Brevet FR2431977A1 — publié le 19800222

L'invention se rapporte aux moyens de transport utilisés dans l'industrie minière et, plus spécialement, aux lance-matériaux. Elle peut être utilisée avec succès dans des carrières de minerais ferreux et non ferreux pour l'acheminement de la masse rocheuse de l'endroit d'extraction au bord de la carrière ou aux endroits d'où on peut véhiculer la masse rocheuse par d'autres moyens de transport. L'invention peut être largement employée lors de l'exploitation des matériaux de construction, pour leur éjection de l'endroit d'extraction à l'endroit de chargement, de la construction des approches aux ponts des rivières et des marais, de la coupure des rivières, de la construction des canaux de l'exécution des travaux d'irrigation, du remblayage des chemins de fer et des routes d'automobiles, du remplissage des zones d'eboule- ment apparues après l'excavation souterraine et du remplissage du puits vide abandonné, Elle peut etre employée au cours des travaux de manutention pour le déversement de grains, pour le chargement de matériaux de construction (argile, blocaille, etc.) sur des navires fluviaux et de mer, pour le chargement, par couches, des mélanges dans des fabriques de pelletisation des minerais de fer. Les convoyeurs sont des moyens avancés du transport et trouvent des applications de plus en plus variées dans l'industrie minière. Cependant, ils ont nombre d'inconvénients tels que complexité d'exploita tion- et de réparation des bandes de grande longueur, collage du matériau, soudage du matériau par la gelée, de grandes masses de la bande et des galets d'appui s'ajoutant à la charge. Les convoyeurs à bande nécessitent, pour leur construction, une quantité notable de métal et doivent entre équipés de dispositifs complexes de mise à terril, exigeant beaucoup de métal pour leur mise en oeuvre. Leur exploitation à ciel ouvert offre des difficultés dues aux conditions atmosphériques. Tout ceci, pris ensemble, entrain de grandes dépenses d'énergie et complique l'exploitation des convoyeurs à bande.Le problème d'acheminement de la masse rocheuse par les convoyeurs à bande se complique en cas de transport sous un certain angle, surtout avec de grands angles d'inclinaison. Les moyens hydraulique et pneumatique présentent des inconvénients qui résident en ce que, pour le déplacement de la charge, il faudra la mettre en suspension avec de l'eau ou avec de l'air, de sorte que la masse de l'eau et de l'air soit grande par rapport à celle de la charge. Pour ces moyens de transport, il faut prévoir des conduites appropriées, qui créent une résistance supplémentaire à la charge, ainsi que des dispositifs et equipements speciaux. La complexité du processus et de l'équipement ainsi que les possibilités limitées de leur emploi expliquent le pourcentage très faible de moyens hydropneumatiques en volume total de transport dans l'industrie minière. En ce qui concerne les excavateurs,qui qui sont utilisés pour le transport de la masse rocheuse sur de petites distances, ils possèdent aussi une grande masse additive, ou poids mort de la machine elle-mêmea au cours du déplacement de la charge par rotation de l'excavateur. La grandeur de la masse de l'excavateur, par unité de la capacité du godet, s'accroît avec l'augmentation de la puissance de la machine. Ceci réduit le rendement de la machine et accroît les frais de transport. De la sorte, a près étude des différents moyens de transport, on est arrivé à la conclusion que la diminution des dépenses d'énergie et des frais de transport, au cours de l'extraction de la masse rocheuse, doit être effectuée dans trois directions principales : réduction de la tare des moyens de transport au minimum et, dans le cas idéal, jusqu'à son élimination complète, raccourcissement de la voie d'évacuation de la masse rocheuse depuis les carrières, de préférence suivant la ligne droite de l'endroit d'extraction jusqu'au bord de la carrière; déplacement de la masse rocheuse avec résistance minimale de la voie. Les moyens de diminution des dépenses d'énergie et des frais d'exploitation, comme exigences aux nouvelles machines, peuvent être expri mess dans le cas idéal, de la manière ci-après - déplacement de la charge sans tare; - déplacement par la voie la plus courte de l'endroit d'extraction jusqu'au bord de la carrière, en ligne droite; - déplacement avec une résistance minimale en air, ce qui exclut la résis tance des appuis des moyens de- transport. Le déplacement de la charge, avec