Brevet FR2001904A1 — publié le 19691003

La présente invention concerne une machine pour forages miniers, ou foreuse, ayant des fraises principales d'abattage et au moins une fraise auxiliaire reliée à l'une d'elles et disposée transversalement. L'invention concerne plus particulièrement une foreuse comportant une fraise auxiliaire en prolongement d'une fraise principale d'abattage, les deux fraises étant supportées par un organe commun. La foreuse de mines est destinée à creuser un forage de forme approximativement elliptique dans une veine de mine et de section légèrement supérieure au maître couple de la machine. Le conducteur de la foreuse commande son avancement dans la veine, à partir d'un poste situé sur le côté de la machine. L'énergie est fournie à celle-ci par des câbles électriques qui s'étendent latéralement vers l'arrière, sui varit sa longueur. Des difl du profil incurvé de la paroi sur le côté de la machine, pour maintenir les câbles écartés latéralement du champ opératoire et en dehors des chenilles de propulsion de l'engin.Suivant les errements actuels des organes de suspension sont fixés aux parois latérales du forage pour y accrocher les Câbles afin d'éviter leur détérioration par le dispositif de propul sion à chenilles. Les matériaux extraits par cette machine de mines sont transportés en arrière vers un transporteur fixe par des convoyeurs à va-et-vient déplaçables. La largeur de ces convoyeurs était limitée jusqu'à présent par la section ellip tique du forage de la machine, Par une augmentation de la piste plane, la largeur des convoyeurs à va-et-vient dépla çables peut être également augmentée et accrottre leur débit et la vitesse avec laquelle les matériaux de déblai sont transportés depuis la foreuse jusqu'au transporteur fixe. De nombreux essais ont été effectués pour tenter de constituer des forages à section suffisamment rectangulaire dans les veines de mines avec des foreuses. Le brevet des E.U.A. nO 2 823 023 décrit un dispositif à fraises de cisaillage haute et basse montées sur support articulé aux arbres d'entratnement de têtes de forage. Chacune de ces fraises peut être déplacée individuellement dans une direction en meme temps que l'autre fraise est déplacée transversalement en sens inverse. Ces déplacements sont réalisés par des vérins hydrauliques reliés à l'organe support de fraises par un embiellage convenable. Le brevet des E.U.A. " 2 7)4 7D1 décrit une foreuse de mines adaptée à la modification du profil du forage ou passage donnant un toit et un sol plans Cette machine comprend des fraises supérieure et inférieure en trois éléments chacune. La machine possède donc trois éléments de fraises alignées sur la longueur du toit à l'entrée et de même trois fraises séparées au sol. Les éléments extrêmes de fraise sont supportés et entrarnés par leurs extrémités intérieures de sorte que leurs extrémités extérieures sont en porteuà=faux et soumises à des flexions appréciables sous l'action de la réaction horizontale exercée sur les éléments. La machine de mines selon l'invention est munie d'une fraise cylindrique principale d'abattage ou tambour de coupe à dispositif de support non tournant Voisin de ses extrériltês. Ce support comporte-un organe support tubulaire en prolongement, traversé par trou axial. Une fraise cylindrique auxiliaire,ou tambour de coupe à trou cylindrique, tourne sur la partie en saillie extérieure de l'organe tubulaire. Un arbre d'entrainement est placé dans le trou axial de celui-ci et est relié à la paroi d'extrémité de la fraise auxiliaire. Cette fraise auxiliaire est ainsi supportée sur sa longueur par l'organe support et son entratnement est assuré par l'arbre d'entrarnement, La foreuse selon l'invention comporte donc une fraise principale d'abattage et au moins une fraise auxiliaire en prolongement de celle-ci afin d'augmenter la largeur au sol du passage dégagé par la machine. Le support de la fraise auxiliaire sur toute sa longueur, par un organe fixe tubulaire, réduit le moment de flexion exercé sur celle-ci par la réaction horizontale qui lui est opposée en fonctionnement. Le diamètre de la fraise auxiliaire est supérieur à celui de la fraise principale, tout en étant entraîné suivant une vitesse périphérique sensiblement identique. