FR2527505A1 - Procede et installation pour le clivage de materiau, notamment de materiau schisteux - Google Patents

Abstract

UNE AMORCE DE FISSURE EST REALISEE PRATIQUEMENT TOUT LE LONG DU COTE SUPERIEUR 15 DU BLOC 10 JOIGNANT LES FACES DE BLOC PARALLELES AUX PLANS DE CLIVAGE ET BORDANT UNE CHAMBRE FERMEE 47 A L'INTERIEUR DE LAQUELLE UNE SURPRESSION PEUT ETRE ETABLIE; L'AMORCE DE FISSURE EST REALISEE AU MOYEN D'UN COUTEAU 50 MOBILE A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE 47 ET POUVANT PASSER A TRAVERS UNE OUVERTURE FORMEE DANS LA PAROI DE LA CHAMBRE QUI EST APPLIQUEE DE FACON ETANCHE CONTRE LE COTE 15 DU BLOC; DES PLAQUES 34, 35 PERMETTENT D'ENSERRER LE BLOC DE FACON ETANCHE LE LONG DE SES BORDS VERTICAUX.

Description

Procédé et installation pour le clivage matériau, notamment de matériau schisteux.

La présente invention concerne le clivage de matériau, notamment de matériau schisteux, et a plus particulièrement pour objet un procédé du type selon lequel on réalise une amorce de fissure au niveau d'un plan de clivage choisi sur un bloc de matériau à cliver ayant deux faces opposées sensiblement parallèles aux surfaces de clivage, et on réalise le clivage en éta- blissant dans le plan de clivage choisi une pression supérieure à celle régnant sur les faces opposées du bloc.

La présente invention a aussi pour objet une installation permettant la mise en oeuvre du procédé.

Plusieurs procédés ont été proposés pour réaliser de façon automatique le clivage de matériaux schisteux, en particulier les schistes ardoisiers, en limitant les risques de cassures même dans des blocs pre- sentant des défauts.

Ainsi, selon un procédé connu du type indiqué ci-dessus et décrit dans le brevet FR 2 182 309, le bloc à cliver est placé dans une enceinte étanche, à l'exception d'un coin du bloc où est pratiquée une amorce de fissure. L'enceinte est reliée à une source de vide et le clivage est produit par l'établissement de la pression atmosphérique ou d'une pression supérieure dans le plan de clivage choisi.

Selon un autre procédé connu décrit dans le brevet FR 2 290 051, on réalise une amorce de fissure le long d'un des côtés du bloc et le clivage est produit par traction au moyen de ventouses appliquées contre les faces opposées du bloc et reliées à une source de vide.

La présente invention a pour but de fournir un procédé permettant d'obtenir des résultats au moins aussi bons que ceux procurés par ces procédés connus mais sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une source de vide ou d'une installation relativement compliquée telle que ventouses avec dispositif de traction ou enceinte étanche entourant pratiquement tout le bloc.

Ce but est atteint grâce à un procédé selon lequel l'aforce de fissure est réalisée pratiquement sur toute la longueur d'un des côtés du bloc joignant les faces de celui-ci et bordant une chambre fermée à l'intérieur de laquelle une pression supérieure à la pression ambiante régnant sur les faces opposées du bloc est momentanement établie.

De préférence, le plan de clivage choisi est isolé de l'extérieur le long des deux bords opposés du bloc qui sont adjacents au côté du bloc sur lequel l'amorce de fissure est réalisée et aux faces du bloc, cette isolation étant réalisée sur au moins la plus grande partie de la longueur de ces bords, à partir dudit côté.

De préférence enccre, l'on réalise plusieurs clivages dans le bloc imarobila en déplaçant ladite chambre et le couteau perpendiculairement aux faces du bloc, suivant un programme prédéterminé. Ainsi, l'on atteint une cadence de fabrication beaucoup plus élevée que celle permise par les procédés connus dans lesquels le bloc n'est à chaque fois clivé qu'en deux parties, chacune d'entre elles devant être reprise séparément pour être à son tour clivée en deux.

La présente invention a aussi pour but de fournir une installation permettant la mise en oeuvre du procédé.