observation de ces exigences, peut Entre effectué par lancement, c'est-à-dire en vol libre de la charge avec vitesse initiale. Les dispositifs de lancement connus, utilisés pour l'accélération et pour l'éjection des corps gazeux, liquides et solides ne sont pas utilisables dans ce cas, pour une série de causes. La principale d'entre elles réside en ce que les dispositifs de lancement connus dans l'art militaire ont un rendement faible et une faible capacité de production. Les dispositifs centrifuges, type pompes à rotor, n'assurent pas le lancement précis, c'est-à-dire dirigé Ainsi, par exemple, le dispositif centrifuge (brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 613 655 cl. 124-6) sert au lancement des obus avec une grande vitesse et comporte un rotor tournant à guide périphérique. Le dispositif est doté d'une rigole circulaire le long de laquelle se déplace le projectile avec une grande accélération, du secteur d'entrée disposé au milieu ou près du milieu du rotor, jusqu'au secteur de sortie situé sur le guide périphérique. La rigole est délimitée par un élément concave extérieur et par un élément convexe intérieur. La surface extérieure de l'élément concave est orientée vers le caté de rotation du rotor. Si l'on suppose que le dispositif décrit puisse lancer les projectiles de manière précise, même dans ce cas ce dispositif ne peut pas être utilisé non plus pour le lancement de la masse rocheuse. Premièrement, selon l'invention, sa construction prévoit qu'il accélère le projectile d'une certaine forme géométrique, correspondant à la rigole circulaire sur le rotor. Deuxièmement, ce projectile se déplace suivant la rigole par frottement de glissement. Etant donné que la masse rocheuse peut être d'une composition granulométrique très variée, il est évident que la rigole calibrée ne lui convient pas. Le calibrage de la masse rocheuse, conformément au canal de grandeur donnée, n'est pas rationnel non plus. Si l'on tient compte que la masse rocheuse est abrasive et son déplacement, suivant le rotor par frottement de glissement, aboutit à l'usure rapide de ce dernier et à sa détérioration, le dispositif ne peut pas être utilisé pour le transport de la masse rocheuse. Le but de l'invention est l'élimination des inconvénients susmentionnés. On s'est posé le problème de mettre au point un lancematériaux dans lequel l'accélération du matériau s'effectue sans frottement de glissement, avec égalité essentielle des vitesses du matériau chargé et du dispositif dans lequel est chargé le matériau, et l'éjection du maté riau s'exécute sous différents angles à l'horizon. Le problème posé est résolu par le fait que, dans le lancematériaux comportant un rotor tournant et des dispositifs pour l'admission et le déchargement du matériau, suivant l'invention, chaque dispositif indiqué constitue un conteneur articulé au rotor par au moins une bielle intermédiaire, les axes de rotation du rotor et des articulations de la bielle étant parallèles entre eux, tandis que la distance entre les axes de rotation des articulations de la bielle est égale à la moitié de la distance séparant l'axe de rotation du rotor et l'axe de rotation de la bielle la plus proche et qu'il y a une commande mettant lesdits rotor et bielle en rotation dans le même sens à une même vitesse, de même que ledit conteneur à la vitesse dépassant de deux fois la vitesse de rotation du rotor. Suivant l'une des réalisations de l'invention, le rotor est réalisé sous forme d'un croisillon aux extrémités duquel sont articulés, par les bielles intermédiaires et à même distance de l'axe de rotation du croisillon,lesdits conteneurs d'admission et de déchargement du matériau. Selon une variante de réalisation, le conteneur d'admission et de déchargement du matériau est exécuté sous forme d'un godet avec contre-poids articulé à la bielle avec possibilité de blocage du godet par rapport à l'horizontale. Cette construction donne la possibilité d'effectuer le lancement du matériau sous un angle choisi au préalable par rapport à l'horizon. L'invention permet d'augmenter notablement l'efficacité de transport des matériaux et d'effectuer le lancement précis aux grandes distances. D'apres ses possibilités constructives, sa capacité de production n'est pas limitée. L'efficacité du lance-matériaux s'accroît en cas de son emploi dans des endroits difficilement accessibles pour d'autres moyens de transport. Si lton étudie le lance-matériaux en comparaison avec les moyens de transport connus, il faut noter