtes 51 à 55 de la rangée supérieure. Ces saillies peuvent être abattues par les dents 115 des figures 7 à 9. Ces dents se déplacent circulairement, @ comme indiqué: sur la figure 7 par les petits cercles en trait interrompu. Cet effet giratoireest obtenu à l'aide d'excentriques 51e à 55e, montés sur les arbres respectifs 51a à 55a et fixés sur les têtes respectives par des bouts d'arbre 116. Chacun des excentriques est placéavec son plus grand rayon dirigé versle bas lorsque les têtes sont amenées à se trouver dans les dimensions des boites à en- grenages. Ceci laisse le maximum de jeu entre la machine et la galerie qu'elle perce ce qui permet une grande faci- lité de manoeuvre de cette machine.
Chacun des excentriques comporte un épaulement annulaire 117 qui est converti en une rainure annulaire au moyen de la bague 11a fixée au moyen de boulons sur la facede l'excentrique.
Les arbres 51a et 52a tournent en concordance dans le même sens et leurs excentriques 51e et 52e tournent ainsi en phase. Une plaque 120 présente deux grands trous lui permettant de se loger .dans les rainures excentriques.
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Les arbres 53a, 54a et 55a tournent également dans le même sens et la plaque 121 présente trois trous lui per- mettant de se loger dans les rainures des excentriques 53e, 54e et 55e. Lorsque les arbres et leurs excentriques tournent, les plaques 120 et 121 tournoient dans des direc- tions opposées et ces plaques doivent être découpées suivant des lignes laissant dujeu comme indiqué en 122 et 123 de façon qu'elles ne se heurtent pas lorsqu'elle se rappro- chent l'une de l'autre en montant.
La plaque 120 porte une barre de serrage 124 et la plaque 121, trois barres de serrage.125, 126 et 127.
Chacune de ces barres comporte une série de quatre douilles servant recevoir les dents ou mèches 115 qui sont serrées par les boulons 128 (figure 9). On peut augmenter le nom- bre des dents de chaque tête de nanière à réduire la dimen- sion des saillies laissées par les têtes d'abattage. Les dents 115 sont incurvées vers l'avant et vers la droite ou la gauche suivant la plaque sur laquelle elles sont montées. Le coude oblique des dents leur permet de détacher les saillies comme indiqué sur la figure 7 et cela en avant des plaques sur lesquelles elles sont montées. Ainsi, lorsque les têtes d'abattage tournent pour détacher le charbon du front de taille, ces couteaux enlèvent les sail- lies ou leur plus grande partie, immédiatement en arrière des têtes.
Le tournoiement de ces couteaux enlève les sail- lies avec une très faible dépense d'énergie, par comparai- son avec celle qui est nécessaire pour tailler avec la lame 46. La combinaison de l'action de rotation et de tournoi -, ment donne un toit uniforme que l'on peut facilement boiser si cela est nécessaire.
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Que les mèches tourn'ent ou tournoient, elles abattent le charbon par action de rotation.
En fonctionnement de la machine, elle avance, en général en droite ligne, au moyen des chenilles sans -fin 2 et 3, tandis que les têtes 51 à 60 des deux rangées tournent dans les sens indiqués par les flèches des figures 5 et 7. Pendant cette, opération, le charbon compact est détaché par les têtes de manière à laisser une chambre ou galerie ayant en élévation une forme perpendiculaire au sens du déplacement de la machine, comme indiqué sur les figures 1 et 2. La figure 7 montre la forme générale d'une taille dans un plan perpendiculaire au sens du déplacement de la machine. Les saillies du toit sont enlevées, au moins en partie,soit par, les lames 46 avec la machine du type des figures 1 à 4, soit avec dents ou mèches 115 dans la variante des figures 7 à 9.
Les saillies inférieures sont enlevées par la lame coupante inférieure 44. On remarque- ra que, non seulement la rangée inférieure de têtes 56 à 60 abat le charbon du front de taille, mais encore que les deux paires extérieures de têtes, 51-56 et 55-60, tournent en sens contraire, c'est-à-dire les deux premières en sens inverse des aiguilles d'une contre et les deux dernières dans le sens des aiguilles pour une personne située juste devant elles et elles ramènent le charbon abattu versle centre de la nachine où il est pris facilement par l'avant du transporteur constitué par les chaînes 91 à 93 et leurs ailettes 94.
