Brevet FR2121777A1 — publié le 19720825

L'invention concerne un étançon de mine hydraulique de type ouvert, constitué par un élément d'étançon extérieur en forme de cylindre et servant d'élément d'étançon supérieur et par un élément d'étançon intérieur introduit et guidé dans l'élément d'étançon supérieur, portant un piston et servant d'élément d'etançon inférieur, l'étançon comprenant également, disposé dans la partie supérieure de l'élément d'étançon supérieur, un bloc de soupapes comportant une soupape de remplissage, un clapet de retenue et une soupape de foudroyage On connaît (voir brevet allemand 919 525,) des étançons de mine hydrauliques du genre défini ci-dessus, dans lesquels 11 élément d'étançon extérieur consiste en un tube fermé sur un de ses cotés par une tette d'étançon.Un bloc de soupapes, en forme de piston,qui comporte une soupape de remplissage, un clapet de retenue et une soupape de foudroyage, et qui repose contre la paroi intérieure du cylindre, est monté dans la région supérieure du cylindre. Le bloc de soupapes repose par sa face supérieure frontale contre la face inférieure de la tette de l'étançon et porte à son extrémité inférieure un embouti d'étanchéité, qui s'appuie de façon étanche contre-la paroi intérieure du cylindre0 Dans la partie du tube cylindrique qui fait suite vers le bas, est monté un élément d'étançon inférieur également tubulaire,dont l'extrémité supérieure porte un piston pourvu d'un embouti d'étanchéité qui, de même que l'embouti d'etanchéité du bloc de soupapes, repose contre la paroi intérieure du cylindre.L'élément d'étançon supérieur et l'élément d'étançon inférieur sont guidés l'un par rapport à l'autre, grâce à une bague soudée à l'intérieur de l'-extré- mité inférieure de l'élément d'étançon extérieur, La chambre comprise entre les emboutis mentionnés ci-dessus re çoit le liquide sous pression.Pendant que cette chambre se remplit, grace à une soupape de remplissage, l'élément d'étançon- supérieur et l'élément d'étançon inférieur se déplacent en s'écartant l'un de l'autre jusqu'à ce que l'étançon soit comprimé entre le toit et le solo Un clapet de retenue détermine la force portante de étançon, tandis que, pour le foudroyage, on utilise une soupape de foudroyage actionnable de l'extérieur, qui libère la sortie du liquide, La soupape de foudroyage possède un corps principal hélicoïdal qui passe à travers une ouverture du tube cylindrique transversalement à l'aie longitudinal de l'étançon et dont la partie hélicoSdale est vissée dans le bloc de soupapes. Un tel étançon de mine présente les inconvénients suivants Ainsi qu'on le sait, il se produit au fond des charges par à-coup inévitables du soutènement, qui conduisent à une élévation brusque de la pression du liquide dans la chambre sous pression des étan çon et, comme le clapet de retenue ne peut pas faire tomber instantanément cette charge de pointe en laissant du liquide s'échapper, des secousses ou des vibrations de courte durée, qui conduisent souvent à la destruction de pièces isolées ou au desserrage d'éléments de liaison, se produisent dans ltensemble du système de mise sous tension, auquel appartiennent le terrain et tous les éléments du soutènementa Dans le présent cas, une élévation soudaine de la pression du liquide réagit particulièrement fortement sur le bloc de soupapes, parce que la pression agit sur la totalité de la face frontale inférieure du-bloc de soupapes, correspondant à la section transversale du cylindre0 Ce bloc est alors soumis à une charge brusque vers le haut dans la direction longitudinale de l'étançon et, comme sa face frontale supérieure repose directement contre la face inférieure de la tette d'étançon, sa liaison à ltlément d'étançon supérieur est exposée à de fortes sollicitations.Plus cette liaison est fiable et plus il est difficile de la rompre délibérément, par exemple pour exécuter des réparations sur les soupapes ou pour les changer, Le corps principal de la soupape de foudroyage, mont4 transversalement à la direction longitudinale de l'étançon à travers la paroi du cylindre et vissé dans le