ses qualités principales assu rant ses avantages. Le lance-matériaux se distingue par la simplicité de construction et par la simplicité de conduite. Sa conduite peut entre complètement automatisée, c'est-à-dire qu'il peut fonctionner sans participation de l'homme. La quantité du métal mise en oeuvre pour la fabrication du lance-matériaux, à débit égal, par exemple, comparativement avec les dispositifs de mise à terril, est inférieure approximativement de 10 fois. Monté sur le chassies de grande capacité de franchissement, le lance-matériaux devient un moyen de transport très mobile.Un haut rendement, une petite quantité de métal mise en oeuvre, la mobilité, la possibilité d'emploi en conditions variées permettent de réduire les frais de transport, lors de l'extraction du minerai, de 30 à 40%. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un exemple préféré de sa réalisation,en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 montre le lance-matériaux suivant l'invention monté sur un chassies de véhicule automobile (élévation latérale); - la figure 2 montre l'appareil en élévation arrière; - la figure 3 représente une trajectoire du déplacement du godet au cours du fonctionnement du lance-matériaux; - la figure 4 indique la position bloquée et le sens des vitesses linéaires de rotation des éléments principaux du lance-matériaux au moment de chargement et de déchargement du matériau. Le lance-matériaux 1 (figures 1 à 4) comporte un cadre 2 monté sur le châssis automoteur 3 d'un véhicule automobile 4. Tous les ensembles du lance-matériaux 1, fixés sur le cadre 2, sont actionnés à partir du moteur (non représenté sur la figure) de l'automobile 4. La commande ou transmission 5 relie l'arbre à cardans du moteur de l'automobile 4 à l'arbre principal 6 du lance-matériau 1. L'arbre6 est monté sur deux appuis de rotation 7, 8 fixés sur le cadre 2. L'arbre 6 porte un rotor tournant réalisé sous forme d'un croisillon 9. Aux extrémités de ce dernier, on a articulé à l'aide des bielles 10 les godets 11 à contrepoids 11' destinés à admettre et décharger le matériau. Chaque bielle 10 est formée par deux éléments latéraux 12, 13 tournant sur des arbres 14, 15 parallèles à l'axe de rotation du croisillon, la distance RI entre cet axe et l'arbre 14 dépassant de deux fois la distance R2 entre les arbres 14, 15 de la bielle 10. La liaison cinématique entre les éléments principaux du lance-matériaux 1 est réalisée de la manière ci-apres. Sur l'arbre 6 est calée une roue conique centrale 16 d'engrenage. Sur le croisillon 9, dans des appuis de rotation 17, on a monté les arbres 18 portant,a leurs extrémités, des pignons coniques 19, 20. Les pignons 19 engrènent avec la roue centrale 16, alors que les pignons 20 engrènent avec des roues 21 calées sur les arbres 14. Du côté opposé du croisillon 9, sur chaque arbre 14, est montée une roue 22 à chaîne 23 de transmission avec une roue 24 calée sur l'arbre 15. Sur chaque arbre 15 est articulé un godet 11 qui peut être bloqué par rapport à l'horizontale. Le blocage du godet 11 s'obtient par transposition de la transmission par chaîne 23 sur les roues 22, 24.Le lancematériaux 1 est doté d'une trémie 26 montée sur un appui 25 et par laquelle le matériau est amené aux godets 11. Le rapport de transmission des engrenages et des roues de chaîne est choisi de sorte que la vitesse de rotation des godets 11 dépasse de deux fois la vitesse de rotation du croisillon 9 avec les bielles 10. La conduite du lance-materiaux 1 s'effectue à partir du pupitre de commande disposé dans la cabine 27. Ce lance-matériaux fonctionne de la manière ci-après. Après le démarrage du moteur du véhicule 4, l'opérateur met le rotor-croisillon 9 en vitesse pré-établie à partir du pupitre de commande (non représenté sur la figure),depuis la cabine 27. Le croisillon 9 et les bielles 10 tournent alors dans le même sens, à la même vitesse angulaire #1 = #2 (figure 4) et le godet 11 tourne dans le meme sens mais avec la vitesse dépassant de deux fois celle du croisillon 9. Le matériau, tel que l'argile, arrive continuellement vers la trémie 26. A la partie inférieure du croisillon 9 (figures 3, 4), par suite de la résultante des vitesses linéaires de rotation du croisillon 9 et de la bielle 10 (les vecteurs des vitesses V sont dirigés selon la tangente à la trajectoire), le godet ralentit son mouvement jusqu' l'arr8t complet. En résultat, dans la partie inférieure du croisillon 9, lorsque la vitesse absolue du godet 11 se réduit jusqu'à 0, le