Brevet FR2035897A1 — publié le 19701224

L'invention a pour objet un dispositif de commande pour soutènements marchants, hydrauliques, de toit de mines. Un soutènement marchant de toit de mine se compose parfois de deux unités porteuses qui sont, en temps nor-5 mal, mises toutes deux en extension contre un toit de mine et que l'on peut faire avancer en abaissant une unité, en la poussant vers l'avant à l'aide d'un vérin de progression, en la mettant à nouveau en extension, en abaissant l'autre imité que l'on tire vers l'avant au moyen du vérin et en la remettant en 10 extension. Selon une variante de réalisation d'un soutènement de toit de mines, ce soutènement pousse d'abord un transporteur vers l'avant, s'abaisse et se dégage lui-même du toit, se propulse lui-même en avant vers le transporteur puis se bloque à nouveau contre le toit. 15 Les soutènements de ce genre sont utilisés en alignement le long d'un front de taille et on les fait avancer tour à tour par une commande manuelle. Il est désirable de disposer d*un dispositif de commande qui déclenche les diverses opérations comprenant la progression d'un seul soutènement puis, 20 quand cette opération a été terminée, la progression du soutènement suivant de la rangée. L'invention a pour objet un dispositif de commande pour la progression successive des soutènements marchants de toit de mines, comprenant des éléments de logique à fluide. 25 On connaît plusieurs types d'éléments de logi que à fluide mais eelui qui est préférable est le type qui repose sur l'effet d'adhérence à une paroi, que l'on appelle parfois 1*effet coanda. Bien que le dispositif de commande puisse être 30 conçu pour faire exécuter automatiquement la séquence complète des opérations, il est plus sûr, quand il s'agit de fronts de taille à intervention manuelle, de faire avancer le transporteur ou les unités porteuses les plus en avant au moyen d'une commande manuelle directe et, seulement, de rapprocher du transporteur les 35 soutènements ou les unités porteuses les plus en arrière, des unités les plus en avant, à l'aide d'une commande automatique. On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un mode de réalisation de 1*invention# On se référera aux dessins annexés dans lesquels s 70 10477 2035897 - la figure 1 est une vue de côté d'un soutènement à commande automatique selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma d'un circuit hydraulique selon l'invention pour le soutènement de la figure 1 ; 5 - la ligure 3 est une représentation synop tique simplifiée d'un dispositif de commande selon l'invention ; - la figure 4 est un schéma des éléments de logique faisant partie du dispositif de la figure 3. le mode de réalisation représenté de l'inven-10 tion est un dispositif de commande d'une rangée de soutènements de toit de mine dont trois F, N+l et N+2 sont visibles sur la figure 3» Chaque soutènement est du type représenté sur la figure 1 ; il comprend une rallonge 10b et une base 10a qui sont écartées l'une de l'autre par trois paires de jambes 10 dispo-15 sées côte à côte. Chaque jambe 10 est constituée par tin vérin hydraulique tandis qu'un autre vérin (le vérin-de progression) 11 est disposé dans la base pour tirer ou pousser à l'aide d'un attelage 11b sur un transporteur C. Le vérin 11 est ancré à la base par des moyens d'accrochage lia. 20 Sur le soutènement se trouve une boîte de commande hydraulique 9 (voir figure 2) qui comprend trois valves 15» une valve 16 et une résistance hydraulique 17» Une seule valve 15 est représentée puisque les deux autres lui sont identiques® Chaque valve 15 ou 16 contient un clapet 22 ou 23 repoussé élas-25 tiquement contre une ouverture 20 ou 21 dont il peut être éloigné par un piston 18 ou 19. Chaque jambe 10 est raccordée à une canalisation 14 et la valve 15 à une canalisation 26. La valve est ouverte par l'effet du fluide sous pression envoyé par des canalisations 28 et 24 sous le piston 180 La pression dans la cana-30 lisation 28 s'exerce aussi à travers la résistance 17 pour provoquer l'ouverture de la valve 16 mais, à cause de la résistance 17, cette valve s'ouvre après la valve 15o Quand la valve 16 est ouverte, la pression dans la canalisation 28 s'exerce dans une canalisation 27, à travers la valve 16 et dans une canalisation 35 12'qui aboutit au vérin 11= Une autre alimentation peut être fournie au vérin 11 par une canalisation 13. La boîte de commande comprend aussi une unité de logique à fluide représentée sur la