Brevet FR2519372A1 — publié le 19830708

Vérin de commande hydraulique pour le réglage de l'horizon de coupe de machines d'abattage au fond, L'invention concerne un vérin hydraulique pour le réglage de l'horizon de coupe de machinesd'abattage au fond, comportant une tête sphérique disposée sur le vérin pour le montage articulé du vérin sur un palier. On connaît par la DE-A-25 34 325 un dispositif pour la commande en niveau d'une machine d'abattage, en particulier un rabot à charbon, dans lequel les vérins de commande hydrauliques sont montés à articulation, suspendus entre les têtes des barres de guidage guidées sur le sou- tènement marchant et le guidage de rabot, ou un convoyeur qui le supporte, de telle sorte qu'ils basculent le guidage de rabot dans le plan perpendiculaire à la stratifica- tion lorsqu'ils sortent ou qu'ils rentrent, une fonction directe existant entre la course du piston et l'angle de basculement. Lors du mouvement de basculement, le guidage de rabot bascule, avec le convoyeur déplaçable, autour des articulations de liaison des têtesde barre Les barres de guidage servent d'une part au guidage du soutènement marchant et d'autre part de bras de console pour l'appui côté remblai du guidage de rabot à l'encontre des forces de basculement apparaissant lorsque le rabot est en service. D'autre part, les barres de guidage peuvent ser- vir de barres de poussée pour les vérins de ripage de chaque unité de soutènement marchant. Dans le dispositif connu selon la DE-A-25 34 325 les vérins de commande hydrauliques sont reliés par rotules aux têtes de barre qui sont constituées par des demi- coquilles d'articulation La liaison par rotule permet un positionnement articulé tous azimuts des vérins de réglage et des pièces qui leur sont accouplées, ce qui est très avantageux pour l'adaptation aux irrégularités de la sole, à un changement d'inclinaison de la veine, ainsi que pour l'adaptation aux mouvements relatifs entre le soutènement marchant et le convoyeur ou le guidage de rabot. Dans la DE-A-31 17 401 9, on a proposé de disposer les vérins de commande selon un montage inverse, de façon qu'ils s'appuient par leur sphère d'articulation, disposée sur le vérin, dans une cavité sphérique ou cupule d'articulation montée du côté du front de taille sur le convoyeur Cet agencement des vérins de commande nécessite un encombrement relativement faible, et de plus les vérins de commande peuvent être posés relativement inclinés On obtient ainsi un ensemble peu encombrant de mise en oeuvre de vérin de commande, de sorte que le champ de passage n'est pas réduit dans une trop large mesure. L'invention concerne des vérins de commande hy- drauliques destinés à être montés dans les dispositifs de commande précités, de préférence dans celui selon la DE-A 31 17 401 9 De tels vérins de commande présentent une course de piston relativement faible et devraient avoir, pour la course de piston prédéterminée, des dimen- sions les plus réduites possibles. C'est donc le but de l'invention de conformer le vérin de commande, pour un diamètre et une course de piston suffisamment grands, de telle façon qu'il présente, avec sa tête sphérique, une longueur, la plus réduite possi- ble Ce faisant, l'encombrement de la tête sphérique ne doit pas, si possible, dépasser celui des dispositifs à vérins de commande précédents. Ce but est atteint selon l'invention, par deux voies différentes, l'usage simultané des mesures inventives prises selon ces deux voies procurant une solution opti- male au problème posé. Selon la première solution proposée de l'inven- tion, la tête sphérique, dont le rayon présente un gradin ou palier, a une calotte sphérique dont le rayon est inférieur à celui de l'épaulement sphérique situé entre la calotte et le cylindre De manière avantageuse, les rayons de la calotte et de l'épaulement sphérique sont centrés au même point. La calotte est avantageusement constituée par une demi-sphère Par cette conformation de la tête sphérique du vérin de commande, il est possible de réduire la longueur de celui-ci par rapport à celle des vérins antérieurs à tête sphérique d'une grandeur égale à la différence entre les rayons de la tête sans pour cela diminuer la course du piston -Il y a en outre la possibilité, pour une même course et de mêmes dimensions axiales du piston, d'augmenter le diamètre du piston sans dépasser l'encombrement maximal prévu pour la tête sphérique Tandis que le rayon de la calotte sphérique est déterminé par la dimension maximale tolérable, c'est-à-dire la grandeur de la cupule utilisée pour recevoir l'articulation par rotule (ou tête sphérique), le rayon le plus grand, celui de l'épaulement sphérique, est déterminé par les pressions maximales tolérables qui s'établissent, lorsque l'installation d'abattage est com- mandée en "Montée" sur l'épaulement et sur la surface op- posée de la cupule La différence de rayon de la calotte et de l'épaulement sphériques correspond en général à au moins environ l'épaisseur de paroi du cylindre