remplissage du godet 11 s'effectue presque sans choc. Ensuite, le matériau chargé est accéléré conjointement avec le godet 11, la vitesse maximale d'accélération étant obtenue après 180e depuis l'endroit de remplissage du godet 11. Du fait que la force centrifuge F1, F2, F3 (figure 3) est dirigée toujours perpendiculairement à la trajectoire de déplacement du godet 11, le sens et la grandeur de cette force changent dans différents points de la trajectoire. Dans la position bloquée du godet 1l, par rapport à l'hori- zontale, la charge ne peut s'envoler de celui-ci que lorsque les parois du godet 11 ntempEchent pas le déplacement de la charge selon la direction des forces centrifuges. De cette façon, quand la direction de la force centrifuge coïncide avec la partie supérieure ouverte du godet 11, la charge, en se détachant du godet 11, exécute le vol libre, selon la tangente, au point de trajectoire dans lequel se produit le détachement de la charge du godetll. Le vol libre de la charge se caractérise par une série de paramètres et dépend d'une série de conditions importantes. Cependant, les critères déterminants sont la vitesse initiale du lancement et l'angle à l'horizon, sous lequel la charge se détache du godet 11. Pour le lancement à la distance maximale, l'angle doit être de 450 par rapport à l'horizontale. Pour le lancement b la hauteur, Sous l'angle donné, il faudra modifier l'angle d'inclinaison de l'une des parois du godet 11, suivant laquelle la charge s'envole du godet 11 sous l'action de la force centrifuge. En cas de changement de cet angle, la charge peut s'envoler, sous l'action de la force centrifuge, sous l'angle donné par rapport à l'horizon. Le réglage du godet li dans l'espace et la modification de l'angle d'inclinaison de sa paroi de guidage- permettent d'effectuer pratiquement le lancement sous tout angle sur l'horizontale et d'assurer par cela même la distance ou la hauteur requise de déplacement de la charge. La vitesse réglée du moteur et la modification de l'angle d'inclinaison du godet 17 permettent rassurer le déplacement précis pour différentes distance et hauteur auxquelles- il faut déplacer la charge. Le vol de la charge, après son éjection depuis le godet ll,steffectue sous l'action de la force dtinertie, de la pesanteur et de la résistance de l'air. Le calcul du vol doit tenir compte de tous ces facteurs pour le lancement ajusté. Pratiquement, on peut en tenir compte et le déplacement de la charge par lancement devient un processus commandé et réglable. Pour l'augmentation de la vitesse et de la distance de lancement, le croisillon 9 peut être relié aux godets 11 à l'aide de plusieurs bielles 10 articulées mutuellement en série et ayant des dimensions géomé- triques identiques. Dans cette variante de réalisation de l'invention, la distance de vol de la charge s'obtient gracie àla composition des vitesses linéaires de toutes les bielles 10 au moment de lancement de la charge, ainsi que grâce à l'augmentation de la distance entre l'axe de rotation du croisillon 9 et le point de trajectoire du godet 11, dans lequel s'effectue le lancement de la charge. REVENDICATIONS 1 - Lance-matériaux comportant un rotor tournant avec des dispositifs pour l'admission ou réception et déchargement du matériau; ce lance-matériaux étant caractérisé en ce que chacun de ces dispositif est constitué par un conteneur articulé au rotor au moins à l'aide d'une bielle intermédiaire, les axes de rotation du rotor et des articulations de bielles étant parallèles entre eux et la distance entre les axes de rotation des articulations respectives d'extrémités de bielle étant égale à la moitié de la distance entre l'axe de rotation du rotor et l'axe de rotation de l'articulation, qui est la plus proche de la bielle, ét qu'une commande met en rotation dans le méme sens, lesdits rotor et bielle à la mEme vitesse et ledit conteneur à la vitesse dépassant de deux fois celle du rotor. 2 - Lance-matériaux conformément à la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor a la forme d'un croisillon dont les extrémités sont articulées par les bielles intermédiaires, à la même distance de l'axe de rotation du croisillon, avec lesdits conteneurs d'admission et de déchargement du matériau. 3 - Lance-matériaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conteneur-d'admission et de déchargement du matériau est formé d'un godet ayant un contrepoids et qui est articulé à la bielle et peut Etre mis en position bloquée par rapport à l'horizontale.