bloc de soupapes, n'est pas propre à recevoir la poussée axiale du bloc de soupapesOOutre qu'il n'est que très difficilement possible d'amener simultanément-le bloc de soupapes à reposer contre la tête de l'étançon et le corps principal de la soupape de foudroyage à reposer dans l'alésage transversal du cylindre, il faut s'attendre, dans le cas d'une sollicitation brusque, à ce que la soupape de foudroyage soit déformée ou cisaillée dans son filetage, parce que la fin du filet est située directement dans le plan de cisaillement et agit comme zone d'entaille0 Cet étançon de mine présente en outre un autre inconvénient,à savoir que la bague soudée intérieurement sur l'extrémité inférieure de l'élément d'étançon supérieur pour guider l'une par rapport à l'autre les deux parties de l'étançon, doit se centrer avec un faible jeu sur l'élément d'étançon tubulaire inférieur.Or la face extérieure de l'élément d'étançon inférieur n'est pas protégée,de sorte que, lorsqu'il se produit des endommagements inévitables par de la rouille adhérente, des impuretés, de la terre glaise adhérant fermement ou des causes analogues, il se produit des coincements qui conduisent à une usure prématurée et avant tout rendent, dans le foudroyage, la libre pénétration, l'un dans l'autre, de l'élément supérieur et de l'élément inférieur beaucoup plus difficile ou même impossible. On connaît en outre, (voir brevet allemand 1 009 137 ) un étan çon de mine dans lequel le défaut décrit ci-dessus, constitué par le mauvais guidage de l'élément d'étançon supérieur par rapport à l'élément d'étançon inférieur, est écarté du fait que la paroi latérale extérieure de l'élément d'étançon tubulaire inférieur porte des bagues qui reposent contre la paroi cylindrique intérieure de l'élément d'étançon supérieur et qui sont disposées avec un tel écartement fixe l'une de l'autre que,quelle que soit la position de l'élément d'étançon supérieur par rapport à l'élément d'étançon inférieur, elles restent protégées à l'intérieur du cylindre Pour limiter la longueur d'extension de l'étançon, la bague inférieure de guidage vient s'appuyer contre un anneau de retenue inséré dans la paroi intérieure du tube cylindrique à son extrémité inférieure0 Des dommages ou des salissures de l'élément d'étançon inférieur, faisant saillie en bas de l'élément supérieur, ne gênent donc pas le guidage. Dans cet étançon connu, et contrairement à ce qui a lieu dans l'étançon suivant le brevet allemand 919 525, les soupapes de commande sont d'ailleurs logées dans une enveloppe soudée rigidement à l'élément d'étançon supérieur pour en constituer une partieoQuand il se produit, au fond, des dérangements ou des endommagements de l'élément d'étançon supérieur, qu'on ne peut pas faire disparaitre à cet endroit, il faut remplacer celui-ci dans sa totalité-et dans de nombreux cas le mettre à la ferraille. Le but que l'on s'est proposé est de réaliser un étançon de mine hydraulique du type défini plus haut et tel que le bloc de soupapes et les soupapes soient largement protégés contre une déformation et une destruction dues à une charge brusque et puissent être changés sur place; les surfaces de guidage, l'une par rapport à l'autre, de l'élément d'étançon supérieur et de l'élément d'étançon inférieur soient protégées contre les salissures afin d'obtenir que leur coulissement ne soit pas gêné; l'étançon aitune construction suffisamment simple pour qu'on puisse l'utiliser également aux endroits où l'utilisation d'étançons hydrauliques de construction classique ne se justifiait pas , par exemple dans le soutènement des galeries, à cause des moyens trop importants, qui leur sont liés, à mettre en oeuvre. Suivant l'invention, on atteint ce but grâce au fait que : le tube de l'élément d'étançon supérieur est constitué par un tube calibré en acier étiré à froid dont l'intérieur est subdivisé par une paroi de séparation fixe, en deux chambres de grandeurs différentes, dont la plus grande forme un cylindre ouvert vers le bas qui reçoit l'élément d'étançon inférieur et son piston et dont la plus petite est fermée, à son extrémité