figure 4. Les soutènements sont alimentés en puissance par un fluide hydraulique ve-40 nant de canalisations 31 et il existe également des canalisations 10477 2035897 32 pour le fluide des éléments de logique. Ces canalisations 32 sont alimentées en air comprimé,, Il existe des valves à interface qui séparent l'air à "basse pression et le fluide hydraulique à haute pression. Elles sont désignées comme suit : -Al traction du vérin -A2 poussée du véria -A3 abaissement des jambes avant -A4 extension des jambes -A5 abaissement des jambes arrière et médiane Les valves à interface sont des valves à commande par membrane ; il en existe cinq en tout puisque toutes les jambes peuvent être allongées par une unique valve à interface, la sélection des jambes à allonger se faisant par les valves à interface A3 et A5 d'abaissement des jambes» Dés arrivées extérieures de fluide correspondent à huit boutons poussoirs s -B1 marche -B2 arrêt -B3 poussée -B4 traction -B5 jambes avant abaissées -B6 jambes arrière et médiane abaissées -B7 jambes avant allongées -B8 jambes arrière et médiane abaissées Il existe aussi deux arrivées extérieures automatiques supplémentaires de fluide équipées de détecteurs qui indiquent : -SI avancement terminé -S2 blocage des jambes l'indication "avancement terminé" est donnée quand le vérin s'est rétracté ou a complètement terminé sa traction ainsi que le contrôle un détecteur de position Slo L'indication "blocage des jambes" est donnée quand une pression approximative de 140 kg/cm règne dans les jambes ainsi que le contrôle un détecteur de pression S2. On notera que le mot interface est utilisé pour désigner un moyen de commande du fluide de puissance hydraulique à partir de signaux venant des éléments de logique à fluide à basse pression. 70 10477 4 2035897 Les valves à interface 11, 12, 13, 14 et 15 sont utilisées respectivement pour établir la pression dans la canalisation 28, la canalisation 13, la valve 15 pour les jambes avant, la canalisation 26 et les valves 15 pour les jambes 5 arrière et médiane. Les valves 15 ne sont pas visibles sur la figure 2 mais elles pourraient occuper la place de la valve 13 en association avec les deux autres valves 15o Etant donné que les valves 11 et 13 ou A5 fournissent du fluide sous pression en même temps à une valve unique 15» il est nécessaire de les 10 découpler ; ceci se fait grâce à un piston additionnel 18a qui coulisse dans son propre compartiment étanche. Chaque valve 13 ou 15 est associée à une unique paire de jambes mais les valves 11, 12 et 14 sont associées à l'ensemble du soutènement. La figure 2 montre schématiquement que les valves 11 à 15 sont bran-15 chées alternativement sur un conduit d'évacuation 33 ou sur une source de fluide sous pression 34« Etant donné que le circuit de la figure 4 est constitué essentiellement par des rangées interconnectées de portes, il est plus clair de décrire le circuit en expliquant en 20 même temps le fonctionnement du dispositif de commande. En considérant l'un des soutènements U de l'ensemble des soutènements H", F+l ou K+2, le circuit de la figure 4 accomplit les fonctions suivantes. Quand de l'air est envoyé, en premier, aux 25 orifices d'entrée du fluide de puissance du circuit, il est essentiel qu'un élément bistable D prenne une position telle qu'une porte OU ne provoque pas le mouvement "traction du vérin"o On parvient à ce résultat en ajoutant une porte G-, OU/NI. Sur la figure 4 on peut voir que si l'élément D occupe une position qui 30 met en service une porte E, OU, un signal venant de la sortie NI de la porte G-, OU/HT, peut traverser une porte B, OU, et obliger l'élément D à se mettre dans l'état désiré. Lorsque l'élément D se trouve dans cet état, la porte G, OU/HT, bascule sur la sortie OU qui alimente en retour la porte G- en la verrouillant ainsi à 35 l'état OU. Par conséquent, la porte G est un dispositif à un coup seulement qui permet à l'élément D de se fixer à l'état désiré quand l'air est fourni en premier,. Si l'on suppose que l'air est fourni au circuit et que l'élément D occupe la position voulue, on peut en-40 foncer le bouton poussoir 1 pour créer un signal qui déclenche 70 10477 5 2035897 la séquence de fonctionnement» Ceci oblige la porte A, OU à basculer sur la sortie OU, qui oblige à son tour l'élément D à basculer et à rester dans cet état. La sortie de l'élément D est alors divi-5 sée pour alimenter la porte F, OU, et la porte E, ET , à deux entréeso Comme le vérin est