Ce but est atteint grâce à une installation du type comprenant un support pour un bloc de matériau à cliver ayant deux faces opposées sensiblement parallèles aux surfaces de clivage, et un couteau mobile par rapport au support de manière à réaliser'une amorce de fissure sur un des côtés du bloc porté par le support; installation dans laquelle, conformément à l'invention, le couteau e s t mobile à l'intérieur d'une chambre
d o n t une paroi destinée à être amenée au contact de ladite paroi du bloc à cliver présente une ouverture re à travers laquelle le couteau peut passer, et des moyens sont prévus pour établir dans la chambre une pression supérieure à la pression ambiante.

D'autres particularités et avantages du procédé et de l'installation conformes à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite-ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins joints sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en élévation et de face d'une installation conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue de côté de l'installation de la figure 1,
- la figure 3 est une vue à échelle agrandie et en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1,
- la figure 4 est une vue de détail à échelle encore agrandie et en coune suivant la ligne IV- IV de la figure 3, et,
- la figure 5 est une vue schématique montrant les plans de clivage successivement choisis dans un bloc.

Sur les figures, la référence 10 désigne un bloc de matériau schisteux, par exemple un bloc de schiste ardoisier, de forme parallélépipédique avec deux grandes faces opposées 11, 12 sensiblement parallèles aux surfaces naturelles de clivage.

Les blocs à cliver sont amenés au moyen d'un transporteur 20 jusqu'au niveau d'un poste de clivage (figures 1 et 2). Le poste de clivage comporte un support fixe 21 sur lequel un bloc à cliver repose par son côté inférieur. En position de clivage, le bloc est situé entre deux parois verticales 22, 23 fixées au support 21, parallèles entre elles et se faisant face. Dans cette position, les bords verticaux 13, 14 du bloc 10, perpenpendiculaires aux faces 11, 12, sont parallèles aux pa rois 22, 23(fig. 3).

Les surfaces supérieures du transporteur 20 et du support 21 sont sensiblement coplanaires. Un dispositif de transfert comportant une plaque poussoir 25 mue par deux vérins 26 et supportée au moyen d'une potence 27 sur le côté du transporteur 20 opposé à celui adjacent au poste de clivage. La plaque poussoir 25 est mobile perpendiculairement au transporteur 20 afin de transférer sur le support 21 un bloc à cliver parvenu au niveau du poste de clivage. La plaque poussoir 25 est ap pliquée sur l'une (11) des faces du bloc tandis que l'au l'autre face (12) vient en appui contre une plaque butée 25'solidaire du support 21(fig. 1).

Des plaques sensiblement verticales ou joues 32, 33 disposées face à face sont portées par les parois 22, 23 et sont destinées à enserrer un bloc en position de clivage par appui sur les bords verticaux 13, 14 de ce bloc. Du côté avant tourné vers le bloc, chaque joue 32, 33 est munie d'un revêtement 34, 35 en matériau souple, par exemple en caoutchouc. De l'autre côté, chaque joue 32, 33 est solidaire de-tiges 36, 37 qui s'étendent perpendiculairement à sa surface arrière et qui sont guides avec jeu dans des trous 22a, 23a des parois 22, 23. En outre, l'une (22) des parois p o r t e une butée 28 qui est située sensiblement au niveau du milieu de la hauteur de la joue 32 et qui limite le déplacement horizontal de la joue 32 en direction de la paroi 22 par contact avec la face arrière de cette joue. On notera que la butée 28 est constituée à son extrémité par un galet 28a ; en variante, on pourra simplement conférer à cette extrémité une forme arrondie, ceci dans le but, en coopération avec le jeu des tiges 36 dans les trous 22a, de permettre le cas échéant à la joue 32 de prendre une position inclinée par rapport à un plan vertical.

La paroi 23 porte des vérins 29 dont les tiges mobiles ho horizontalement peuvent s'appuyer à leurs extrémités libres 29a contre la face arrière de la joue 32. Comme l'extrémité 28a de la butée 28, les extrémités 29a des tiges des vérins 29 sont arrondies ou constitués par des galets afin de permettre une légère inclinaison de la joue 33 par rapport à la verticale. Lorsqu'un bloc 10 a été transféré sur le support 21, les vérins 29 sont actionnés et leurs tiges se déplacent jusqu'à ce que la joue 32 vienne au contact de la butée 28. Le bloc est alors enserré entre les plaques de caoutchouc 34, 35.