la plus éloignée de la paroi de séparation, par une tête d'étançon fixe par rapport à l'élément d'étançon supérieur; un bloc de soupapes, recevant la soupape de remplissage, le clapet de retenue et la soupape de foudroyage et relié à la chambre sous pression du cylindre ouvert vers le bas par un alésage ménagé dans la paroi de séparation, est monté dans la plus petite chambre ainsi formée entre la paroi de séparation et la tette de l'étançon et est relié à la paroi de séparation de façon étanche et amovible ; la surface latérale la plus petite présente des ouvertures à travers lesquelles on peut actionner les soupapes de l'extérieur; et l'élément d'étançon inférieur est, de façon connue en soi, guidé dans le cylindre de l'élément supérieur par des bagues ou segments annulaires fixés sur l'élément d'étançon inférieur à une distance fixe l'une de l'autre, telle que, quelle que soit la position de 1' élément d'étançon supérieur par rapport à l'élément d'étançon inférieur, ces bagues ou segments reposent contre la paroi cylindrique de l'élément d'étançon supérieur, la bague inférieure de guidage s'appuyant, à l'extension maximale de l'étan çon, contre une bague de butée disposée à l'extrémité cylindrique ouverte de l'élément d'étançon supérieur, Un avantage particulier de l'objet de l'invention consiste en ce qu'on utilise un tube calibré en acier étiré à froid pour le tube de l'élément d'étançon supérieur.De tels tubes possèdent, sans usinage ultérieur, une paroi intérieure suffisamment lisse pour des parois cylindriques de coulissement. Des tubes calibrés en acier sont en outre en une matière ayant les propriétés nécessaires pour l'application en question, telles que la limite d'allongement, la dureté superficielle due au procédé de fabrication, etc.. On peut donc découper la longueur nécessaire dans un tube usuel du commerce pour obtenir la pièce tubulaire à utiliser pour l'élément d'étançon supérieur. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'objet de l'invention, l'élément d'étançon inférieur présente une section transversale s'écartant de la section transversale tubulaire normale, par exemple une section en I. Pour éviter qu'après la course d'extension de l'étançon,la bague de butée soit poussée en dehors de son logement quand la bague inférieure de guidage vient s'appliquer contre elle, cette bague de guidage présente, dans une autre forme avantageuse d'exécution de l'invention, un prolongement, dirigé vers l'extrémité du cylindre, et de diamètre inférieur au diamètre extérieur de ladite bague, prolongement qui s'engage dans l'espace subsistant entre le pourtour de l'élément d'étançon inférieur et la surface intérieure de la bague formant butée de limitation de course. Dans une autre forme avantageuse d'exécution de l'invention,les bagues ou segments annulaires de guidage sont en une matière ayant des propriétés de course forcée. I1 est enfin avantageux, suivant l'invention, de ménager, dans le pourtour extérieur des bagues ou des segments annulaires de guidage, des évidements en forme de chambres qui reçoivent un lubrifiant permanents Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur le dessin annexé et va être décrit en détails Sur ce dessin La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de 1' étançon de mine suivant l'invention. La figure 2 , est une vue en coupe transversale suivant la li gue II-II de la figure l,et ha figure 3, est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 1. L'étançon de mine se compose de deux parties principales, à savoir 11 élément supérieur O ayant la forme d'un étançon extérieur et l'élément inférieur U ayant la forme d'un étançon intérieur. L'élément supérieur est constitué par un tube 1 subdivisé par une paroi 5 en deux chambres de grandeurs différentes. La chambre supérieure V, la plus petite, forme une chambre de réception d'un bloc de soupapes 7o La chambre inférieure, la plus grande, forme un cylindre Z ouvert en bas. Dans ce cylindre, est inséré l'élément d'étançon in férieur U, qui porte à son extrémité supérieure un piston 8, guidé le long de la paroi 2 du