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description detaillée qui va suivre d'exemples de l'invention et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en élévation de face d'un dispositif de forage selon l'invention équipé d'une réalisation de fraise cylindrique rotative auxiliaire ; - la figure 2 est une vue schématique, à échelle agrandie, selon la ligne 2 2 de la figure 1, montrant les engrenages entraînant la fraise auxilaire de la machine - la figure 3 est une vue en plan selon la ligne 3-3 de la figure 2,et en partie coupée, pour montrer le dispo- sitif de support de la fraise auxilIaire, ainsi qu'une partie de son dispositif d'entraSnement ;; - la figure 4 est une coupe longitudinale selon la ligne 4-4 de la figure 3, montrant une partie du dispositif supportant à la fois la fraise auxiliaire et la fraise prin- cipale ; - la figure 5 est une coupe longitudinale suivant un plan vertical d'une variante de réalisation de fraise de coupe auxiliaire ; - la figure 6 est une coupe transversale, selon la ligne 6-6 de la figure 5, montrant les dispositifs de support et d'entratnement des fraises auxiliaire et principale, la paroi frontale du carter arrière étant arrachée ; ; - la figure 7 est une vue en plan d'une partie d'une seconde variante de fraise auxiliaire montée avec la fraise principale sur un support commun - la figure 8 est une vue en élévation de face, en partie coupée, selon la ligne 8-8 de la figure 7, montrant le dispositif support des fraises auxiliaire et principale et le dispositif d'entraSnement qui les associe. La machine de forage de travaux de mines ou foreuse 10 des figures 1 à 4 comporte deux têtes de forage 12 et 14, dépassant d'une boîte d'engrenage 16, montée elle-même sur le châssis de la machine (non représenté). Ces têtes de forage 12 et 14 creusent deux trous cylindriques dans une veine, représentés en traits mixtes sur la figure 1. Bien que deux trous se chevauchant soient représentés, il est clair que le dispositif décrit selon l'invention peut être adapté sur toutes foreuses comportant plus de deux têtes et pouvant creuser plus de deux trous cylindriques en chevauchement dans la veine. Cependant, l'ouverture forée dans la veine par toutes les têtes est de forme approximativement elliptique, la plus grande dimension de celle-ci est déterminée par la largeur de la foreuse et le nombre de ses têtes formant des trous en chevauchement. Les arêtes supérieure et inférieure restant entre les trous cylindriques sont abattues par des fraises cylindriques principales,ou tambours à couteaux, 18 et 20 montées en arrière des têtes de forage 12 et 14. La fraise cylindrique 18 est supportée par des organes extensibles (non représentés) montés sur le châssis de la machine ; ces organes extensibles sont agencés de manière à pouvoir augmenter et diminuer la hauteur de la fraise supérieure 18 ; un dispositif convenable d'entraînement 22 de cette fraise, représenté schématiquement, la relie mécaniquement à celui des têtes foreuses rotatives 12 et 14. D'autres dispositifs d'entralnement, par exemple hydrauliques ou analogues, peuvent être utilisés pour faire tourner les deux fraises 18 et 20, l'invention n'étant pas limitée à un genre d'entraînement particulier.Les deux fraises 18 et 20 sont munies d'éléments de coupe orientés radialement, pour abattre le matériau de la veine, comme il est bien connu dans cette technique. La fraise inférieure 20 est également supportée à partir du châssis de la foreuse et est entralnée par un dispo- sitif indiqué dans son ensemble par 24. Ce dispositif d'entralnement 24 fait tourner la fraise 20 pour enlever les arêtes en saillie entre les trous cylindriques creusés par les têtes de forage 12 et 14. Un organe de support, désigné dans son ensemble par 26, supporte 1 t extrémité de la fraise principale inférieure 20 et, de plus, une fraise auxiliaire 28. L'organe support 26 comporte un corps 30 (figures 3 et 4) à surface frontale de montage 32.Un organe 34 de support de fraise cy- lindrique auxiliaire est monté en saillie latérale sur la sur face 32 par des boulons 36, traversant des trous de montage 38 (figures 3 et 4) ; ce support 34 comporte un bras tubulaire 40 dont le trou axial 42 communique avec une chambre 44. La fraise cylindrique auxiliaire 28 comporte un corps cylindrique 44 à trou axial ou alésage 46 qui le traverse et sur l'extrémité annulaire extérieure duquel un couvercle 48, fermant son extrémité, est fixé par des boulons 49 et des goujons 53 ; ce couvercle comporte une partie tubulaire 50 qui est axée sur le trou 46 de corps 44. Ce corps 44 de fraise auxiliaire est maintenu axialement dans le bras tubulaire 40 du support auxiliaire 34 au voisinage du couvercle d'extrémité 48, sur des roulements 58, et auprès de l'extrémité voisine de la fraise auxiliaire sur dsautres roulements 52. La fraise auxiliaire 28 est ainsi supportée près de ses extrémités, sur le bras tubulaire auxiliaire de support 40. Un arbre 54 