Gomme on le voit sur les figures 1 et 2 , l'extré- mité avant de cetransporteur raclant est généralement en dessous et légèrement en avant des boîtes 25 et 26 et il
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est prévu un intervalle directement au-dessus du transpor- teur et en dessous du bas de la bofte 25, par lequel le charbon détaché passe facilement sous l'action de ce trans- porteur. On remarquera en outre que, contrairement à ce qui est prévu dans des appareils antérieurs, le transpor- teur est tel qu'il élève le charbon sur un plan incline (figure 1) après que le charbon est passé sous la section de tête.
En d'autres termes, le transporteur qui emmène le charbon vers l'arrière le fait passer au-dessus du moteur 109 et de la pompe 108de sorte que ce charbon est porté sur le dessus de la machine en commençant en un point qui est légèrement en arrière de la partie de tête réglable.
Pendant le déplacement vers l'avant de la machine, on peut régler la partiede tête de manière à suivre les variations d'épaisseur et d'inclinaison de la veine. Le réglage de 1' inclinaison de la section de tête autour d'un axe hori- zontal transversal constitué par les axes 23 se fait sous la commande des vérins hydrauliques 39 et 40.
Bien que, pour la clarté des explications, on ait décrit et représenté certaines formes de réalisation préférées de l'invention, il est bien entendu que l'inven- tion ' @t susceptible de nombreuses modifications, que l'on peut effectuer des changements dans la construction et la disposition et que l'on peut utiliser certaines parties sans en utiliser en même temps d'autres et sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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The present invention relates generally to the working of mines and, more particularly, to a new and improved apparatus for the exploitation of coal and, in its more special aspect, it relates to. to continuous coal mining.
In a particular vein, the height of the coal bed can vary a lot in some basins, and in neighboring basins it can remain fairly constant. Sometimes the coal seam is sensi-
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slightly horizontal and at other times it descends or rises. It can also climb and descend a short distance.
In coal mining it is good to remove all the good coal as well. at the same time, not to remove schistas, slate, 1--, oche, clay, bones or other foreign matter which is drilled above and below the vein of good coal.
To mine coal with a continuously moving hine, at the same time knocking down the working face of the gallery as it progresses through the coal, the invention contemplates an apparatus which spreads and contracts the Mechanism of. 'felling, in order to follow variations in the height of the layer, This allows the machine operator to adjust the height of the opening to fell all the coal and only the coal and to avoid the removal of foreign matter on the edges of the vein.
The invention also relates to the method and device for tilting the felling mechanism relative to the body of the machine in order to assist in felling when going up or down, following up and down when operating. continuously a variable coal seam.
According to the invention, several shafts are provided carrying gearboxes comprising a series of rotating overlapping felling heads, the shafts of each box being connected by constantly engaged gear trains and the shafts of the different ones. - box annuities being connected by synchronization bodies
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external station in order to keep the harvester heads in synchronism.
An articulated mechanism supports the felling mechanism, serving to raise, lower, expand, contract and tilt which provides flexibility during the operation of a continuous operating machine.
The rotating, overlapping harvester heads are expandable and contractable with respect to each other as units, each of these units being independently hydraulically actuated, but they are; connected so as to operate in synchronism.
A device projects a liquid both on the surface on which several rotating harvester heads operate and on the blown coal of the seam in order to prevent the formation of dust. When the coal is sprayed when it is blown by the rotating heads and comes off the face, less water is required per ton of coal than with any other mining process.
The harvester head assembly is hinged to the front of the machine to cut an opening along a seam of coal, carrying the front end of a conveyor flexibly joined to the machine to remove the coal.
Each of the heads fell. continuously a series of concentric helical notches as it pierces an opening in the vein, the heads being followed by flexible ears which collect the felled coal and send it to a place between the heads, from where it is driven away from the working face.
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Other advantages and features will emerge from the description below of certain practical embodiments of the invention given by way of example / without the invention being limited thereto, description given with reference to the drawing. in which ;
Figure 1 is a short of the front part of the machine, following line 1-1 of figure, 4.
Figure 2 is a side elevational view,
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looking at yes. "\ nt la 11-) .. de: La: J¯.l.t1. '
Figure 3 is a section of the synchro box taken along line 3-3 of Figure 4.
Figure 4 is a plan view of the front part of the machine of Figure 1.
Figure 5 is an elevational view of the rotating heads looking along line 5-5 of Figure 4, part of the heads being shown in section.
Figure 6 is a section taken on line 6-6 of Figure 4, showing the relative position of the motors operating the heads.