cylindre et rendu étanche vis-à-vis de cet te paroi par une garniture 9.L'élément d'étançon inférieur U est relié au piston 8 par des douilles de serrage 10 réparties également sur le pourtour et est soudé à son extrémité inférieure à la semelle llo L'élément d'étançon inférieur U est guidé dans l'élé- ment supérieur O par la face extérieure 13 d'une bague 12 soudée à l'élément inférieur. Dans la paroi du cylindre 2 à l'extrémité inférieure de l'élément d'étançon supérieur O est inséré un anneau de retenue 14,dont une partie du pourtour pénètre à l'intérieur de l'alésage du cylindre 2 et dont la partie en saillie à ltextérieur sert de butée, ctest-à-dire de limiteur de la course de l'étançon supérieur 0. En fin de course, la bague de guidage 12 s'engage par un prolongement 121 dans l'espace compris entre la face intérieure de l'anneau de retenue 14 et la paroi extérieure de 11 élément inférieur U, comme on le voit par les lignes en trait mixte sur la figure lo L'anneau de retenue 14 ne peut pas entre déformé par les forces qui apparaissent au cours de ce mouvement et il ne peut pas entre poussé hors de sa position.On choisit l'écartement entre la bague de guidage 12 et le piston 8 de manière que, meme quand l'étançon a été porté par extension à sa plus grande longueur, un recouvrement suffisamment grand des deux éléments d'étançon O et U soit toujours assuré. Outre la bague de guidage 12, une autre bague de guidage peut également astre disposée sur l'élément d'étançon inférieur U dans la région du piston 8o Les bagues sont fabriquées en une matière ayant des caractéristiques de course de sûreté. Comme, dans aucune des positions relatives des deux éléments d'étançon O et U ,les bagues de guidage 12 ne peuvent sortir du cylindre, elles sont à l'abri des salis sures et endommagements. On peut utiliser comme élément d'étançon inférieur U n'importe quel profil présentant les caractéristiques statiques nécessaires. I1 n'est donc pas nécessaire d'utiliser des tubes, et il est au contraire possible, comme dans le présent cas, que l'élément d'étan çon inférieur U soit constitué par deux demi-coquilles 22 reliées ensemble par des cordons de soudure 23. De tels profils sont utilisés depuis longtemps dans les étançons de mine et leur prix est inférieur à celui des tubes usuels du commerce. Le bloc de soupapes 7 est, avec interposition d'une garniture élastique plate 24 , relié à la paroi de séparation 5 par des vis 25 dirigées parallèlement à ltaxe longitudinal de l'étançon et qui sont facilement accessibles d'en haut quand la tdte 3 de l'étançon a pas encore été posée ou quand on l'a enlevée.La soupape de remplissage 26, qui est accessible de l'extérieur à travers un alésage 27 de l'élément d'étançon supérieur 0, et qui permet d'introduire,au moyen d'un pistolet de construction connue, le fluide sous pression à partir d'une conduite d'alimentation, est fixé par vis dans le bloc de soupapes 7 transversalement à l'axe longitudinal de 1'é- tançon0 a soupape 29 de foudroyage, qui possède une bille d'étanchéité 291, qu'on peut maintenir dans sa position d1étanchéité par une vis 32 accessible à travers un alésage 30 de l'élément d'étan çon supérieur 0 ou libérer pour permettre l'évacuation du liquide, est montée, décalée de 900 par rapport à la soupape de remplissage 26, elle aussi, transversalement à l'axe longitudinal de l'étançon, dans le bloc de soupapes 7. La tête 321 présente un évidement 322 permettant d'appliquer un levier de manoeuvre ou un organe analogue Le clapet de retenue 33 est logé dans le bloc 7 parallèlement à l'axe longitudinal de l'étançon, de sorte que ce clapet éga- lement est accessible par en haut, par exemple pour le monter ou le démonter ou pour le régler à une pression déterminée. Le bloc de soupapes 7 et les soupapes qui y sont montées sont en communication avec la chambre sous pression D par un alésage 34 de la paroi de séparation 5. L'avantage particulier résultant de l'invention réside dans le fait que les contraintes par chocs auxquelles est soumis étançon ne peuvent s'exercer sur le bloc de soupapes que dans une mesure