Brevet FR2518640A1 — publié le 19830624

Etançon télescopique hydraulique,, en particulier pour soutènement marchant souterrain, et surtout pour pile- bouclier de soutènement. L'invention concerne un étançon télescopique hydraulique à trois étages, en particulier pour soutènement marchant hydraulique, et surtout pour pile-bouclier de soutènement, dont la force portante est sensiblement la même pour les trois étages, constitué par un étançon externe muni d'un raccord de commande, un étage télescopique le plus important guidé par son piston dans l'étançon externe, un étage téles- copique moyen guidé par son piston dans l'étage télescopique le plus important et un étage télescopique plus petit guidé par son piston dans l'étage télescopique moyen. Pour des soutènements marchants hydrauliques tels que des boucliers de soutènement, des pile-boucliers et analo- gues, on utilise, en dehors des étançons de support à un étage, des étançons télescopiques à deux étages Dans le passé, on a proposé de nombreux étançons télescopiques à deux étages pour soutènements de mines (document DE-OS 20 32 455) Un étançon télescopique à deux étages de type connu et dont la constitution est particulièrement simple et fiable comprend sur le piston de son étage télescopique le plus important qui est guidé dans l'étançon externe un clapet de non-retour soumis à la sollicitation d'un ressort, lequel est muni d'un poussoir qui ouvre le clapet de non-retour lorsque cet étage télescopique est pratiquement totalement rentré, en faisant buter le poussoir sur le-fond de l'étan- Qon externe, et ouvre ainsi la liaison entre les enceintes cylindriques de l'étançon externe et de l'étage télescopique le plus important (document DE-GM 1932 212) Grâce à ce type de construction de l'étançon télescopique, on peut obtenir une force portante approximativement égale pour les deux étages de l'étançon L'étançon télescopique comprend en outre sur l'étançon externe un raccord de commande commun pour les deux étages En outre, un raccord de délestage est monté sur l'etaàneon externe, à l'aide duquel l'étage téles- copique le plus important -veut être rentré de façon active quand on déleste l'étançon. Selon un autre étançon télescopique à deux étages connus, une tige de piston faisant saillie axialement est fixée au piston de l'étage télescopique le plus important, cette tige traversant le piston de l'étage télescopique le plus petit et portant à son extrémité supérieure un piston auxiliaire qui est guidé dans l'enceinte cylindrique de l'étage téles- copique le plus petit (document DE-GM 19 23 014) Les encein- tes cylindriques des deux étages télescopiques et celle de l'étançon externe muni du raccord de commande sont en liai- son hydraulique permanente par l'intermédiaire d'alésages pratiqués dans la tige de piston, le piston auxiliaire et le piston de l'étage télescopique le plus important L'ensemble est prévu de manière que les surfaces actives des pistons des deux étages télescopiques soient sensiblement de même grandeur, de façon que l'étançon ait une force portante approximativement de même importance pour les deux étages. Quand on applique la pression sur les surfaces annulaires des pistons, les deux étages télescopiques peuvent être rentrés de façon active en vue de délester l'étançon. L'objet de l'invention est un étançon télescopique hydraulique à trois étages dont les trois étages ont appro- ximativement la-même force portante, destiné à être utilisé avant tout pour des soutènements marchants et en particulier des pile-boucliers de veines de peu d'épaisseur, qui se caractérise par une constitution particulièrement simple et fiable et dont les trois étages télescopiques peuvent être rentrés-de façon active. Ce problème est résolu par la combinaison des caracté- ristiques suivantes: a) un clapet de non-retour, pouvant être ouvert et de préférence sans ressort, est monté dans le piston de l'étan- çon télescopique le plus important, ce clapet fermant une liaison entre l'enceinte cylindrique de l'étançon externe et l'enceinte cylindrique de l'étage télescopique le plus important et pouvant être ouvert par butée quand l'étage télescopique le plus important est presque totalement rentré, b) une tige de piston est montée sur le