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Description jointe à une demande de déposée par par la société dite D 0 W T Y MINING EQUIPMENT Limited ayant pour objet : Support de toit pour être utilisé dans les mines Qualification proposée : BREVET d'INVENTION Priorité d'une demande de brevet déposée en GrandeBretagne le 9 juillet 1982 sous le n 82 19955
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L'invention concerne des supports de toit convenant pour être utilisés dans des mines pour le soutien du toit de la mine pendant les opérations de minage des minéraux.
Certains de ces supports de toit comprennent une structure en contact avec le mur, des moyens d'étançonnement susceptibles d'extension et de contraction, portés par la structure qui est en contact avec le mur, et une poutre qui peut être mise en contact avec le toit, soutenue par les moyens d'étançonnement, laquelle comprend une partie principale et une autre partie articulée à la partie principale et en formant un prolongement. L'autre partie est destinée à s'étendre vers l'avant du support de toit, vers la face d'attaque de la mine et, lorsque cette partie est inclinée vers le haut, par des moyens convenables, autour de son axe d'articulation, elle est pressée positivement en contact avec le toit de la mine entre le support et le front de taille pour assurer un support adéquat au toit dans cette région.
Il est souhaitable, avec des supports de toits de ce genre, que lorsque l'autre partie de la poutre, lorsqu'elle est en contact avec le toit, soit bloquée solidement autour de son axe d'articulation, si elle est fortement chargée par le toit. En pratique, l'articulation requise pour obtenir ceci doit être très résistante, nécessitant une broche d'articulation importante et des bossages d'articulation importants, ce qui a pour conséquence que les éléments de la poutre ont une forme indésirablement haute à proximité immédiate-de la charnière.
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L'invention vise à procurer un remède à cette situation. Elle résout le problème de savoir comment concevoir un support de toit ayant une poutre articulée pour venir en contact avec le toit, dans laquelle une autre partie de la poutre peut être bloquée autour de l'axe de sa charnière par rapport à la partie principale de la poutre, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des arrangements pour une broche d'articulation fortement dimensionnée et des éléments de section haute.
Suivant l'invention, un support de toit de mine comprend une poutre propre à venir en contact avec le toit, qui comprend une partie. principale, une autre partie formant un prolongement de la partie principale et articulée à cette dernière par un joint à articulation sans broche, cette autre partie ayant une portion qui s'avance au-delà du joint à articulation et en dessous de la partie principale avec laquelle elle peut venir en contact pour limiter le mouvement de pivotement de ladite autre partie autour du joint, et des moyens de retenue pour assurer la sécurité de la liaison de l'autre partie à la partie principale.
Un support de toit peut comprendre, soit en dessous de la partie principale, soit, en variante, en dessous de l'autre partie, des moyens agissant sur cette autre partie pour l'incliner autour du joint. Lorsqu'ils sont disposés en dessous de la partie principale, ces derniers moyens peuvent comprendre une capsule actionnable par une pression de fluide, qui est reliée à l'autre partie par l'intermédiaire d'un biellage de manoeuvre convenable. De préférence, ce biellage comprend un élément basculant qui est articulé à la partie principale, qui est relié à pivotement par une partie d'extrémité à la partie qui s'avance de l'autre partie de la poutre et qui est en contact par son autre partie d'extrémité avec la capsule.
Lorsque, au lieu de cela, ce moyen est disposé en dessous de l'autre
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partie de la poutre, il peut comprendre des moyens d'étan- çonnement s'étendant à partir d'une poutre pour contact avec le mur, du support, ou à partir d'une structure adjacente à la poutre du mur et reliée directement ou en contact avec ladite autre partie.
Par"joint d'articulation sans broche", on entend un moyen d'articulation de deux éléments, dans lequel aucune broche d'articulation séparée ou moyen analogue ne doit être introduite pour compléter le joint.
Les avantages offerts par l'invention sont principalement qu'en conséquence du fait qu'elle prévoit ledit joint à articulation sans broche et ladite partie s'avan- çant en dessous de la face inférieure de la partie principale, un ensemble à articulation de la résistance requise est procuré à l'intérieur d'éléments de poutre propres à venir en contact avec le toit, de section relativement petite, tout en permettant à l'autre partie de la poutre de se bloquer solidement autour du joint à articulation lorsqu'elle est chargée vers le bas par le toit de la mine, en maintenant ainsi un contact en pointe efficace de cette autre partie avec le toit sous cette charge.