Ces plaques s'appliquent exactement contre les bords 14 et 15, même si ceux-ci ne sont pas rigoureusement parallèles entre eux et verticaux, en raison de la possibilité d'inclinaison des joues 32, 33. Les blocs à cliver ont des dimensions standards. Les dimensions des joues 32, 33 sont choisies de manière que les bords 13 et 14 soient couverts par les plaques 34, 35 sur toute leur .largeur et sur au moins la plus grande partie de leur hauteur depuis le côté supérieur 12 du bloc.

Les parois 22, 23 portent sur leurs bords supérieurs des glissières ou rails 41, 42, par exemple de section en forme de queue d'aronde, perpendiculaires aux faces 11, 12 du bloc en position de clivage, et sur lesquels est guidé un chariot 40. Ce chariot porte des vérins 43 ,44 dont les tiges mobiles verticalement sont reliées à leurs extrémités, au moyen de liaisons à rotule 45, 46, à la paroi supérieure 48 d'une chambre 47.Cette chambre 47 (voir notamment figures 3 et 4) a une forme sensiblement parallélépipédique dont la paroi inférieure 49 s'étend parallèlement aux faces du bloc pratiquement sur toute la longueur du côté 15. S l'intérieur de la chambre 47, un couteau 5C est monté dans un porte-couteau 5Ca porté par une tige 31 qui traverse de façon étanche la paroi supérieure de la chambre 47, avec interposition d'un manchon 52. Le couteau s'étend pratiquement sur toute la longueur de la paroi 49 et est mobile perpendiculairement à celle-ci. La tige 51 porte une enclume 53 à son extrémité extérieure à la chambre. Un ressort de rappel 54 logé autour de la tige 51 entre un rebord extérieur du manchon 52 et le bord inférieur de l'enclume 53.Le couteau 50 est déplacé verticalement vers le bas, à l'encontre de la force de rappel du ressort 54, au moyen d'un vérin frappeur 55 porté par le chariot 40, l'extrémité de la tige du vérin 55 pouvant venir au contact de l'enclume 53. Lorsqu'il est déplacé vers le bas, le couteau 50 traverse la paroi inférieure 49 de la chambre 47 à travers une ouverture 56 en forme de fente. La fente 56 a une largeur sensiblement égale à l'épaisseur du couteau 50 et une longueur sensiblement égale à celle du couteau 50. Le long de chacun de ses deux bords et à ses extrémités, la fente 56 est bordée par une bande ou un bourrelet 57 en matériau souple, par exemple en caoutchouc, qui est disposé dans un logement prévu sur la face inférieure de la paroi 49 et qui dépasse légèrement vers le bas cette face inférieure.

Sous l'action des vérins 43, 44, la chambre 47 peut être déplacée vers le bas jusqu'à ce que le bourrelet 57 soit en contact avec le côté supérieur 15 du bloc.

Les liaisons à rotule 45, 46 permettent d'amener le bourrelet en contact intime sur toute sa périphérie avec le côté 15 de même si ce côté niest pas rigoureusement situé dans un plan horizontal. De préférence, le bourrelet 57 a une longueur telle qu'il vient en appui à ses ex trémités sur les bords supérieurs des joues 32 et 33.

Ainsi, la partie du côté 15 du bloc située en regard de la fente 56 borde un volume isolé de façon étanche par rapport au milieu ambiant puisque la chambre 47 est alors complètement fermée, seul un orifice 58 formé dans une paroi latérale de la chambre et muni d'un raccord 59 permettant de relier l'intérieur de la chambre à une source d'air sous pression.

Le fonctionnement de l'installation découle à l'évidence de ce qui précède. Lorsqu'un bloc à cliver a été transféré sur le support 10, il est maintenu entre la plaque poussoir 25 et la plaque butée 25' appli- quée contre ses faces 11, 12 et entre les joues 32, 33 appliquées contre ses bords 13, 14. Le chariot 40 est positionné de manière que le couteau 50 se trouve au niveau d'un plan de clivage choisi puis la chambre 47 est amenée au moyen des vérins 43, 44 en contact étanche avec le côté 15. Le vérin 55 est alors actionné pour frapper l'enclume 53 et provoquer au moyen du couteau 50 une amorce de fissure sur pratiquement toute la longueur du côte 15 du bloc.