Figure 7 is a front elevational view of the machine, including a variant of the protrusion felling knives.
Figure 6 is a corresponding plan view.
FIG. 9 is a vertical section of the device of FIG. 7.
The machine shown in Figures 1, 2 and 4 consists of a body 1 forming a vehicle carried by endless tracks 2 and 3, independently controlled by independent hydraulic motors, actuating these tracks by means of chain wheels located at
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the back of the machine. The support rollers 4 and the return wheels 5, supporting the front end of the tracks 2 and 3, are mounted on a sturdy frame comprising flanges 6 and 7 constituting the sides of the vehicle.
U-beams 6 are attached to the sides of the vehicle and extend substantially the full length of the endless kennels to help support rollers 4 and wheels 5 and also to receive a removably attached skid plate. on the U 8 in order to enclose the mechanism in the endless tracks 2 and 3.
The flaccid back front ends 6 and 7 are provided with lateral extensions 10 and 11 (FIG. 4). These extensions support the entire cutting mechanism located at the front of the machine for height adjustment.
As seen in Figures 2 and 4, on these extensions are mounted vertical jacks 12 and 13, the upper ends us of their pistons being connected to crosses 14 and 15 whose ends are articulated on vertical connecting rods 16 and 17 respectively. The lower ends of these connecting rods 16 and 17 pivot on parallel pairs of arms 16 and 19, going forward (figure 2) and carrying the inclined cross plate 2U and the lower plate 21. These plates 20 and 21 are attached. rigidly to each other and to the arms 18 and 19.
These plates 20 and 21 are arranged continuously, across the front of the machine, between the pairs of arms 18 and 19 and they are closed at their ends by the vertical plates 22, as seen in Figure 2. This lower front piece 20, 21 has two arms 18a and 19a extending rearwardly and pivoting
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at their rear ends on the flanges 6 and 7, the pivot 19b of the arm 19a being visible in FIG. 2.
The upper ends of the plates 22 carry pivots 23 cooperating with spaced ears 24 suspen-. due to the lower gearbox 5 which is thus carried by the part 20,21. The upper box 26 is carried by the box 25 while being mobile by:
compared to it (Figure 6), the box 25 being provided with vertical guides 27 and 26 whose bottom is fixed to the box 25 and on them slide openings 29 and 30 of the box 26 (Figures 4 and 6). As the guides 27 and 28 are fixed relative to the box 25 and slide in these openings 29 'and 30, the cylinders 31 and 32 (figure 6) can extend or contract to raise or lower the upper box. higher 26 with respect to the box 25, given that the outer end of the pistons of these jacks pivot at 33 and 34 on lugs integral with the box 26.
The upper box 26 (Figures 1, 2 and 4) is provided with brackets 35 and 36 having aligned openings in which the ends of the pistons 37 and 38 pivot, exiting from the cylinders 39 and 40. The latter, in turn, pivot on cross member 41, at 42 and 43.
Thus, by developing the cylinders 12 and 13, it is possible to lift the whole of the felling mechanism located at the front of the machine, while pivoting around the horizontal axis of the arms 18A and 19A. This adjustment also places the blade 44 at different heights. If you want to tilt the pruning heads on boxes 25 and 26, in either direction, you can bring in or out the
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pistons 37 and 3. The boxes 25 and 26 can be tilted so that their faces are inclined downwards with respect to the normal longitudinal axis of the machine.
If the pistons of the cylinders 12 and 13 are lowered and if the pistons 37 and 38 of the cylinders 39 and 40 are retracted, the boxes 25 and 26 tilt in the opposite direction With their cutting mechanisms facing towards the top.
On this,. articulated makes it possible to raise or lower the drinks by means of cylinders 12 and 13 or to tilt them in one direction or the other, by means of cylinders 39 and 40, with respect to the body 1 of the vehicle, whatever the distance of the box 26 from the box 25. The lower projections are removed by the blade 44 of the plate 20, which has substantially the same obliqueness as this plate 20. The scraping forces of the blade 44 assist to direct the ascent or descent of the felling mechanism placed at the front of the machine.
The top of the upper box 26 may be provided with several upright arms 45 on which is fixed the upper scraper blade 46 which has substantially the same obliquity as the lower blade 44 and which serves to detach a part of the protrusions of the roof which have become attached. formed between the rotating heads.
As can be seen in FIG. 5, the upper box 26 is provided with five rotating felling heads 51 to 55 and the lower box 25 has a number equal to 56 to 60. It will be noted that each of these heads covers its heads. neighboring heads whether they are on the same box or on the other.
