<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne un appareil destiné à collecter des poussières qui résultent d'opérations de forage, comme dans le cas de forage de trous de'boulons dans un toit de mine.
Il est d'une pratique courante de supporter les toits de mine par des boulons supérieurs au lieu d'étançons s'étendant entre le sol et le toit de la galerie. Les boulons sont introduits dans des trous qui ont été forés à l'intérieur du toit. Durant l'opération de forage de ces trous et pendant d'autres opérations de forage identiques, il se forme une grande quantité de matière pulvérulente qui se manifeste par d'épais nuages de poussières, avec tous leurs inconvénients bien connus.
Un des buts de l'invention est de réaliser un collecteur de poussières à effet de succion grâce auquel toute la poussière et des matières pulvérulentes plus grosses puissent être entraînées au moyen d'un courant d'air à vitesse suffisamment élevée, de façon à maintenir propre et pure l'atmosphère environnant la zone de forage.
<Desc/Clms Page number 2>
L'appareil de l'invention est caractérisé par ce qu'il comprend d'une part un carter cylindrique et d'autre part une buse tubulaire branchée-avec un certain angle sur le carter de telle sorte qu'un passage d'aspiration d'air et de poussière soit cons- titué par le carter et la buse.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention un disque souple est porté par le carter de façon à permettre son application contre le toit de la mine par exemple, en assurant un joint étanche à l'air pour la tête collectrice. La buse tubulai- re comporte un orifice de sortie relié à un dispositif de succion, tel qu'un aspirateur de poussière et le carter comporte, à son extré- mité inférieure, un manchon par lequel passe un foret qui vient s'engager dans le toit de la mine. Le carter y compris le manchon, est conçu de façon à permettre l'enlèvement du foret sans déplacer la tête collectrice du toit de la galerie, et le manchon entoure étroitement le foret de façon à permettre une admission d'air entre le manchon et le foret afin d'assurer une entrée d'air à grande vites- se.
L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à des exemples de réalisation représentées aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan de la tête collectrice de l'appareil.
La figure 2 est une coupe en long verticale.de la tête dans sa position de fonctionnement par rapport au foret.
La figure 3 est une coupe transversale verticale faite suivant la ligne III-III de la figure 1.
La figure 4 est une forme modifiée de la tête collectrice, vue suivant la ligne IV-IV de la figure 5.
La figure 5 est une coupe en long verticale de la tête collectrice de la figure 4;
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 6 est une coupe transversale verticale faite suivant la ligne VI-VI de la figure 4.
La tête collectrice 2 comprend un carter cylindrique 4 et une buse tubulaire 6. Elle est portée d'une manière conven- tionnelle par un vérin, ou équivalent, par un support 7 qui part normalement d'une machine de forage et qui peut être réglé vers le haut ou vers le bas. La machine de forage porte également un foret 8 qui se déplace vers l'intérieur et vers l'extérieur du carter 4. La tête 2 et le foret 8 sont positionnés l'un. par rapport à l'autre sur la machine de forage, le foret pouvant être introduit ou enlevé par le centre du carter 4. La buse 6 est disposée de façon à être branchée à un raccord de succion 10 qui, à son tour, est relié à un dispositif aspirateur de pous- sière d'un. type connu.
Le carter 4 est construit en matériau relativement dur, comme du métal, et est constitué par une pièce d'admission de poussière II à sa partie supérieure et une pièce d'ad- mission d'air 12 à sa partie inférieure.
Un manchon amovible 13 est relié à l'entrée d'air 12 par des boulons 14 ou équivalent, et est orienté vers le haut de façon à venir affleurer le niveau de l'épaulement 15. La dimen- sion du manchon est prédéterminée de façon à entourer étroitement le foret et, en même temps, à permettre d'enlever correctement le foret sans modifier le positionnement de la tête collectrice.
Lorsque le foret 8 est introduit dans le carter 4, un espace annu- laire 16 est formé entre le foret et le manchon 13, de façon à assurer une admission d'air à grande vitesse pour la tête. Comme on utilise des forets de dimensions différentes, la dimension du manchon varie de façon que l'on puisse maintenir l'admission d'air à vitesse maxima avec une dimension donnée de foret. Il est classique, lorsque l'espace annulaire 16 décroit en section droite radiale, la vitesse de l'air entrant est accrue.