Dans le mOme temps,fc'est-à-dire simultanément ou un peu avant ou après), l'intérieur de la chambre 47 est mis en communication avec la source d'air sous pression à travers l'orifice 58. L'air à pression supérieure à celle régnant sur les faces 11 et 12 du bloc pénètre par l'amorce de fissure et force le bloc à se cliver suivant le plan de clivage choisi. On notera que le plan de clivage est isolé de l'extérieur par le bourrelet 57 et les joues 32, 33 et le clivage est réalisé du fait que l'air ne peut s'échapper qu'au voisinage de la partie inférieure du bloc.A ce propos, il est souhaitable, pour obtenir un clivage correct, que l'air ne puisse pas s'échapper latéralement à une distance relativement grande du côté inférieur du bloc ; c'est pourquoi il est préférable que les joues 32 et 33 s'étendent sur la plus grande partie des bords 13 et 14 du bloc, depuis son côté supérieur 15. En outre, puisque la fente 56 a une largeur sensiblement égale à l'épaisseur du couteau, on ménage dans les faces latérales de celui-ci des gorges ou rainures 50b (figures 3, 4) facilitant le passage de l'air sous pression entre la chambre 47 et le plan de clivage, lorsque la surpression est établie dans la chambre 47, avant que le couteau revienne en position haute sous l'action du ressort de rappel 54.

Suivant une caractéristiques avantageuse de la présente invention, plusieurs clivages successifs peuvent être réalisés dans le bloc maintenu-entre les pla ques 25, 27 et les joues 32, 33. I1 suffit, à cet effet, après chaque clivage, de lever la chambre 47 au moyen des vérins 43, 44 et de déplacer le chariot jusqu'a ce que le couteau se trouve au niveau du plan de clivage suivant choisi. On notera que l'expansion du bloc 10, en raison des clivages successifs, est absorbée par les vérins 26 qui portent la plaque poussoir 25. Lorsque le bloc est clivé, il peut être évacué du support 21 sur le transporteur 10 au moyen d'un vérin d'expulsion 38 solidaire du support 21 et dont la tige mobile horizontalement porte à son extrémité une plaque 29 susceptible d'etre appliquée contre la face 12 du bloc (fig. 1).

La figure 5 illustre schématiquement les emplacements des plans de clivage successifs dans un bloc 10 afin de partager celui-ci en 32 ardoises chacune d'6- paisseur par exemple égale à 3,25 mm. Comme il est bien connu par l'homme de l'art, le premier clivage ne doit pas être réalisé à proximité d'une des faces extérieures du bloc. Dans l'exemple illustré, le clivage complet du bloc est réalisé en quatre cycles A, B, C, D. Le premier clivage est réalisé en Al et partage le bloc en 2 parties représentant respectivement 1/4 en 3/4 du bloc. Le premier cycle consiste ensuite à partager la première partie en huit, chaque clivage étant réalisé à chaque fois à égales distances de deux surfaces clivées précédentes ; les plans de clivage successifs sont désignés par A2 à A8. Le cycle B commence par un clivage de la deuxième partie du bloc au plan B1 situé au milieu du bloc initial, puis le nouveau quart de bloc ainsi isolé entre les plans Al et B1 est partagé en huit comme dans le cycle A (plans successifs B2 à B8). Le cycle C commence par un clivage au plan C1 situé au milieu du demi bloc restant puis le quart de bloc situé entre les plans B1 et C1 est partagé en huit comme dans les cycles
A et B (plans successifs C2 à C8). Enfin, le quart de bloc restant est partagé en huit suivant les plans successifs D2 à D8 comme dans les cycles précédents ; on notera qu'au cours du cycle D, il n'y a pas de premier clivage correspondant à Al, B1 et C1.

Le déplacement du chariot 40 pourra etre réalisé manuellement en couplant le chariot à une vis sans fin entrafnée en rotation par une manivelle. Les positions successives du chariot sont alors par exemple indiquées par des repères numérotés et le vérin frappeur est commandé à chaque fois par l'opérateur.