piston de l'étage télescopique moyen, cette tige entourant de façon étanche le piston ( 12) de l'étage télescopique le plus petit et portant un piston auxiliaire ( 15) guidé dans l'enceinte cylindrique de l'étage télescopique le plus petit, c) les surfaces actives des pistons des étages télesco- piques moyen et petit sont approximativement de même grandeur, d) les trois enceintes cylindriques des étages télescopi- ques sont en liaison hydraulique permanente. L'étançon télescopique selon l'invention n'a besoin pour les trois étages télescopiques que d'un unique raccord de commande prévu sur l'étançon externe La force portante sensiblement égale des trois étages est déterminée par la mise en place du clapet de non-retour sur le piston de l'étage télescopique le plus important en liaison avec le piston auxiliaire monté par l'intermédiaire de la tige de piston dans l'étage télescopique moyen, ce qui permet d'obte- nir ce résultat que les surfaces actives de l'étage télesco- 2 U pique moyen et l'étage télescopique le plus petit sont presque aussi importantes, mais sont cependant respective- ment plus petites que la surface active du piston de l'étage télescopique le plus important Dans le même temps, on obtient ce résultat que lorsqu'on commande l'étançon, c'est d'abord l'étage télescopique le plus important qui sort en priorité, avant que les deux autres étages télescopiques-se déplacent L'étançon télescopique selon l'invention n'a besoin à l'intérieur que d'un unique clapet qui peut être constitué par un simple clapet de non-retour, de préférence 3 U sans ressort et actionné par un poussoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensem- ble est prévu pour que les trois enceintes annulaires si- tuées entre l'étançon externe et l'étage télescopique le plus important, entre ce dernier et l'étage télescopique moyen et entre le piston auxiliaire et le piston de l'étage télescopique le plus petit soient en liaison mutuelle perma- nente par l'intermédiaire d'alésages pratiqués dans les pistons, ainsi qu'avec un raccord commun de délestage de l'étançon externe De ce fait, il est possible de faire rentrer de façon active tous les étages télescopiques de l'étançon selon l'invention. On décrira maintenant l'invention plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin qui est une coupe-longitudinale schématique et simplifiée d'un étançon télescopique,-selon l'invention. L'étançon télescopique à trois étages représenté comprend quatre tubes constituant des étançons, à savoir un étançon externe 1 dont le diamètre est le plus important et trois autres étages télescopiques 2, 3 et 4 pouvant sortir de l'étançon externe 1 Le tube cylindrique qui constitue l'étançon externe 1 est fermé à son extrémité inférieure par un fond 5 formant le pied de l'étançon Le tube de l'étançon de l'étage télescopique le plus important 2 porte à son extrémité inférieure un piston 6 qui est guidé dans l'encein- te cylindrique de l'étançon externe 1 et est muni d'une garniture d'étanchéité 7 A l'extrémité supérieure de l'étan- çon externe 1 est montée de manière habituelle une douille de guidage 8 qui guide l'étage télescopique 2 et sert simul- tanément de limite à la course de l'étage télescopique 2. L'étage télescopique moyen 3 est guidé par son piston 9-dans l'enceinte cylindrique de l'étage télescopique le plus important 2 Le piston 9 est également muni d'une garniture d'étanchéité 10 L'étage télescopique le plus-important 2 comprend également à son extrémité supérieure une douille de guidage 11 destinée au guidage et à la limitation de la course de l'étage télescopique moyen 3 L'étage télescopique 4 dont le diamètre est le plus petit est guidé par son 3 U piston-12 dans l'enceinte cylindrique de l'étage télescopique moyen 3. Sur le piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 est fixée en son centre une tige de piston 13 faisant saillie axialement, qui traverse un-alésage 14 pratiqué dans le piston 12 de l'étage télescopique le plus petit 4 et qui porte à son extrémité supérieure un piston auxiliaire 15 qui est guidé dans l'enceinte cylindrique de l'étage télescopi- que le plus petit 4 et qui est muni d'une garniture d'étanchéité 16 La tige de piston 13 est rendue étanche dans l'alésage du