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Each part of a head is indicated by the number of that head and a letter. Each of the heads is removably attached to the projecting end of a rotating shaft indicated by and rotating in bearings b and c, carried by the front and rear walls of the respective box. A spur gear d is fixed on each shaft between bearings b and ±. and it meshes with neighboring lateral toothed wheels, forming a gear train.
As seen in Figure 6, the hydraulic motor 61 of the upper box 26 actuates the shaft 62 carrying a worm 63 engaged with a toothed wheel 64 carried by the shaft 65 on which is wedged the pinion 66 meshing with the toothed wheel 67 of the toothed wheel train d of the box 26. The wheel 67 meshes with 51d and 52d. The latter meshes with the set of toothed wheels 69, 70, 53d, 71, 54d, 72 and the final toothed wheel 55d.
Likewise, the hydraulic motor 61 'of the lower gearbox actuates the shaft 62' carrying the worm 63 'in engagement with the toothed wheel 64' of the shaft 65 'on which the pinion 66' meshing with the wheel 67 'of the wheel set d of box 25. The toothed wheel 67' meshes with 60d and 59d. This last meshes with the train of wheels 69 ', 70', 58d, 71a, 71b, 71c, 57d, 72 'and the final toothed wheel 55d. The reason for using the three idler wheels 71a, 71b and 71c of the lower box instead of a single large wheel 72 in the upper box is to ensure the open offsets up from the bottom of the box 25 on either side of the
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central wheel 58d, which gives more room for the passage of coal.
The engines 61- and 61 ', with the housing .. covering their associated shafts and toothed wheels, are Wixês on and carried by their respective boxes.
To ensure the synchronous operation of the upper and lower harvester heads in any position apart or constricted with respect to each other, it is necessary to have a flexible synchronization device between the two boxes, for example. a telescoping drive shaft with universal joints.
As seen in Figures 1 to 4 @ 6, this device comprises the straight toothed wheel 73 and 73 set on the shafts 65 and 65 ', respectively meshing with the wheels 74 and 74' set on the shafts 75 and 75 'connected to the shafts. front ends of telescoping shafts 76 and 76 ', joined by universal joints and which, in turn, are joined to the end JOS cogwheels of a train 77 logo in the synchronization gearbox 78 and the cover
41, carried by the flanges 6 and 7.
The universal joints of the telescoping shafts 76 and 76 'allow articulated movement of the gearboxes and the synchronized gear train keeps the upper and lower harvester heads in synchronized rotation.
The upper box 26 provided with dangling protective plates 79 which telescoped over the outer surface of the lower box 25 to prevent coal and foreign matter from entering between the boxes by preventing them from fully approaching or moving together.
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As seen in Figure 1, the harvester heads are made of a flat blade or arm 80 attached to a hub 81 and it serves as a pallet to advance the coal to the center of the boxes. The shafts of the heads have a frustoconical portion 62 and a part of the hub is bored to fit tightly on this tapered surface. beyond this part 82, the shafts are splined at 83 to receive the small bore, splined in a complementary manner, of the hub. This combination of conical parts and complementary splined parts of the shafts and hubs constitutes an advanced assembly for harvester heads.
The heads are fixed to the shafts by nuts 84 which are screwed onto the threaded part located beyond the spline and blocked by means of washers, not shown. The tapered portion of the shaft is large to prevent the shoulder of the inner end of the hub's fluted bore from engaging a shoulder of the shaft.
The external threaded parts of the head shafts are covered by cap nuts 85 clamping the head of the socket 86 which removably carries the pilot bit 67.
The forked teeth 90 are removably secured in sockets mounted on protrusions of the arm 60 and the cutting edges of the teeth are gradually recessed from a plane normal to the axis of the shaft. The cutting edges of the teeth are on a common line contained in a plane containing the axis of rotation.
The gold 1 * 5 80 are) sharp between the projections so
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in breaking down the smut if it is not detached from the face before the teeth. Since the teeth of each head follow a circular trajectory which overlaps that of the neighboring head, an arched portion is cut down in the waist front by the neighboring heads.
This part helps the smut to break away from the pruning face when the teeth attack it.
As the beasts, with their wicks, rotate around their axes of rotation, these wicks constantly cut the horizontal and vertical cleavage planes of the charcoal, which helps loosen the charcoal in front of the wicks and also partly determines the size of the char- good shot. If the cleavage planes are marked and close, the charcoal is obviously small. If the marked cleavage planes are relatively far from each other, the lumps of coal are large.