correspondant à sa section transversale de conduit de raccordement0 Une charge excessive sur le bloc de soupapes 7 et sur sa liaison avec la paroi de séparation 5 est par suite exclue, et par suite la liaison entre la tête d'étançon 3 et élément d'étançon supérieur O n'est absolument soumise à aucune contrainte. Tout en conservant entièrement les propriétés avantageuses d'un étançon hydraulique, l'objet de l'invention est en outre fabriqué à partir des éléments de construction les plus simples qui, si tant est qu'ils doivent ventre usinés, sont essentiellement des pièces tournées; on peut par suite les fabriquer très économiquement La disposition des différentes parties les unes par rapport aux autres permet en outre, si des dommages se produisent, de démonter l'étançon sur place en ses différentes parties et de le remonter, ce qui tient compte de façon particulièrement avantageuse des intérêts de l'exploitation au fond. - REVENDICATIONS lo Etançon de mine hydraulique de type ouvert, constitué par un élément d'étançon extérieur en forme de cylindre et servant d'élément d'étançon supérieur et par un élément d'étançon intérieur introduit et guidé dans l'élément d'étançon supérieur, portant un piston et servant d'élément d'étançon inférieur, 11 étançon comprenant également, disposé dans la partie supérieure de l'élé- ment d'étançon extérieur, un bloc de soupapes comportant une soupape pe de remplissage, un clapet de retenue et une soupape de foudroyage, cet étançon étant caractérisé par le fait que le tube de llélé- ment d'étançon supérieur est constitué par un tube calibré en acier étiré à froid dont l'intérieur est subdivisé par une paroi de séparation fixe, en deux chambres de grandeurs différentes, dont la plus grande forme un cylindre ouvert vers le bas qui reçoit l'élément d'étançon inférieur et son piston et dont la plus petite est fermée, à son extrémité la plus éloignée de la paroi de séparation, par une tête d'étançon fixe par rapport à l'élément d'étançon supérieur; un bloc de soupapes recevant la soupape de remplissage,le clapet de retenue et la soupape de foudroyage et relié à la chambre sous pression du cylindre ouvert vers le bas par un alésage ménagé dans la paroi de séparation, est monté dans la plus petite chambre ainsi formée entre la paroi de séparation et la tête de lté- tançon et est relié à la paroi de séparation de façon étanche et amovible ; la surface latérale la plus petite présente des ouvertures à travers lesquelles on peut actionner les soupapes de l'exté- rieur;et l'élément d'étançon inférieur est, de façon connue en soi, guidé dans le cylindre de l'élément supérieur par des bagues ou segments annulaires fixés sur l'élément d'étançon inférieur à une distance fixe l'une de l'autre, telle que, quelle que soit la position de l'élément d'étançon supérieur par rapport à l'élément d'étançon inférieur, ces bagues ou segments reposent contre la paroi cylindrique de l'élément d'étançon supérieur, la bague inférieure de guidage s'appuyant, à l'extension maximale de l'étançon, contre une bague de butée disposée à l'extrémité cylindrique ouverte de l'élément d'étançon supérieur. 20- Etançon suivant la revendication 1, dans lequel élément d'étançon inférieur possède une section transversale s'écartant de la section transversale tubulaire normale, par exemple une section en I. 3.- Etançon suivant la revendicaton 1, dans lequel la bague inférieure de guidage présente un prolongement,dirigé vers l'ex- trémité du cylindre, et de diamètre inférieur au diamètre extérieur de la dite bague, prolongement qui s'engage dans l'espace subsistant entre le pourtour de l'élément d'étançon inférieur et la surface intérieure de la bague formant butée de limitation de course. 4.- Etançon suivant la revendication 1, dans lequel les bagues ou segments annulaires de guidage sont en une matière ayant des propriétés de course forcée0 5.- Etançon suivant la revendication 1, dans lequel des évidements en forme de chambres, qui reçoivent un lubrifiant permanent, sont ménagés dans le pourtour extérieur des bagues ou segments annulaires de guidage0