piston 12 au moyen d'une garniture 17. L'étançon externe 1 comprend dans la zone de son pied un raccord de commande 18 à la sortie duquel peut être raccor- dée de façon connue une soupape de commande munie d'un clapet de surpression En outre, l'étançon externe 1 comprend dans sa partie supérieure un raccord de délestage 19 permet- tant de faire rentrer de façon active les trois étages de l'étançon télescopique. La référence 20 designe l'enceinte cylindrique de l'étan- çon externe 1, sous le piston 6 de l'étage télescopique le plus important 2 Cette enceinte cylindrique 20 est reliée par l'intermédiaire d'un alésage 21 à l'enceinte cylindrique 22 de l'étage télescopique le plus important 2, au-dessous du piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 Dans l'alésage 21 du piston est disposé un clapet de non-retour 23, qui peut être fermé et est constitué dans l'exemple de réalisa- tion représenté par un simple clapet de non-retour à bille et sans ressort, et qui ferme normalement la liaison entre les enceintes cylindriques 20 et 22 Le clapet de non-retour 23 peut être soulevé de son siège par un poussoir 24 de manière à établir la liaison entre les enceintes cylindri- ques 20 et 22 Le piston 24 fait légèrement saillie sur le côté inférieur du piston 6, ce qui fait que lorsque l'étage télescopique le plus important 2 est presque totalement rentre et est proche de la surface 25 du fond de l'étançon externe 1, il se déplace et ouvre ainsi le clapet de non- retour 23. L'enceinte cylindrique 22 de l'étage télescopique le plus important 2 est en liaison avec l'enceinte cylindrique 27 de l'étage télescopique moyen 3 par au moins un alésage 26 constitué dans le piston Simultanément, l'enceinte cylindrique 22 est reliée par l'intermédiaire d'un alésage axial-28 pratiqué dans la tige de piston 13 et dans le piston auxiliaire 15 avec l'enceinte cylindrique 20 de l'étage télescopique le plus petit 4 Les enceintes cylindri- ques 22, 27 et 29 des trois étages télescopiques sont donc ainsi en liaison hydraulique permanente. La surface F 1 du piston 6 de l'étage télescopique 2 dont le diamètre est le plus important est nettement plus grande que la surface F 2 du piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 La surface active F 2 du piston est approximativement égale à la somme des surfaces F 3 et F'3. Le raccord de délestage 19 débouche dans une enceinte annulaire 30 sur le côté supérieur du piston 6 de l'étage télescopique 2 Cette enceinte annulaire 30 est reliée par l'intermédiaire d'alésages 31 pratiqués dans la paroi de l'étage télescopique 2 avec l'enceinte annulaire 32 située sur le côté supérieur du piston 9 de l'étage télescopique 3. L'enceinte annulaire 32 est de son côté raccordée à l'encein- te annulaire 34 sur le côté inférieur du piston auxiliaire par des alésages 33 constitués dans le piston 9 et dans la tige de piston 13 Toutes les enceintes annulaires 30, 32 et 34 sont donc ainsi en liaison hydraulique permanente. Le mode de fonctionnement de l'étançon télescopique est le suivant: Lorsqu'on commande l'étançon, le fluide de pression est introduit dans l'enceinte cylindrique 20 par 21 > l'intermédiaire du raccord de commande 18 A ce moment, l'étage télescopique le plus important sort de l'étançon externe 1 du fait de la surface F 1 de son piston qui est importante par rapport à celle des deux étages télescopiques plus petits 3 et 4 La surface F 1 du piston est déterminante- pour la force de commande Lorsque le piston 6 de l'étage télescopique le plus important 2 vient buter contre là douille de guidage 8, et avant que le chapeau déplacé par l'étançon ait atteint le toit, c'est l'étage télescopique moyen 3 qui sort à son tour Le fluide sous pression passe alors dans l'enceinte cylindrique 22 par le clapet de non- retour 23 qui s'ouvre Si le piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 atteint la butée terminale de la douille de guidage il de l'étage télescopique le plus important avant que le chapeau soit venu en appui contre le toit, le petit étage télescopique 4 sort en dernier. Si seul l'étage télescopique le plus important 2 est sorti de l'étançon externe 1, le flux des forces provenant de la charge appliquée par le toit passe d'abord mécaniquement du