complètement allongé et, par conséquent, n'est pas rétracté entièrement, le signal "avancement terminé" venant du détecteur SI n'est pas fourni à la porte E, ET î par conséquent, celle-ci n'émet aucun signal de sortie» 10 Toutefois, la porte ]?, OU, bascule pour don ner à la jambe un signal de sortie OU. Ce signal est envoyé à la valve à interface Al "traction du vérin" qui fournit à son tour du fluide sous pression dans la canalisation 28 pour agir sur la valve 16 et obliger le vérin 11 à se rétracter ou à 15 "tirer". Le circuit hydraulique est tel aussi qu'il oblige la valve à interface Al à agir sur les trois valves 15 qui isolent les jambes d'un soutènemento Par conséquent, la fourniture de ce signal agit aussi sur les valves 15 d'isolement des jambes en les obli-20 géant à s'ouvrir et, de cette façon, à rétracter les jambes. Le soutènement est tiré avec les jambes rétractées,, A l'achèvement de la course de traction, le détecteur SI est actionné et un nouveau signal "avancement terminé" est envoyé à la porte E,ET» Les deux signaux d'entrée se présentent maintenant ensemble à la 25 porte E, ce qui fait que celle-ci émet un signal ET à sa sortie0 Ce signal est envoyé à une porte J, OU, et à une porte H, ET» Comme les jambes sont rétractées, la pression à l'intérieur de celles-ci n'atteint pas sa valeur maximum* par conséquent aucun signal n'est fourni à l'entrée de la porte H en provenance du 30 détecteur S2 ; la porte H, ET, reste fermée. Toutefois, la porte J, OU, qui est à quatre entrées, envoie à la jambe un signal de sortie OU. Ce signal est transmis à la valve à Interface A4 "extension des jambes" c Le fonctionnement de cette valve fournit du fluide sous pression 35 à la canalisation 26 jusqu'aux valves d'isolement 15. Celles-ci sont encore ouvertes en raison de la pression de pilotage provenant de l'opération "traction du vérin" et, par conséquent, le fluide sous pression parvient aux jambes 10 et provoque leur extension» Quand elles ont" atteint leur allongement maximum, la 40 pression s'élève à sa valeur maximum, le détecteur de pression 70 10477 6 2035897 S2 entre en fonction en envoyant le signal "pression établie"0 Ceci fait que la porte H, ET, envoie un signal de sortie ET» Ce signal est envoyé maintenant du côté de remise en position initiale de l'élément D à travers les portes, 5 OU, B et C et un étranglement R0 II est envoyé aussi au côté de déclenchement de l'élément D du soutènement ET+1, grâce à une tubulure de 2,70 m de long et de 3,18 mm de diamètre et à une porte A, OU, du soutènement H+l. Il est essentiel que l'élément D du soutènement ÏT+1 bascule avant que l'élément D du soutè-10 nement N rebascule sinon, autrement, le signal de déclenchement envoyé au soutènement U+l prendrait fin® Ceci est la raison de l'existence de l'étranglement R0 Une fois que le signal est pas'sé du soutènement ÎT au soutènement N+l, la séquence est exactement la même 15 puis le signal passe au soutènement U+2, et ainsi de suite. Ceci constitue le circuit automatique, les autres dispositifs et les boutons poussoirs sont des moyens de commande manuelle. Ces boutons poussoirs sont les suivants : - "Arrêt", bouton B 2 qui remet en position l'élément D à 20 travers la porte C,0U, et, ainsi, désexcite la porte E. - "Allongement des jambes avant" , bouton B 3 qui agit sur la porte J, OU, à quatre entrées et sur une porte L, 0Uo Le fonctionnement de cette dernière retentit sur la valve à interface A3 pour obliger la valve d'isolement 15 des deux 25 paires de jambes avant à s'ouvrir et le fonctionnement de la porte J agit sur la valve à interface A4 pour alimenter celle-ci en fluide sous pression, la conséquence étant l'allongement des jambes0 - "Abaissement des jambes avant", bouton B 4 qui commande 30 la porte L, OU, provoquant l'ouverture de la valve d'isolement 15 des deux paires avant de jambes sur la canalisation de décharge et, de ce fait, l'abaissement des jambes sous l'effet de leur propre poidsc - "Allongement des jambes arrière et médiane", bouton B 5 35 qui agit sur une porte M, OU, à quatre entrées. Ceci produit le même effet que le bouton B 3 sauf que la porte M, OU, agit sur.la valve à interface A5 pour ouvrir les valves d'isolement 15 des jambes arrière et médiane. - "Abaissement des jambes arrière et médiane", bouton B 6 40 qui agit sur la porte M, OU, obligeant seulement les 70 10477 7 2035897 valves d'isolement à s'ouvrir sur une canalisation de décharge et, par conséquent, laissant les jambes