est monté dans le trou axial de ce bras 40, son extrémité étant contenue dans la partie tubulaire 50 à l'intérieur du couvercle d'extrémité 48 de la fraise auxiliaire. L'extrémité de l'arbre 54 est calée sur la fraise auxiliaire 28 par des cannelures ménagées sur sa partie d'extrémité 55 et dans l'organe tubulaire 50, de sorte que cette fraise tourne avec lui. Un pignon denté 60 est calé sur l'autre extrémité 62 de l'arbre et contenu dans la chambre 44 du support auxiliaire 34. L'arbre 54 est supporté sur les côtés opposés du pignon 60 par des roulements 64. Ce pignon 60, solidarisé de ltarbre 54, engrène (figure 2) avec un pignon intermédiaire 66, monté convenablement dans la chambre 44 du support 34 et qui engrène luimême avec un pignon 68 calé sur un arbre 70. Cet arbre 70 tourne également dans la chambre 44 et comporte une partie d'extrémité 70 solidaire d'une extrémité 74 de la fraise principale 20. La rotation de celle-ci est donc transmise par l'arbre 70 au pignon 68 et, par les pignons 66 et 60 en engrenement, à arbre 54 qui fait tourner lui-même la fraise auxiliaire 28. Le corps 44 de fraise comporte des éléments de coupe, en saillie radiale, dont la périphérie est représentée par les lignes en traits mixtes des figures 2, 3 et 4. Ces éléments ne sont pas représentés sur les dessins, à part les figures 5 et 8, pour simplifier la représentation de la structure de la fraise 28. Le couvercle d'extrémité 48 est également muni d'éléments latéraux de coupe qui enlèvent les matériaux voisins de l'extrémité de la fraise auxiliaire, comme représenté sur les figures 3 et 4. La fraise 28 est d'un diamètre supérieur à celui de la fraise 20 et, par suite de la démultiplication d'engrenages 68, 66 et 60, tourne sensiblement à même vitesse périphérique que cette fraise 20. La fraise auxiliaire 28 est en retrait de la fraise principale 20 et enlève du matériau de la veine suivant une saignée angulaire 76 (figure 4) voisine de la partie en courbe de l'entrée, afin d'augmenter la largeur du sol, ou piste, constitué dans celle-ci. La variante de fraise auxiliaire des figures 5 et 6 est analogue en beaucoup de points à la fraise auxiliaire 28 des figures 1 à 3 et les mêmes références indiquent des organes analogues. Cette fraise auxiliaire 28 des figures 5 et 6 utili- se un mécanisme d'entralnement commun aux deux fraises auxiliaire 28 et principale 20 et qui est compris entre leurs extré- mités en regard. La fraise auxiliaire 28 est coaxiale de la fraise principale 20 et entraînée sensiblement à la même vitesse périphérique. Le support 100 de la fraise auxiliaire 28 comprend un carter 102 contenant un train d'engrenages, relié à un arbre d'entrée 104. Cet arbre d'entrée est relié par un mécanisme d'entraînement convenable au train du carter 16 ; ce mécanisme est décrit dans la demande de brevet des E.U.A. nO 512 893 du 10 décembre 1965 pour "foreuse de travaux de mines à fraises horizontales entraînées mécaniquement". L'engrenage du carter 16 entrain le train du carter 102 et fait ainsi tourner les deux fraises principale 20 et auxiliaire 28. L'arbre d'entrée 104 est relié à l'engrenage contenu -dans la bolte 16, par le pignon conique 106 qui est calé sur son extrémité et qui engrène avec un pignon 108. Ce pignon conique est calé sur une partie d'extrémité d'un arbre 110 supporté dans le carter 102. Un engrenage cylindrique 112 est calé sur l'autre extrémité de l'arbre 110 et engrène avec un pignon intermédiaire 114 d'un arbre intermédiaire 116. Ce pignon 114 engrène lui-même avec un pignon 118 calé sur un arbre 120. L'extrémité 122 de l'arbre 120 est calé sur la paroi d'extrémité 48 de la fraise auxiliaire dans l'évide ment 50, comme indiqué plus haut dans le cas des figures 1 à 3. La rotation de l'arbre 120 est ainsi communiquée à la fraise 28. L'autre extrémité 124 de l'arbre 120 est calée dans la fraise principale 20, de sorte que sa rotation entralne à la fois les deux fraises 28 et 20. La fraise auxiliaire 28 est ainsi supportée sur l'extrémité 40 de prolongement tubulaire d'un élément 34, de même manière que dans le cas des figures 1 à 3 et assurant le support de la fraise 28 sur toute la longueur. La fraise auxiliaire 28 des figures 5 et 6 est coaxiale de la fraise principale 20 et réalise une saignée angulaire 126 (figure 5). Dans cette réalisation des figures 5 et 6, le dispositif d'entraînement simultané des deux fraises principale 20 et auxiliaire 28 est placé entre celles-ci et comporte un organe 34 de support de la fraise auxiliaire 28 dans toute sa longueur. La seconde variante, représentée sur les figures 7, 8, de la fraise auxiliaire 