chapeau et par la tête de l'étançon de l'étage télescopi- que le plus petit 4, puis par le piston 9 de l'étage télesco- pique moyen 3 pour parvenir au piston 6 de l'étage télesco- pique le plus important Le flux des forces passe ensuite hydrauliquement par l'intermédiaire du fluide sous pression contenu dans l'enceinte cylindrique 20 dans le pied de l'étançon et se transmet ensuite à la sole par l'intermédiai- re des semelles du bouclier de soutènement La pression hydraulique régnant dans l'enceinte cylindrique 1 de l'ëtan- çon externe 1 est limitée par une soupape de surpression (non représentée) , qui fait partie intégrante de la soupape de commande associée de l'étançon et est en liaison avec le raccord de commande 18 Si en fonctionnement la pression qui est déterminée par le soupape de surpression est dépassée, le fluide sous pression peut sortir de l'enceinte cylindri- que 20 et l'étançon télescopique rentre alors selon la force nominale prédéterminée. Si l'étage télescopique le plus important 2 et l'étage télescopique moyen 3 sont également sorti, le flux des forces provoqué par la charge appliquée par le toit passe d'abord et mécaniquement par le chapeau et par l'intermédiai- re de la tête de l'étançon vers l'étage télescopique le plus petit 4 et par son piston 12 pour parvenir au piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 Ce dernier est supporté par l'intermédiaire de son piston 9 par le fluide sous pression se trouvant dans l'enceinte cylindrique 22 qui est fermée par rapport à l'enceinte cylindrique 2 Ode l'étançon externe par le clapet de non-retour 23 Du fait que la surface active F 2 du piston est nettement plus petite que la surface active F 1, il s'établit dans l'enceinte cylindrique 22 une pression nettement plus élevée que dans l'enceinte cylindri- que 20 de l'étançon externe 1 De ce fait, la force portante- de l'étage télescopique moyen 3 est égale à la force portante de l'étage télescopique le plus important 2 Le flux des forces se transmet par le coussin de fluide se trouvant dans l'enceinte cylindrique 22 jusqu'aux semelles de sole du bouclier de soutènement, comme indiqué plus haut. Lorsqu'il y a dépassementde la force nominale de l'étançon, c'est d'abord l'étage télescopique le plus important 2 qui rentre, du fait que le clapet de non-retour 23 est soumis à la pression élevée régnant dans l'enceinte cylindrique 22 et est maintenu dans sa position de fermeture Lorsque le piston 6 de l'étage télescopique 2 se rapproche du fond 5 de l'étançon externe 1, le clapet de non-retour 23 est poussé par le poussoir 24, ce qui fait que le fluide sous pression peut sortir de l'enceinte cylindrique 22 et par l'enceinte cylindrique 20 pour s'échapper par le raccord de commande 18 et la soupape de surpression Lorsque l'étage télescopique moyen 3 rentre, l'étage télescopique le plus important 2 se -soulève à nouveau légèrement du fait que lors de l'ouverture du clapet de non-retour 23, une pression plus élevée provenant de l'enceinte-cylindrique 22 s'établit pendant un court instant dans l'enceinte cylindrique 20 De ce fait, l'étage télescopique le plus important 2 se trouve à nouveau légère- ment soulevé, ce qui ferme le clapet de non-retour 23 Ce va-et-vient se répète pendant toute la course de rentrée de l'étage télescopique moyen 3, jusqu'à ce qu'il soit totale- ment rentré. Si les trois étages télescopiques 2, 3 et 4 sont sortis, le flux des forces provenant de la charge appliquée par le toit passe à nouveau mécaniquement du chapeau et par l'inter- médiaire de-l'étançon vers le petit étage télescopique 4. Celui-ci commence à s'appliquer par sa surface de piston FI 3 et par l'intermédiaire du fluide sous pression se trouvant dans l'enceinte cylindrique 29 sur le piston auxiliaire 15 et par l'intermédiaire de celui-ci et de la tige de piston sur le piston 9 de l'étage télescopique moyen 3 De plus, l'étage télescopique le plus petit 4 s'appuie par son piston 12 (surface F 3) sur le fluide sous pression se trouvant dans l'enceinte cylindrique 27 Du fait que la somme des deux surfaces F 3 et F' 3 des pistons est un peu plus faible que celle de la surface F 2, la pression interne régnant dans les enceintes cylindriques-29 et 27 est un peu plus importante que celle