s'abaisser sous l'effet de leur propre poids» - "Traction du vérin", bouton B 7 qui agit sur la porte 5,011, et 5 sur la porte J, OU, à quatre entrées. Ceci permet la rétraction du vérin sans abaissement des jambes. - "Poussée du vérin", bouton B 8 qui commande une porte K, ET.A condition que les jambes soient en extension et qu'un signal "pression établie" soit fourni à la porte K,ET, celle-ci fonc-10 tionne et oblige le vérin à s'étendre ou à pousser. Il est essentiel, quand on pousse, que les jambes soient bloquées,d'où, la nécessité de l'interverrouillage de sécurité assuré parla porte K,ET. Ceci fait avancer le transporteur vers l'avant, sous surveillance humaine et commande manuelle et évite ainsi 15 un accident possible# la porte K est interverrouillée par les portes O, Ql, Q2 et P0 les portes Q1 et Q2 constituent une porte OTJ à trois voies pour le verrouillage de la porte 0 à l'état "arrêt" à partir duquel elle peut être déplacée jusqu'à un état "marche" par la manoeuvre du bouton poussoir B 8 ser— 20 vant à envoyer un signal à la porte K. la porte P donne simplement l'assurance que la porte 0 se trouve initialement dans la position arrêt» Si la-porte 0 est initialement dans la position "marche" et que la porte P se trouve initialement dans la position "arrêt", un signal est envoyé à la porte Ql qui 25 le renvoie à la porte O pour la mettre à la position "arrêt". Aussitôt que la porte P se trouve dans la position "marche", elle se verrouille elle-même indépendamment du circuit. Les deux autres entrées des portes Ql et Q2 dérivent de la porteÀ et de la porte C,de sorte que la manoeuvre de l'un ou l'autre 30 des boutons B 1 ou B 2 l'emporte sur le bouton B 8. Il est possible de supprimer certaines des portes représentées en utilisant des éléments mono-stables qui prennent un état prédéterminé à la suite d'une commande initiale0 Il doit être entendu que l'invention n'est pas limi-35 tée à la réalisation décrite et représentée.De nombreuses modifications peuvent être apportées à cette dernière* On peut adapter l'invention à des soutènements comprenant des jambes constituées par des vérins à double action ; on peut doubler la valve A4 afin qu'une extrémité de la jambe soit alimentée en fluide souspres-sion tandis que l'autre extrémité communique avec le circuit de décharge, la valve 16 et la résistance 17 étant supprimées afin 40 que la canalisation 28 alimente directement la canalisation 12o 70 10477 2035897 REVENDICATIONS 10 Dispositif de commande pour soutènements marchants de toit de mine, caractérisé en ce qu'il est composé d'éléments de logique à fluide,, 5 2. Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que. les éléments sont du type à effet d'adhérence à la paroio 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs 10 unités identiques qui sont montées chacune sur un soutènement# 4o Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en ce que chaque unité est réunie à une unité précédente par une canalisation pneumatique qui fournit un signal de déclenchement d'une séquence de manoeuvre» 15 5» Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur qui signale la fin d'une opération. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend une porte 20 d'entrée OU qui, en réponse à un signal initial, oblige une valve à interface à faire que le soutènement correspondant se dégage de lui-même du toit de la mine et avance, la fin du mouvement d'avance étant détectée et servant à commander une valve à interface qui oblige le soutènement à se bloquer contre le toit, 25 la fin de l'opération d'extension étant détectée et servant à envoyer au soutènement suivant un signal de déclenchement de la séquence de manoeuvre,, 7» Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de commande manuel grâce 30 auquel un transporteur peut être poussé à la suite d'un ordre donné manuellemento 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la porte OU est commandée par un opérateur ou par un signal de déclenchement de la 35 séquence provenant du soutènement précédent,, 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal de déclenchement de la séquence 10477 9 2035897 est envoyé aussi à travers une résistance de retardement qui prolonge la fin de ce signal® 10e Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de commande est interverrouillé avec la fin de l'opération d'allongement des jambes, de sorte que le transporteur ne peut pas être poussé si le soutènement n'est pas bloqué contre le toito