du vérin. Selon une deuxième solution proposée de l'in-ven- tion, la chambre du cylindre, s'étendant jusqu'à la tête sphérique, présente au fond un palier d'un diamètre infé- rieur à celui de la chambre sur le restant de la course du piston-qui présente lui-même un palier correspondant. La longueur axiale de la partie du piston de plus faible diamètre est alors avantageusement plus faible que celle de la partie du piston de plus fort diamètre et portant le segment d'étanchéité. L'étagement du piston et de la chambre du cylindre apporte également une réduction de la longueur du vérin de commande, sans que l'épaisseur de paroi nécessaire pour des raisons de fabrication soit diminuée dans la zone du-palier du cylindre. On comprend que l'on peut obtenir des résultats optimaux si l'on réalise en même temps la réduction de la tête sphérique et l'étagement du piston et du cylindre. La tige de piston peut également recevoir une tête sphérique qui peut être introduite dans une cupule d'articulation de la tête de barre de la tringlerie de guidage. D'autres caractéristiques de l'invention seront décrites ci-après au moyen d'exemples de réalisation en regard du dessin annexé sur lequel La figure 1 représente schématiquement en coupe partielle un vérin de commande selon l'invention en position montée; La figure 2 représente le vérin selon la figure 1 à plus grande échelle et en coupe axiale partielle (à gauche de l'axe médian) La figure 3 représente le vérin selon la figure 2 avec une sécurité anti-rotation supplémentaire; La figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Le dispositif de réglage de l'horizon de coupe d'une machine d'abattage au fond est connu dans sa concep- tion générale par exemple par la DE-A-25 34 325. Par 10, on désigne un convoyeur de taille ripable par sections, qui présente le guidage pour la machine d'abattage situé, dans le cas d'un rabot, du côté du front de taille sur le convoyeur. Du côté remblai du convoyeur de taille 10, des têtes de barres 12 sont reliées à des articulations 11 par des axes s'étendant dans le sens longitudinal du convoyeur, têtes qui sont disposées à l'extrémité avant de barres de guidage 13 qui se déplacent dans des guidages du châssis hydraulique du soutènement, par exemple du bouclier ou analogue En général, chaque tringlerie de gui- dage 13 présente deux barres de guidage réalisées en barres flexibles et qui sont réunies à leur extrémité antérieure par une tête de barre 12 commune Sur le convoyeur 10, du côté remblai, sont fixées des pièces de montage, comme des tôles latérales en saillie 14 ou analogue, qui pré- sentent les organes de liaison 15 pour les articulations 11, et sur lesquelles sont montées dans la zone supérieure des cupules 16 Le montage du vérin de commande hydrauli- que 17 correspond à celui de la DE-A P 31 17 401 9. Comme le montre en particulier la figure 2, les vérins 17 présentent sur leur cylindre 18 une tête sphérique, ou rotule 19 par laquelle ils s'appuient à articulation dans la cupule 16 Cette dernière est cons- tituée avantageusement de plusieurs pièces démontables liées entre elles comme cela est décrit dans la DE-A P 31 17 409 1 La tige de piston 20 du vérin 17 supporte également une tête sphérique 21 qui s'appuie à articulation dans une cupule de la tête de barre 12. Le rayon de la tête sphérique 19 du vérin pré- sente un gradin La tête est constituée par une demi-sphère, et un épaulement sphérique 24 se trouvant entre la calotte sphérique 23 et le cylindre 18 Le rayon R 1 de la calotte 23 est plus petit d'une quantité X que le rayon R 2 de l'épaulement sphérique 24 Le centre commun des deux rayons R 1 et R 2 est référencé 25. La dimension X correspond à au moins environ l'épaisseur D de la paroi du cylindre 18 Le centre commun de la calotte 23 et de l'épaulement 24 constitue en même temps le centre de rotation du vérin 17 dans la cupule 16. Il ressort clairement que le vérin de commande 17, en raison de ses rayons de tête sphérique R 1 et R 2 différents, sera plus court de la quantité X qu'un vérin ayant une tête d'un seul rayon R 2, qui est figurée par une ligne en trait mixte sur la figure 2 Le rayon R 2 est déter- miné en fonction des pressions de sécurité qui, lorsque l'installation est commandée dans le sens "Montée" (pression du fluide sur le vérin dans le sens de la montée), apparaissent sur l'épaulement 24 et les surfaces d'appui correspondantes de la cupule 16 Le rayon R 1 de la calotte semisphérique 23 est déterminé par la dimension maximale de montage du vérin 17 dans la cupule Le gradin de la tête sphérique 19 entraine donc en même temps une réduction des dimensions de la cupule sphérique 16. A la transition entre la calotte 23 et l'épau- lement 24, est fixé un téton 26 faisant saillie radialement, qui forme une sécurité anti-rotation, c'est-à-dire qui empêche le vérin monté dans la cupule 16 de tourner autour de son axe Le cylindre 18 porte une pièce de raccor- dement 27 pour une conduite hydraulique d'alimentation du vérin 17 