Un disque plat, souple 18 comporte, dans sa conception
<Desc/Clms Page number 4>
normale, une ouverture centrale d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'extrémité supérieure du carter 4. Le disque 18 est emmanché sur l'extrémité supérieure du carter et une fois monté il se déforme de façon à prendre le profil d'un cône tronqué inversé comme on le voit clairement sur la figure 2.
La souplesse et la résistance du disque 18 dans profil conique permettent de plaquer la tête collectrice contre la surface à per- forer et permettent d'obtenir un joint étanche à l'air entre la sur- face et le disque. La différence des pressions régnant à l'intérieur et à l'extérieur du disque a pour effet de plaquer le disque sur la surface et permet à la plus grande partie de l'air d'être aspiré à travers le manchon 13. Si on le désire, une bague d'arrêt 19 pourra être placée autour de la base du disque 18 afin de fixer le disque sur le carter 4 mais la bague n'est pas nécessaire dans la plupart des cas puisque l'emmanchement du disque sur le carter est suffisant pour assurer un bon blocage et éviter les fuites d'air.
La buse 6 de la tête collectrice est intégralement reliée au carter 4 et fait un certain angle par rapport à celui=ci, de sorte que l'on peut toujours avoir un jeu entre le manchon 6 et le raccord de succion 10 et la surface à perforer ; par conséquent, la tête peut facilement être mise en place contre des surfaces irrégulières, sans aucune gêne. La buse 6 et le carter 4 constituent un passage d'aspiration 20 à grande vitesse pour les matières pulvérulentes provenant du trou foré.
Le passage 20 est resserré dans la zone située au-dessus de l'épaulement 15 et du manchon 13 (fig.2) de façon à réaliser une gorge resserrée 21 et à se terminer suivant des arêtes 24 constituées sur la moitié de la paroi intérieure 22 du carter, au-dessus du manchon 13, en formant une paire de parties de passage terminales similaires 24a. La gorge 21, fig. 2, forme une surface incurvée verticale coupant la jonction de la buse 6 et du carter 4 à l'épau- lement 15.
Les parties terminales 24a du passage 20 partent de la gorge 21 vers des points diamétralement opposés de la paroi intérieu-
<Desc/Clms Page number 5>
re 22 et fournissent un moyen pour.augmenter la vitesse de l'air d'aspiration, afin de mieux entratner la poussière dans des zones qui correspondraient normalement à une réduction de vitesse d'air du fait de leur écartement de la gorge 21.
En considérant la droite de la figure 2, on voit aisé- ment que, pour collecter la poussière s'écoulant vers le bas entre le foret et le carter 4, l'air passant par le manchon 13 doit être maintenu à une vitesse suffisante pour porter la poussière à la gorge 21. Puisque les parties terminales 24a aug- mentent la vitesse élevée disponible à la gorge 21 de façon à réa- liser cette vitesse nécessaire, le rendement de la tête collectrice 2 est assuré par le fait que la poussière n'obstruera pas le carter 4, De même, le positionnement du sommet du manchon 13 qui vient affleu- rer l'épaulement 15 évite une chute de vitesse soudaine de l'air admis, après le manchon et pénétrant dans la gorge 21.
Par conséquent, l'air est convoyé à partir des différents points d'admission, à tra- vers le manchon, d'une manière continue et sans à-coups, sans turbu- lence appréciable qui serait due à des variations de vitesse. En ou- tre, le passage complet constitué par le manchon 13 et le carter 4 fournit un moyen de diminuer également et graduellement la vitesse d'air depuis les points d'admission d'air jusqu'à la gorge 21, et de cette manière, de conserver des vitesses élevées dans le carter 4 L'utilisation de ce mode de construction efficace permet de choisir aisément un moyen de succion, fonctionnant à un régime correct.
En se reportant à la figure 2, on voit que l'espace annulaire entre le foret 8 et la paroi 22, pris radialement, est inférieur à la section droite verticale de la gorge 21, cela présente l'avantage important de ne permettre qu'à des particules forées plus petites que la gorge 21 de tomber par gravité après le foret. Il est par conséquent évident que le passage 20 ne peut pas être obstrué interrompant ainsi le fonc- tionnement de l'aspirateur. Lorsque le trou est foré, les parti-
<Desc/Clms Page number 6>
cules tombant dans la chambre 4 sont broyées à la dimension prédéterminée entre le foret 8 et la paroi 22 sous l'action du foret métallique associé à celle de la paroi métallique du carter.