If the coal is cut into very large pieces, the arms break them into sufficiently small pieces that are easy to handle. The combination of the carbon structure, including its cleavage, and the large radial spacing of the bits on the overlapping rotating heads loosens the carbon in front of the bits, but also dislodges large balls of sulfur with little or no damage. not the heads.
The hydraulic control of the heads provides pressure damping. Sufficient pressure builds up gradually to dislodge the object before the machine breaks.
The lower row of heads advance past the upper row to leave room in front of the box for coal removed by the upper row
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in order to give play for the upper heads.
When the coal is detached from the face, the arms of the heads act as pallets bringing it back to the center of the box where it is taken by the spout of the conveyor 90c which is located in the pocket between the vertical plates 22, the bottom plate 21 and inclined plate 20. The scraper type conveyor is made of three independent chains 91, 92 and 93 (Fig. 4), each chain being; provided with transverse fins 94. The central chain 92 is separated from the others by vertical guides 95 and 96. This conveyor comprises upper and lower plates 97 and 98 (figure 1) for the outward and return strands of the chains .
These plates are fixed laterally on rising walls 100 and 101 enclosing the return strand and constituting an open trough at the top for the transport strand. The chains pass over the shaft 102 rotating in sections of tube carried by the top plate 97 and the side walls 100 and 101. The shaft is provided with suitable sprockets for the chains.
As seen in Figures 1, 2, 4 and 5, the gearbox at the front of the machine carries the spray nozzles placed above and to the side of the top row head axles. These nozzles are supplied with pressurized liquid, for example water, wetting the working face and the coal removed and transported to prevent the formation of dust due to slaughter and transport.
The sides 100 and 101 of the conveyor and the guides 95 and 96 have protruding guide bars
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103-106 starting from the horizontal portion of the conveyor, past the turning head and extending over most of the inclined portion of the conveyor to keep the transverse fins relatively close to the top plate 97 as they pass in the elbow. At the top of the inclined portion, the transporter goes horizontally backwards, on top of the nachiue and the end of the inclined portion is articulated on this horizontal portion at 107 (Figures 1 and 4).
The floor plates are tilted in the direction of travel of the chains so that moving parts do not catch them. The chains descend, at the rear of the machine, on toothed wheels wedged on a drive shaft driven by hydraulic motors.
All the operation of the machine is controlled by a hydraulic agent with pump 108 actuated by the electric motor 109. Each of the endless tracks
2 and 3 is operated independently with respect to direction and speed in order to have full maneuverability to turn and otherwise guide its movement in forward or reverse direction. The hydraulic motors 61 and 61 'operate in accordance with fixed or variable speeds to actuate the harvester heads in accordance with the advance of the machine. The cylinders 31 and 32 serving to spread the heads also operate in concordance. The cylinders 12 and 13 are actuated together to raise or lower the heads. The cylinders 39 and 40 serve to tilt the assembly.
The hydraulic control of the heads and of the advance of the machine presents the particular advantage /, in this kind
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operation, the load often varies. When a ball of sulfur or other solid riatière appears in the coal; Very resistant, the harvester heads are momentarily slowed down by such a change in load, so that the pressure increases rapidly and remedies this higher and variable load. The teeth or bits of the heads are very strong, but they are the weakest point in the system and if the load tip is too strong for the teeth, they will break.
However, in the majority of cases, the hydraulic pressure increases substantially instantaneously as the load increases and this load decreases when the high strength material is detached from the working face before the breaking load of the bits is reached. A relief valve is used to stop the machine before the pressure rises too much. The load fluctuations are transmitted to the traction as well as to the harvester heads, but the latter bear most of these fluctuations because they operate at a relatively higher speed and the radial position of the bits has a mechanical force. considerably less. On the other hand, the traction device can slide on the ground when the feed load exceeds the traction force for the total weight of the machine.
This construction constitutes a step forward in coal mining and represents an important feature of the invention.
The end heads 55 and 60 of the lower row are followed by the flexible ears 110 'and 111 made to fit over the outer concentric notch constituting a portion of the
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gallery, in order to pick up the coal which is not pushed towards the center of the machine by the arms of these outer heads. Not only are these ears flexible, but also they are articulated at 112 to fold forward and inside the machine when the machine is moved away from the front tail. These outer heads 56 and 60 may have rearwardly extending blades 113 and 114 (Figures 1 and 2) to assist in pushing coal toward conveyor 90.