28 est maintenue sur un organe auxiliaire 200 qui est fixé sous organe principal 202 par des boulons 204 et des clavettes. Cet organe auxiliaire 200 comporte un corps 206 à prolongement tubulaire latéral 208 et trou axial 210 sur toute sa longueur. Un arbre 212 tourne dans ce trou axial 210, sur des roulements espacés 214. L'extrémité 216 de l'arbre 212 est calée dans un élément tubulaire 50 de la paroi d'extrémité 48 de la fraIse 28. L'extrémité opposée 218 de l'arbre 212 est calée dans la fraise principale 20, de sorte que sa rotation est transmise par cet arbre 212 à la fraise auxiliaire 28 alignée axialement et supportée sur toute sa longueur. I1 est évident que des fraises auxiliaires analogues à la fraise 28 peuvent être disposées et supportées éventuellement aux deux extrémités de la fraise principale 20 pour accro- tre la largeur de la piste. De plus, la fraise supérieure 18 peut être reliée à des fraises auxiliaires de réalisation ana- logue aux fraises 28 pour former une section relativement rectangulaire du forage dans la veine. Les réalisations décrites dans ce qui précède sont considérées comme particulIèrement avantageuses, mais ne limitent pas le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Une foreuse pour travaux de mines comprenant en combinaison des têtes de forage pouvant creuser des trous cylindriques dans une veine et laissant entre les trous voisins des arêtes supérieure et inférieure, un dispositif placé transversalement à la foreuse, en arrière des têtes afin d'abattre ces arêtes inférieure et supérieure pour constituer un forage à section approximativement elliptique, et comportant une fraise principale cylindrique, une fraise auxiliaire cylindrique en prolongement de la première et pouvant former une saignée angulaire dans le matériau de la veine, afin d'accroître la surface plane du forage, un organe support de cette fraise auxiliaire comportant un corps calé sur cet organe et une partie tubulaire en prolongement latéral et traversée par un trou axial, ladite fraise auxiliaire comportant un corps cylindrique à trou axial et paroi de fond et étant supportée par ses extrémités sur ladite partie tubulaire de maniere à pouvoir tourner, et un arbre coaxial dudit trou axial d'organe support dans lequel il peut tourner, une extrémité de cet arbre coaxial étant calée dans ladite fraise auxiliaire afin de l'entraI- ner en rotation sous l'action d'un dispositif moteur. 2. Une foreuse selon la revendication 1 dans laquelle ladite fraise auxiliaire est parallèle à ladite fraise principale, tout en étant écartée axialement. 3. Une foreuse selon la revendication 1 dans laquelle ladite fraise auxiliaire est parallèle à ladite fraise principale tout en étant en arrière de celle-ci. 4. Une foreuse selon la revendication 1 dans laquelle le diamètre de ladite fraise auxiliaire est supérieur à celui de ladite fraise principale et le dispositif moteur comprend des engrenages reliant l'arbre à la fraise principale de manière que la fraise auxiliaire tourne sensiblement à la même vitesse périphérique que ladite fraise principale. 5. Une foreuse selon la revendication 1 dans laquelle le diamètre de ladite fraise auxiliaire est supérieur à celui de ladite fraise principale, un premier pignon denté est calé sur ledit arbre, un pignon intermédiaire engrène avec celui-ci, un second arbre est calé dans une partie d'extrémité de la fraise principale, et un troisième pignon est calé sur celui-ci et engrène avec le pignon auxiliaire afin que la rotation de la fraise principale entraîne ctlle de la fraise, par l'intermédiaire du train d'engrenages des trois pignons, sensiblement à la même vitesse périphérique. 6. Une foreuse selon la revend cation 1 dans laquelle ladite fraise auxiliaire est coaxiale de ladite fraise principale, ladite autre extrémité d'arbre étant calée dans cette fraise principale, et le dispositif moteur comprend un dispositif faisant tourner simultanément les deux fraises auxiliaire et principale. 7. Une foreuse selon la revendication 1 dans laquelle le dispositif moteur comprend un agencement d'arbores entra1nant l'engrenage faisant tourner lesdites têtes de forage et un engrenage reliant ledit agencement audit arbre faisant tourner ladite fraise auxiliaire 8. Une foreuse selon la revendIcation dans laquelle l'autre partie d'extrémité dudit arbre est calée dans une partie d'extrémité de ladite fraise principale, un agencement d'arbre entraîne l'engrenage faisant tourner- lesdites têtes de forage et un engrenage relie ledit agencement audit arbre pour faire tourner simultanément les deux fraises auxiliaire et principale.