On peut incorporer des palettes de broyages ou équi- valent, à la paroi 22, il n'y a pas d'avantages majeurs à adopter ce dispositif plutôt que la conception de la surface lisse.
En fonctionnement, la tête collectrice est déplacée vers le haut contre la surface dans laquelle on doit forer un trou, le disque souple 18 étant étroitement plaqué contre la sur- face. Le foret 8 est mis en place à travers la tête collectrice en passant au centre du carter 4. Avant que le foret ne se mette en mouvement dans le carter 4, un manchon 13 de dimensions appropriées est mis en place dans le carter et enveloppe étroitement le foret dans sa position de fonctionnement. Le dispositif aspirateur de poussières, qui est fixé à la buse 6 de la tête collectrice 2 par un raccord de succion 10, est mis en marche de façon à faire arriver de l'air entre le manchon et le foret pendant que le foret perce le trou.
Comme les particules de matière tombent par gravité du trou foré, elles s'engagent vers le bas entre le carter et le foret et sont envoyées vers l'aspirateur de poussières par le courant d'air à grande vitesse.
Les particules de ,matière plus importantes sont écrasées ou broyées entre le foret et le carter afin d'éviter l'engorgement de la tête collectrice. La réalisation d'un passage de poussière et d'air à travers le carter et la buse, permet l'enlèvement de toute la poussière résultant de l'opération de forage. Lorsque le foret a besoin d'être remplacé, il n'est nécessaire que d'enlever le foret du carter sans-déplacer la-tête collectrice ou sans descen- dre le dispositif aspirateur de poussière.
En se reportant maintenant aux figures 4, 5 et 6, cette forme modifiée de l'invention est analogue dans son ensemble à la forme représentée sur les figures 1, 2 et 3. La tête collectrice
<Desc/Clms Page number 7>
de poussière 26 comprend un carter tubulaire 28 et une buse tubu- laire 30 constitués en matière plastique ou métallique. Le carter 28 comprend un manchon 31 sur toute sa longueur, ce manchon étant en métal ou en un autre matériau dur et comportant une ouverture 34 de profil adaptée à une gorge rétrécie 36 du passage 38. La gorge 36 forme une surface incurvée verticale coupant la jonction du carter 28 et du manchon 32 au passage 38.
L'ouverture 34 agit de pair avec la gorge 36 de façon à former des parties terminales 40 d'un passage,semblables à.celles repérées par 24a pour la réalisation précédente.
Le manchon 32 constitue une surface de broyage effica- ce pour les particules de matière provenant du trou foré et enveloppe étroitement le foret de façon à constituer une admission d'air à vitesse élevée. Le manchon 32 comprend également une oreille 42 qui est logée dans un évidement 43 du carter 28 par le position- nement, démontage, du manchon à l'intérieur du carter. La tête comprend un disque souple 44 identique au disque 18 et monté sur le carter, comme cela a été parfaitement expliqué plus haut. En modifiant la tête collectrice de manière à inclure un manchon occupant toute sa longueur, il est possible de réaliser un trajet plus uni pour l'air et la poussière et par conséquent d'améliorer les qualités d'absorption de la poussière de la tête.
En outre, conformément à la conception modifiée on peut obtenir une grande sélection de matières pour la fabrication de la majeure partie de la tête puisque un bro- yage des particules de matière est réalisé entre le manchon et le foret.
Indépendamment du mode de réalisation décrit et représenté il est possible d'apporter toutes modifications sans sortir pour au- tant du domaine de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to an apparatus for collecting dust which results from drilling operations, such as in the case of drilling bolt holes in a mine roof.
It is a common practice to support mine roofs by upper bolts instead of props extending between the ground and the roof of the gallery. The bolts are introduced into holes that have been drilled inside the roof. During the drilling operation of these holes and during other identical drilling operations, a large quantity of powdery material is formed which manifests itself in thick clouds of dust, with all their well-known drawbacks.
One of the objects of the invention is to provide a dust collector with a suction effect by which all the dust and larger powdery materials can be entrained by means of an air stream at a sufficiently high speed, so as to maintain clean and pure the atmosphere surrounding the drilling area.
<Desc / Clms Page number 2>
The apparatus of the invention is characterized in that it comprises on the one hand a cylindrical casing and on the other hand a tubular nozzle connected at a certain angle to the casing such that a suction passage d Air and dust is formed by the housing and the nozzle.