Une manière d'exécuter l'invention est décrite en détail ci-après en se référant aux dessins qui ne représentent qu'une forme de réalisation spécifique dans laquelle : - la figure 1 est une élévation latérale d'un support de toit convenable pour être utilisé dans des mines ; - la figure 2 est une élévation latérale agrandie, avec arrachement partiel, d'une partie de la poutre susceptible de venir en contact avec le toit, ou auvent, du support montré à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en plan, à échelle réduite, de la poutre montrée à la figure 2, et - la figure 4 est une vue en coupe agrandie, considérée suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
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Les figures montrent un support de toit 1 qui comprend une structure de contact avec le mur, sous forme d'une poutre de mur 2, une poutre propre à venir en contact avec le toit, 3, et des moyens d'étançonnement sous la forme de quatre étançons 4 extensibles et contractable par voie hydraulique, qui agissent entre la poutre de mur et la poutre susceptible de venir en contact avec le toit, pour solliciter cette dernière de manière réglable à venir en contact avec le toit de la mine.
La poutre 3 susceptible de venir en contact avec le toit ou auvent comprend une partie principale 5 ayant une forme générale de chenal retourné, et une autre partie 6 qui forme effectivement un prolongement de la partie principale et qui est articulée à celle-ci par un arrangement de joint à articulation sans broche, dans lequel aucune broche ou broches séparées ne doivent être introduites à un endroit de l'axe d'articulation du joint. L'arrangement de cette forme de réalisation comprend cinq joints à articulation sans broches 7, disposés les uns à côté des autres comme montré à la figure 3.
Chaque joint comprend des formations 8,9 coopérant entre elles, de section en partie circulaire, comme montré plus clairement à la figure 2, qui peuvent coopérer avec des sièges 10,11 de section transversale complémentaire, respectivement, dans des parties adjacentes de l'autre partie 6 et de la partie principale 5 de la poutre 3.
L'autre partie 6 a quatre parties de prolongement 12,13, 14,15 qui s'avancent au-delà des joints à articulation 7 vers l'arrière du support et en dessous de la face inférieure de la partie principale 5. Ces parties sont fendues en 16,17, 18,19, respectivement, et peuvent coopérer avec la face inférieure 20 de la partie principale 5 pour limiter le mouvement vers le bas de l'autre partie 6 autour des joints à articulation 7 et à l'écart du toit de la mine.
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Un biellage associé à la partie de prolongement 12 comprend un élément basculant 21 qui est monté à l'intérieur de la section en chenal inversé de la partie principale 5, pouvant pivoter autour d'un axe 22. Un élément basculant semblable 23, parallèle à l'élément basculant 21, et pouvant également pivoter autour de l'axe 22, est prévu en association avec la partie de prolongement 15.
Les deux parties 24,25 aux extrémités avant-c'est- à-dire aux extrémités du côté gauche sur les dessins-des éléments basculants 21,23, sont reçues respectivement par les fentes 16,19 des parties de prolongement associées 12,15 et sont accouplées à ces parties par des liaisons respectives à broches et à fentes 26,27.
Deux capsules 28,29 actionnables par voie hydraulique, sont prévues à la face inférieure de la partie principale 5 de la poutre 3, vers l'arrière de l'axe commun 22 des éléments basculants 21,23. Ces capsules coopèrent respectivement avec les extrémités arrière 30,31 de leurs éléments basculants respectifs 21,23, en sorte que lorsque les capsules sont amenées à s'étendre sous l'action d'une pression de fluide qui leur est appliquée, les éléments basculants se déplacent en sens contraire à celui des aiguilles d'une montre pour la figure 2, autour de leur axe commun 22, en faisant que les liaisons 26,27 se déplacent vers le bas et qu'ainsi l'autre partie 6 de la poutre 3 se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre, également pour la figure 2, autour des joints à articulation sans broches 7, en sorte que cette partie soit inclinée vers le haut,
en contact avec le toit de la mine.
Pendant ce mouvement, les éléments basculants 21,23 servent de moyens de retenue pour résister à la dislocation des joints à articulation 7 sous l'action de la soudaine et forte mise en charge de l'autre partie 6 de la poutre 3, qui, autrement, pourrait provoquer le détachement
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de cette partie par suite de l'emploi d'un tel arrangement de joint sans broche.
Les deux parties de prolongement intérieures restantes 13, 14 sont reliées à pivotement en 32, 33 à des bielles respectives 34,35 qui ont chacune une liaison à vis et par conséquent ajustable 36,37, avec un élément 38,39 en forme d'U. Les liaisons 36,37 sont telles qu'elles permettent un certain degré de liberté de mouvement relatif entre chaque bielle 34,35 et son élément 38,39. Les deux branches des deux éléments 38,39 sont reliées à pivotement d'une manière convenable à la partie principale 5 de la poutre 3 autour d'un axe commun 40 qui est disposé transversalement à l'axe longitudinal 41 de la poutre.