Coal may protrude on the roof between heads 51 to 55 of the top row. These protrusions can be knocked down by the teeth 115 of Figures 7 to 9. These teeth move circularly, @ as indicated: in Figure 7 by the small circles in broken lines. This gyrating effect is obtained using eccentrics 51st to 55th, mounted on the respective shafts 51a to 55a and fixed on the respective heads by shaft ends 116. Each of the eccentrics is placed with its largest radius directed downwards when the heads are brought to lie within the dimensions of the gearboxes. This leaves the maximum amount of play between the machine and the gallery that it pierces, which makes this machine very easy to maneuver.
Each of the eccentrics has an annular shoulder 117 which is converted into an annular groove by means of the ring 11a fixed by means of bolts on the face of the eccentric.
The shafts 51a and 52a rotate in concordance in the same direction and their eccentrics 51e and 52e thus rotate in phase. A plate 120 has two large holes allowing it to fit into the eccentric grooves.
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The shafts 53a, 54a and 55a also rotate in the same direction and the plate 121 has three holes allowing it to be lodged in the grooves of the eccentrics 53e, 54e and 55e. As the shafts and their eccentrics rotate, the plates 120 and 121 revolve in opposite directions and these plates must be cut along lines leaving clearance as shown at 122 and 123 so that they do not collide when they collide. move closer to each other on the way up.
The plate 120 carries a clamping bar 124 and the plate 121, three clamping bars. 125, 126 and 127.
Each of these bars has a series of four sockets serving to receive the teeth or bits 115 which are tightened by the bolts 128 (Figure 9). The number of teeth on each head can be increased to reduce the size of the protrusions left by the harvester heads. The teeth 115 are curved forward and to the right or to the left depending on the plate on which they are mounted. The oblique bend of the teeth allows them to detach the protrusions as shown in Figure 7 and this in front of the plates on which they are mounted. So when the harvester heads rotate to loosen the coal from the face, these knives remove the protrusions, or most of them, immediately behind the heads.
The twirling of these knives removes the protrusions with a very low expenditure of energy, compared to that which is needed to cut with the blade 46. The combination of the turning and twisting action -, ment gives a uniform roof that can be easily afforested if necessary.
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Whether the wicks turn or whirl, they knock down the coal by the spinning action.
In operation of the machine, it advances, generally in a straight line, by means of the endless caterpillars 2 and 3, while the heads 51 to 60 of the two rows turn in the directions indicated by the arrows in FIGS. 5 and 7. During this operation, the compact coal is detached by the heads so as to leave a chamber or gallery having in elevation a shape perpendicular to the direction of movement of the machine, as shown in Figures 1 and 2. Figure 7 shows the shape general size in a plane perpendicular to the direction of movement of the machine. The protrusions of the roof are removed, at least in part, either by the blades 46 with the machine of the type of Figures 1 to 4, or with teeth or bits 115 in the variant of Figures 7 to 9.
The lower protrusions are removed by the lower cutting blade 44. Note that not only the lower row of heads 56-60 cut down the smut from the face, but also the two outer pairs of heads, 51-56 and 55-60, turn in the opposite direction, that is to say the first two counterclockwise and the last two clockwise for a person located just in front of them and they bring back the felled coal towards the center of the nachine where it is easily taken by the front of the conveyor constituted by the chains 91 to 93 and their fins 94.
As can be seen in Figures 1 and 2, the front end of this scraping conveyor is generally below and slightly in front of the boxes 25 and 26 and it
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a gap is provided directly above the conveyor and below the bottom of the box 25, through which the loose coal readily passes under the action of this conveyor. It will further be noted that, contrary to what is provided in prior devices, the conveyor is such that it lifts the coal on an inclined plane (FIG. 1) after the coal has passed under the head section.
In other words, the conveyor which takes the coal to the rear passes it over the motor 109 and the pump 108 so that this coal is carried on the top of the machine starting at a point which is slightly back of the adjustable head part.
During the forward movement of the machine, the head part can be adjusted to follow the variations in thickness and inclination of the vein. The adjustment of the inclination of the head section about a transverse horizontal axis constituted by the axes 23 is effected under the control of the hydraulic cylinders 39 and 40.
Although, for the sake of clarity, certain preferred embodiments of the invention have been described and shown, it will be understood that the invention is susceptible to many modifications, that changes can be made. in the construction and arrangement and that some parts can be used without simultaneously using others and without thereby departing from the scope of the invention.