According to other characteristics of the invention, a flexible disc is carried by the housing so as to allow its application against the roof of the mine for example, by ensuring an airtight seal for the collecting head. The tubular nozzle has an outlet orifice connected to a suction device, such as a dust extractor, and the housing has, at its lower end, a sleeve through which passes a drill which engages in the. roof of the mine. The housing including the sleeve is designed to allow removal of the bit without moving the collector head from the roof of the gallery, and the sleeve tightly surrounds the bit to allow air to be admitted between the sleeve and the barrel. drill bit to ensure high-speed air intake.
The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the appended drawings as well as to their possible combinations.
The description relates to exemplary embodiments shown in the drawings in which: FIG. 1 is a plan view of the collecting head of the apparatus.
Figure 2 is a vertical longitudinal section of the head in its operating position relative to the drill.
Figure 3 is a vertical cross section taken along the line III-III of Figure 1.
Figure 4 is a modified form of the collecting head, viewed along the line IV-IV of Figure 5.
Figure 5 is a vertical sectional view of the collector head of Figure 4;
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 6 is a vertical cross section taken along the line VI-VI of Figure 4.
The collecting head 2 comprises a cylindrical casing 4 and a tubular nozzle 6. It is carried in a conventional manner by a jack, or the like, by a support 7 which normally starts from a drilling machine and which can be adjusted. upwards or downwards. The drilling machine also carries a drill bit 8 which moves inward and outwardly of the housing 4. The head 2 and the drill bit 8 are positioned together. relative to each other on the drilling machine, the drill bit being insertable or removable through the center of the housing 4. The nozzle 6 is arranged so as to be connected to a suction fitting 10 which, in turn, is connected. to a dust extractor of a. known type.
The housing 4 is constructed of a relatively hard material, such as metal, and consists of a dust intake part II at its upper part and an air intake part 12 at its lower part.
A removable sleeve 13 is connected to the air inlet 12 by bolts 14 or the like, and is oriented upwards so as to come flush with the level of the shoulder 15. The dimension of the sleeve is predetermined in such a way. in tightly surrounding the drill bit and, at the same time, in enabling the drill bit to be removed correctly without changing the positioning of the collecting head.
When the drill 8 is introduced into the housing 4, an annular space 16 is formed between the drill and the sleeve 13, so as to provide a high speed air intake for the head. Since drills of different sizes are used, the size of the sleeve varies so that the air inlet can be maintained at maximum speed with a given size of drill. It is conventional, when the annular space 16 decreases in radial cross section, the speed of the incoming air is increased.
A flat, flexible disc 18 comprises, in its design
<Desc / Clms Page number 4>
normal, a central opening with a diameter slightly smaller than the outside diameter of the upper end of the casing 4. The disc 18 is fitted onto the upper end of the casing and once mounted it deforms so as to take the profile of an inverted truncated cone as can be seen clearly in Figure 2.
The flexibility and resistance of the disc 18 in conical profile allow the collector head to be pressed against the surface to be drilled and make it possible to obtain an airtight seal between the surface and the disc. The difference in the pressures on the inside and outside of the disc causes the disc to press against the surface and allows most of the air to be drawn through the sleeve 13. If it is desired, a stop ring 19 can be placed around the base of the disc 18 in order to fix the disc on the housing 4 but the ring is not necessary in most cases since the fitting of the disc on the housing is sufficient to ensure good blocking and prevent air leakage.
The nozzle 6 of the collecting head is integrally connected to the housing 4 and forms a certain angle with respect to the latter, so that there can always be a clearance between the sleeve 6 and the suction connection 10 and the surface to be perforate; therefore, the head can easily be placed against uneven surfaces without any discomfort. The nozzle 6 and the housing 4 constitute a high speed suction passage 20 for the powdery material coming from the drilled hole.
The passage 20 is tightened in the area located above the shoulder 15 and the sleeve 13 (fig. 2) so as to produce a tightened groove 21 and to end along ridges 24 formed on half of the inner wall. 22 of the housing, above the sleeve 13, forming a pair of similar end passage portions 24a. The groove 21, fig. 2, forms a vertical curved surface intersecting the junction of nozzle 6 and housing 4 at shoulder 15.
The end portions 24a of the passage 20 leave the groove 21 towards diametrically opposed points of the interior wall.