Le cylindre 18 est fermé à son extrémité par un bouchon 28 avec manchon de guidage et segment d'étanchéité 29 Le bouchon 28 forme en même temps la limite de course pour le piston 30 Par H on a désigné la course maximale du piston. On peut voir que la chambre 31 du vérin s'étend profondément dans la tête 19 et présente au fond un palier 32 d'un diamètre d 2 plus petit que le diamètre dl de la chambre 31 du cylindre sur la zone restante de la course du piston 30 Ce dernier comporte un palier correspondant 33 La longueur axiale de la partie du piston formant le palier 33, et de plus petit diamètre, est plus courte que la longueur axiale de la partie du piston de plus grand diamè- tre qui supporte le joint d'étanchéité 34 du piston Le piston 30 est rétréci, sur la longueur Y, du diamètre dl au diamètre d 2, de la chambre de cylindre 31 La chambre de cylindre 31 du vérin de commande 17 est allongée de ce fait de la longueur Y sans que, dans la zone du palier, il n'y ait de réduction non tolérable de l'épaisseur de paroi du cylindre Pour des dimensions axiales du piston 30 restant constantes et pour une même course, on peut donc, en raison du palier de la chambre 31 et du piston 30, raccourcir le vérin d'une quantité Y Le vérin de commande 17 présente donc, pour une course H et un diamètre de piston prédéter- minés, ainsi que pour une hauteur de piston prédéterminée, une longueur d'ensemble aussi faible que possible. Le vérin de commande montré aux figures 3 et 4 ne se distingue de celui des figures 1 et 2 que par une sécurité anti-rotation supplémentaire qui empêche les rotations relatives entre la tige de piston et le vérin. Cette sécurité anti-rotation est constituée par une cheville axiale, soudée dans un perçage 36 de la tête sphérique 19, qui pénètre dans un alésage axial 37 de la tige 20, en traversant, le piston 30 La cheville 35 ainsi que l'alé- sage correspondant 37 sont excentrés d'une distance E de l'axe du vérin pour assurer la sécurité anti-rotation. L'alésage 37 de la tige de piston 20 est un alésage borgne dont l'extrémité intérieure fermée est reliée hydrauliquement à la chambre de pression du vérin de commande par au moins une rainure axiale 38 de la cheville 35, de façon que la pression hydraulique agisse aussi bien sur la surface du piston 30 que sur la surface fontale 39 de la cheville 35. REVENDICATIONS 1 Vérin de commande hydraulique pour le réglage de l'horizon de coupe de machines d'abattage au fond compor- tant une tête sphérique disposée sur le vérin pour l'appui articulé de celui-ci, caractérisé par le fait que la tête shpérique ( 19), présentant un rayon en gradin comporte une calotte ( 23) sphérique dont le rayon (R 1) est plus petit que le rayon (R 2) de l'épaulement sphérique ( 24) situé entre la calotte sphérique 23 et le cylindre ( 18). 2 Vérin de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les rayons (R 1, R 2) de la calotte ( 23) et de l'épaulement ( 24) sphériques ont le même centre ( 25). 3 Vérin de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la calotte sphérique ( 23) est constituée par une demi- sphère. 4 Vérin de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le rayon (R 1) de la calotte sphérique ( 23) est plus court d'environ l'épaisseur (D) de la paroi du cylindre ( 18), que celui (R 2) de l'épaulement sphérique ( 24). Vérin de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'à la transition entre la calotte sphérique ( 23) et l'épau- lement sphérique ( 24), est disposé un téton ( 26) faisant saillie radialement et servant de sécurité anti-rotation. 6 Vérin de commande hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la chambre du cylindre ( 31) s'étendant jusque dans la tête sphérique présente dans la zone du fond un palier ( 32) dont le diamètre (d 2) est plus petit que le diamètre (dl) de la chambre ( 31) sur le restant de la zone de course du piston 30, et en ce que le piston ( 30) est égale- ment pourvu d'un palier. 7 Vérin de commande selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la longueur axîale de la partie du piston de plus petit diamètre ( 33) du piston ( 30) est plus faible que la longueur axiale de la partie de piston portant le segment d'étanchéité ( 34), de diamètre plus grand. 8 Vérin de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la tige de piston ( 20) présente également une tête sphérique ( 21) qui peut être introduite dans une cupule ( 22) d'une tête de barre ( 12) de la tringlerie de guidage ( 13). 9 Vérin de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par lé fait qu'une cheville ( 35) axiale est fixée excentriquement dans la tête sphérique ( 19) du vérin comme sécurité anti-rotation et pénètre dans un alésage excentrique ( 37) traversant le piston. Vérin de commande selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'alésage ( 37) de la tige de piston ( 20) est un perçage borgne et que son extrémité intérieure est reliée à la chambre du cylindre du vérin au moyen d'au moins un canal ou une rainure ( 38).