L'arrangement de joint à articulation sans broche, multiple, et ses parties de prolongement associées, qui peuvent venir en contact avec la surface inférieure 20 de la poutre lorsque l'autre partie 6 de la poutre est, comme montré aux figures 1 et 2, de façon générale en alignement avec la partie principale 5 de la poutre, résiste à la charge élevée du toit sur une épaisseur de section transversale de la poutre qui est considérablement moindre que ce qu'elle était jusqu'à présent dans des constructions de poutres articulées utilisant des broches d'articulation classiques où il fallait des sections relativement hautes pour obtenir la résistance nécessaire aux charges de toit importantes qui ont des chances de se présenter dans des opérations de minage de minerais.
Avec la construction de joint à articulation sans broche de l'invention, il est souhaitable non seulement de prévoir des moyens de retenue qui, dans la forme de réalisation décrite en se reportant aux dessins, sont prévus par les éléments basculants par l'intermédiaire desquels les capsules 28,29 réalisent l'inclinaison de la partie 6, mais aussi de prévoir d'autres moyens de pro-
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tection contre la dislocation des joints à articulation sous n'importe quelle charge latérale appliquée à la partie 6, en particulier lorsque cette partie n'est pas chargée contre le toit de la mine.
Les bielles 34,35 et les éléments 38,39 sont conçus pour assurer cette autre protection parce que s'il y avait une tendance quelconque à cette dislocation des joints à articulation 7 sous charge latérale, celle-ci serait limitée par ces bielles et éléments, bien qu'en assurant cette limitation, ces organes soient capables eux-mêmes de pivoter autour de l'axe 40. Cependant, les bielles et éléments sont conçus pour qu'après un tel trouble, les joints puissent facilement être guidés vers leur remise en place.
Ainsi, par cette construction, l'invention procure un arrangement de joint à articulation adéquat, fiable et compact pour recevoir les grandes charges verticales et pour limiter les charges latérales plus petites. En séparant les moyens de limitation des charges latérales, la forme géométrique des articulations portant les charges verticales n'est pas inutilement compliquée et les biellages pour limiter les charges latérales sont arrangés de façon classique sans accroître pour autant la hauteur de la poutre qui peut venir en contact avec le toit. Des sections de poutre de toit minces sont avantageuses en particulier lorsque le support de toit est utilisé dans des mines à veines minces, en tenant compte des nécessités pour la façon de progresser le long du front de taille dans ces mines à veines minces.
En outre, la construction est telle que les moyens de retenue pour l'autre partie 6 de la poutre 3 sont avantageusement disposés à l'écart des joints à articulation eux-mêmes, en évitant ainsi la complexité mécanique à l'endroit des joints.
Egalement, l'emploi de parties s'avançant vers
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l'arrière à partir de l'autre partie 6 et pouvant venir en contact avec la surface inférieure 20, assure que la poutre 3 puisse être bloquée de façon telle, lorsqu'elle est chargée, que la pointe avant de la partie 6 ne puisse tomber en dessous de la projection en ligne droite de la partie principale 5 de la poutre. En s'avançant vers l'arrière de cette façon, ces parties servent commodément à la liaison avec les moyens de retenue.
Dans une variante de réalisation de l'invention, au lieu de prévoir des capsules 28,29, on peut prévoir des moyens d'étançonnement tels que ceux montrés en détail en 50 aux figures 1 et 2, moyens d'étançonnement qui viennent en contact avec, ou sont reliés directement à l'autre partie 6 de la poutre 3 et qui sont convenablement soutenus par la poutre de mur 2 ou par une autre structure de contact avec le mur adjacent. Dans ce cas, les éléments basculants 21,23 subsistent comme moyens de retenue ou, en variante, les éléments basculants sont supprimés et la retenue de l'autre partie 6 peut être réalisée seulement par les bielles 34,35 et les éléments 38,39.
En outre, au lieu de prévoir les capsules 28,29 dans les positions montrées aux dessins, d'autres capsules peuvent être prévues à leur place en association avec les parties s'avançant vers l'arrière, de l'autre partie 6.
Dans ce cas, les parties cylindriques sont fixées à la face inférieure des parties citées en dernier lieu et leurs pistons font saillie vers le haut pour venir en contact avec la surface inférieure 20 de la partie principale 5 de la poutre 3. Avec cet arrangement, l'extension des capsules réalise l'inclinaison de l'autre partie 6 de la poutre autour des arrangements de joint à articulation 7, vers le toit de la mine.
Bien que, dans la forme de réalisation décrite cidessus en se référant aux dessins, il y ait quatre joints
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à articulation assurant la capacité portante désirée à l'égard des charges, on peut, dans d'autres formes de réalisation, prévoir un autre nombre convenable quelconque de tels joints à articulation.
L'invention n'est pas limitée à la forme des bielles des éléments basculants décrits ci-dessus en se référant aux dessins ; dans d'autres formes de réalisation, on peut utiliser à leur place des formes différentes convenables.