<Desc / Clms Page number 5>
re 22 and provide a means to.increase the speed of the suction air, in order to better entrain the dust in areas which would normally correspond to a reduction in air speed due to their separation from the throat 21.
Considering the straight line in Figure 2, it can easily be seen that, in order to collect the dust flowing downward between the drill and the housing 4, the air passing through the sleeve 13 must be maintained at a sufficient speed to carry the dust to the throat 21. Since the end portions 24a increase the high speed available at the throat 21 so as to achieve this necessary speed, the efficiency of the collecting head 2 is ensured by the fact that the dust no Likewise, the positioning of the top of the sleeve 13 which comes flush with the shoulder 15 prevents a sudden drop in speed of the air admitted, after the sleeve and entering the groove 21.
Therefore, the air is conveyed from the various inlet points, through the sleeve, in a continuous and smooth manner, without appreciable turbulence which would be due to variations in speed. Furthermore, the complete passage formed by the sleeve 13 and the casing 4 provides a means of also and gradually decreasing the air speed from the air inlet points to the throat 21, and in this way , to keep high speeds in the housing 4 The use of this efficient construction method makes it easy to choose a suction means, operating at a correct speed.
Referring to Figure 2, it can be seen that the annular space between the drill 8 and the wall 22, taken radially, is less than the vertical cross section of the groove 21, this has the important advantage of allowing only particles smaller than the groove 21 to fall by gravity after the drill. It is therefore evident that the passage 20 cannot be obstructed thereby interrupting the operation of the vacuum cleaner. When the hole is drilled, the parts
<Desc / Clms Page number 6>
cules falling into the chamber 4 are ground to the predetermined dimension between the drill 8 and the wall 22 under the action of the metal drill associated with that of the metal wall of the housing.
Grinding paddles or the like can be incorporated into the wall 22, there are no major advantages to adopting this device rather than the smooth surface design.
In operation, the collecting head is moved upwardly against the surface into which a hole is to be drilled, with the flexible disc 18 being pressed tightly against the surface. The drill bit 8 is placed through the collector head passing through the center of the housing 4. Before the drill starts to move in the housing 4, a sleeve 13 of suitable dimensions is placed in the housing and wraps tightly. the drill in its operating position. The dust suction device, which is attached to the nozzle 6 of the collecting head 2 by a suction connection 10, is started up so as to cause air to flow between the sleeve and the bit while the bit is drilling through the hole.
As the material particles fall by gravity from the drilled hole, they engage downward between the housing and the bit and are sent to the dust vacuum by the high velocity air stream.
The larger material particles are crushed or crushed between the drill bit and the housing to prevent clogging of the collecting head. The provision of a passage of dust and air through the housing and the nozzle, allows the removal of all the dust resulting from the drilling operation. When the bit needs to be replaced, it is only necessary to remove the bit from the housing without moving the collecting head or lowering the dust extractor.
Referring now to Figures 4, 5 and 6, this modified form of the invention is generally similar to the shape shown in Figures 1, 2 and 3. The collecting head
<Desc / Clms Page number 7>
dust collector 26 comprises a tubular casing 28 and a tubular nozzle 30 made of plastic or metal. The housing 28 comprises a sleeve 31 over its entire length, this sleeve being made of metal or other hard material and having an opening 34 in profile adapted to a narrowed groove 36 of the passage 38. The groove 36 forms a vertical curved surface intersecting the junction of the housing 28 and the sleeve 32 at passage 38.
The opening 34 acts in conjunction with the groove 36 so as to form end parts 40 of a passage, similar to those identified by 24a for the previous embodiment.
Sleeve 32 provides an efficient grinding surface for particles of material from the drilled hole and tightly envelops the drill bit to provide a high velocity air intake. The sleeve 32 also comprises an ear 42 which is housed in a recess 43 of the casing 28 by the positioning, disassembly, of the sleeve inside the casing. The head comprises a flexible disc 44 identical to the disc 18 and mounted on the housing, as has been fully explained above. By modifying the collector head so as to include a sleeve occupying its entire length, it is possible to achieve a smoother path for air and dust and therefore improve the dust absorption qualities of the head.
Further, according to the modified design a wide selection of materials can be obtained for the manufacture of the major part of the head since grinding of the material particles is performed between the sleeve and the bit.
Independently of the embodiment described and shown, it is possible to make any modifications without departing from the scope of the invention.