En variante, le chariot 40 est deplace de fa çon automatique au moyen d'un dispositif moteur 60 de type mécanique ou pneumatique associé à un programmateur me- canique ou un dispositif moteur électrique de type pas à pas associé à un programmateur électronique. Dans le cas où les déplacements du chariot 40 sont programmés, l'actionnement du vérin frappeur est commandé de préfe- rence automatiquement à la fin de chaque déplacement du chariot (à noter que dans le cas de l'exemple illustré par la figure 5, un déplacement du chariot en une position fictive D1 pourra être commandée au début du cycle D, comme dans les autres cycles A ,B et C, ceci pour simplifier la programmation, mais l'actionnement du vérin frappeur est alors inhibé) On notera enfin que le déplacement du chariot 40 sur les glissières 41, 42 pourra être limité par des butées avant et arrière, la butée avant étant par exemple l'extrémité de la tige d'un vérin 61 destiné à ramener le chariot en position de départ à la fin du clivage d'un bloc(fig. 1).

Bien entendu, d'autres modifications et adjonctions pourront être apportées au mode de réalisation décrit ci-avant du procédé et du dispositif selon l'inven tion sans pour cela sortir du cadre de prctection défini par les revendications annexées.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de clivage de matériau, notamment de matériau schisteux, procédé selon lequel on réalise une amorce de fissure au niveau d'un plan de clivage choisi sur un bloc de matériau à cliver ayant deux faces opposées sensiblement parallèles aux surfaces de clivage, et on réalise le clivage en établissant dans le plan de clivage choisi une pression supérieure à celle régnant sur les faces opposées du bloc, caractérisé en ce que l'amorce de fissure est réalisée pratiquement sur toute la longueur d'un des côtés du bloc joignant les faces de celuici et bordant une chambre fermée à l'intérieur de laquelle une pression supérieure à la pression ambiante régnant sur les faces opposées du bloc est momentanément établie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de clivage choisi est isolé de l'exte- rieur le long des deux bords opposés du bloc qui sont adjacents au côté du bloc sur lequel l'amorce de fissure est réalisée et aux faces du bloc, cette isolation étant réalisée sur au moins la plus grande partie de la longueur de ces bords, à partir dudit côté.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 et dans lequel l'amorce de rupture est réalisée au moyen d'un couteau, caractérisé en ce que l'on fait passer le couteau à travers une ouverture ménagée dans une paroi de la chambre qui est appliquée contre ledit côté du bloc.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on réalise plusieurs clivages dans le bloc immobile en déplaçant ladite chambre et le couteau perpendiculairement aux faces du bloc, suivant un programme prédéterminé.

5. Installation de clivage de matériau, notamment de matériau schisteux, comprenant un support pour un bloc de matériau à cliver ayant deux faces opposées sensiblement parallèles aux surfaces de clivage, et un couteau mobile par rapport au support de manière à réaliser une amorce de fissure sur un des cotés du bloc porté par le support, caractérisée en ce que le couteau (50) est mobile à l'in térieur d'une chambre (47) dont une paroi destinée à être amenée au contact de ladite paroi du bloc à cliver présente une ouverture (56) à travers laquelle le couteau peut passer, et des moyens sont prévues pour établir dans la chambre une pression supérieure à la pression ambiante.

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre deux joues (32, 33) montées sur le support (21) et pouvant être déplacées par rapport à celui-ci de manière à être appliquées contre les bords opposés (13, 14) du bloc adjacent au côté (15) sur lequel l'amorce de fissure est réalisée et aux faces (11, 12) du bloc, sur au moins la plus grande partie de la longueur de ces bords, à partir-dudit côté (15), et en ce que lesdites joues (32, 33) sont réalisées en matériau souple au moins du côté destiné à être appliqué contre le bloc.

7. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la partie de ladite paroi de la chambre (47) bordant l'ouverture est réalisée en matériau souple (57) au moins du cdte extérieur.

8. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ladite ouverture (56) formée dans la paroi de la chambre a une largeur sensiblement égale à l'épaisseur du couteau (51).

9. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que des passages en forme de gorges ou rainures sont nrévus sur chacune côté de la lame du couteau (50) pour faciliter la communication entre l'intérieur de la chambre et le plan de clivage choisi.

10. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que la chambre (47) peut être déplacée par rapDort au support en direction perpendiculaire au côté sur lequel l'amorce de fissure est réalisée.

11. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que la chambre (47) est portée par un chariot (40) mobile en direction per- oendiculaire aux faces du bloc à cliver sous l'action d'un dispositif d'entrainement pré-programme.

12. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation automatique comprenant un transporteur (20) pour Ses blocs à cliver et des moyens (25, 26) pour transférer chaque bloc du transporteur sur le support de bloc (21).