régnant dans l'enceinte cylindrique 22 La force portante du petit étage télescopique 4 est de-ce fait égale à la force portant de l'étage télescopique moyen 3 et de l'étage télescopique le plus important 2 Le flux des forces est transmis aux semelles de sole du bouclier de soutènement, de la manière indiquée-plus haut. Si la force nominale est dépassée, c'est d'abord l'étage télescopique le plus immportant 2 qui rentre, jusqu'à ce que le poussoir 4 ouvre le clapet de non-retour 23 Ensuite, c'est l'étage télescopique le plus petit 4 qui rentre du fait de la petite surface de son piston, avant que finalement ce soit l'étage télescopique moyen 3 qui rentre. Lorsqu'il y a délestage de l'étançon et par l'intermédi- aire de la soupape de commande sus-mentionnée, le raccord de commande 18 est relié au retour et le raccord de délestage 19 est relié au côté pression du système hydraulique Le fluide sous pression passe de l'enceinte-annulaire 30 à l'enceinte annulaire 32 et de là à l'enceinte annulaire 34 par l'intermédiaire des alésages 31 et 33 De ce fait, les trois étages 2, 3 et 4 de l'étaçon télescopique peuvent- rentrer de façon active Ce n'est que lorsque l'étage téles- copique le plus important 2 est totalement rentré que le clapet de nonretour 23 s'ouvre au moyen du poussoir 24, ce qui fait que ie petit étage télescopique 4 est alors le suivant à rentrer Finalement, c'est l'étage télescopique moyen 3 qui rentre. Sur le dessin et pour des raisons de clarté, les trois étages télescopiques 2, 3 et 4 sont représentés partielle- ment sortis Mais dans la pratique cet état n'existe pas, comme le font comprendre les explications données ci-dessus. L'étançon à trois étages décrit ci-dessus est particuliè- rement avantageux quand il, s'agit d'un bouclier de soutène- ment pour veines de faible épaisseur Du fait que l'étançon télescopique est plus court que les étançons télescopiques à deux étages utilisés jusqu'ici, il peut être monté selon un angle plus redressé entre le cadre de base et le chapeau à l'intérieur du bouclier de soutènement, ce qui permet d'obte- nir une force d'appui active plus élevée, en particulier quand le bouclier de soutènement est à l'état rentré. REVENDICATIONS 1 Etançon télescopique hydraulique à trois étages, en particulier pour soutènement marchant hydraulique, et sur- tout pour pile-bouclier de soutènement, dont la force portan- te est sensiblement la même pour les trois étages, constitué par un étançon externe muni d'un raccord de commande, un étage télescopique le plus important guidé par son piston dans l'étançon externe, un étage télescopique moyen guidé par son piston dans l'étage télescopique le plus important et un petit étage télescopique guidé par son piston dans l'étage télescopique moyen, caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) un clapet de non-retour ouvert par butée quand l'étage télescopique le plus impor- tant ( 2) est presque totalement rentré, - b) une tige de piston ( 13) est montée sur le piston ( 9) de l'étage télescopique moyen ( 3), cette tige entourant de façon étanche le piston ( 12) de l'étage télescopique ( 4) le plus petit et portant un piston auxiliaire ( 15) guide dans l'enceinte cylindrique ( 29) de l'étage télescopique le plus petit ( 4), c) les surfaces actives (F 2 et F 3/F'3) des pistons des étages télescopiques ( 3, 4) moyen et petit sont approximati- vement de même grandeur, d) les trois enceintes cylindriques ( 22, 27, 29) des étages télescopiques ( 2, 3, 4) sont en liaison hydraulique permanente. 2 Etançon télescopique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les trois enceintes annulaires ( 30, 32, 34) constituées entre l'étançon externe ( 1) et l'étage télesco- pique le plus important ( 2), entre ce dernier ( 2) et l'étage télescopique moyen ( 3) et entre le piston auxiliaire ( 15) et le piston ( 12) de l'étage télescopique le plus petit ( 4) sont en liaison mutuelle permanente par l'intermédiaire d'alésages ( 31, 33) et en liaison avec un raccord commun de délestage ( 19) de l'étançon externe ( 1). 3 Etançon télescopique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le clapet de non-retour ( 23) comprend un poussoir de manoeuvre ( 24) coopérant avec le fond ( 25) de l'étançon externe ( 1).