Brevet FR2547620A1 — publié le 19841221

La présente invention concerne les engins automoteu:s capables d'assurer la manutention intégrale et le transport de 'piLes de soutènement marchant complètes, de fort tonnage. Dans de nombreuses exploitations minières souterraines la mécanisation des tailles a en effet conduit à réaliser le soutènement provisoire du toit, en juxtaposant en grand nombre des groupes d'étançons hydrauliques et d'éléments de poussée appelés "piles", lesquelles sont attelées de telle façon à des points fixes, que des vérins horizontaux permettent leur déplacement par rapport au front de taille. Une commande centralisée permet les manoeuvres de "serrage et "desserragel'des terrains concernés, et le "ripage" du dispositif de soutènement. C'est ce qu'on appelle le "soutènement marchant". Rendue nécessaire pour des raisons de sécurité et de rentabilité, la mise en oeuvre rationnelle du soutènement marchant implique l'existence de moyens adéquats de mise en place dans les nouvelles tailles, et de déséquipement de celles-ci en fin d'exploitation. Il est en effet impératif que les. phases inactives imposées à ces matériels coûteux soient aussi courtes que possible. Jusqu'à certains tonnages et volumes caractérisant les "piles" en question, leur manutention a pu être assurée à l'aide des chargeurs-transporteurs articulés nabituellement affectés aux chantiers du fond, auxquels des modifications spécifiques avaient été apportées ; tel que le remplacement du godet par des fourches ou par un plateau élévateur L'apparition sur le marché de piles dont le poids total unitaire peut être compris entre 15 et 25 tonnes implique dès à présent la création de matériels spécialement destinés à leur manutention intégrale. Les matériels susceptibles d'être réalisés par application industrielle de la présente invention répondent aux impératifs inhérents à la manutention des piles en question. Par différence avec les solutions apportées jusqu'ici au problème que pose le transport des piles, l'engin construit selon l'invention transporte la charge spécifique en telle position,relativement à sa propre structure articulée, que la projection du centre de gravité de la dite charge est constamment située à l'intérieur du polygone de sqSstentation du véhicule consideré, lequel est porté et animé par six motelrs- roues hydrauliques. La possibilité offerte par l'invention de disposer laté rallant à la charge spécifique les deux demis-boggies indépenclants auxquels sont assujetties les roues motrices qui assurent la sustentation de la partie avant de l'attelage, permet de situer le plan de repos de la charge et partant son centre de gravité dans une position aussi proche que possible du sol sur lequel chemine le véhicule, sous réserve du maintien d'une "garde au sol" compatible avec la configuration et l'état éventuellement critiquable des chemins. La conjonction des avantages résultant des positions relatives ménagées à la charge spécifique assure au véhicule une stabilité optimale, même sur les voies à fort dévers, ou accusant de fortes pentes positives ou négatives ; elle confère corrélativement à la rampe d'accés, la possibilité d'etre établie selon un angle dont le sinus est caractérisé par la proportion favorable qui existe entre la projection sur le plan horizontal de la longueur de ladite rampe, et la hauteur à laquelle la charge doit finalement accéder.L'effort de halage, lequel est comme chacun sait, proportionnel au poids du mobile halé et à la valeur numérique du sinus de l'angle de la rampe à gravir, est ainsi réduit à une valeur accessible à un treuil embarqué enroulant un cable d'un diamètre compatible avec les contraintes géométriques qu'il est prévu de lui imposer. Les demis-boggies respectivement porteurs de deux roues, oscillent dans des plans perpendiculaires à l'axe géométrique commun à leurs pivots respectifs. Le dit axe est lui-même perpendiculaire au plan vertical de symétrie longitudinale du véhicule. Alors que l'essieu isolé porteur de deux roues, oscille dans un plan vertical normal au plan vertical de symétrie longitudinale, sur un axe parallèle au dernier plan cité. Une telle conformation des moyens de sustentation de l'engin assure à chacune des roues motrices un appui constant sur le sol, et partant au véhicule, un "poids adhérent" constamment égal à son "poids total en charge". Cette dernière particularité permet, dans les conditions d'adhérence déterminées par la nature et l'état du chemin, l'application optimale de l'effort tangentiel dont est capable chacun des moteurs hydrauliques de traction. Conséquemment, un véhicule construit selon l'invention est capable de gravir sous charge nominale et dans des conditions d'adhérence moyennes, des pentes nettement supérieures à celles qui sont usitées pour l'établissement des voies d'accés aux chantiers sis au fond des Mines. Le choix qui est fait par ailleurs, du mode et des moyens d'acheminement des piles vers leur position de transport, dans l'axe du véhicule, permet l'exécution de leur chargement et de leur déchargement dans l'axe et en bout de la galerie d'accés au chantier, laquelle est habituellement perpendiculaire à la taille, et étroite, ou encombrée des moyens de convoyage du produit extrait. Un engin construit selon l'invention se présente sous la forme d'un véhicule minier dit "articulé". L'angle de braquement maximal,- comme la conformation de la structure porteuse de la charge spéçifique, sont choisis tels que l'engin peut s'inscrire en virage dans deux galeries perpendiculaires dont la largeur respective est égale à moins du double de la hauteur du convoi chargé. Cette dernise caractéristique confère notamment à l'engin la possibilité de rentrer dans les tailles à partir des galeries d'accés, et donc d'opérer si nécessaire, parallèlement au front de taille. Pour le service de la mine détentrice d'un tel engin, chaque fois que l'occasion s'en présente, à une pile de soutènement, peut être substituée toute charge dimensionnée de façon compatible et susceptible d'être halée à bord par les moyens disponibles. Cette dernière faculté confère à l'engin un caractère de relative polyvalence, non négligeable. La figure l visible sur le dessin ci-annexé, constitue une projection sur le plan vertical, des dispositions pratiques caractérisant un tel matériel, quand il est vu de côté. Dans les mines, la partie d'un véhicule qui est active dans le domaine propre à la mise en oeuvre des techniques spécifiques, est considérée comme l"'avant" de l'engin. Nous dirons donc que la partie "avant" de l'attelage est représentée à gauche de l'axe géométrique diattelage 1. Elle est conçue dans le but d'assurer successivement le chargement, le transport et le déchargement d'une pile complète de soutènement marchant 2. La figure 2 constitue une projection sur le plan horizontal du meme matériel représenté simultanément et en superposition, quand les deux parties constituant l'attelage sont dans l'alignement l'une de l'autre, et- quand l'angle de braquement des parties "avant" et "arrière" est maximal. La figure 3 représente une demie-coupe de la partie "avant" de l'engin réalisée en avant de la traverse tubulaire 3, disposée dans la structure de la partie t'avant" de l'engin afin de maintenir l'écartement des longerons appelés à supporter la charge spécifique 2, et à maintenir parallèles les plans sur lesquels sont implantés par boulonnage les pivots substantateurs 4 des deux demis-boggies 5, porteurs et moteurs. La figure 4 représente en élévation à la même échelle que celle utilisée pour le tracé des figures précédentes, un demi-boggie 5, porteur de deux des quatre moteurs-roues hydrauliques 6 qui animent la partie l'avant d'un véhicule construit selon l'invention. La figure 4 représente aussi, et en plan, à la même échelle, le demi Loggie en question 5 équipé de son pivot 4. La partie 1,avant" de l'attelage, dont la structure 7 est entièrement constituée de produits métallurgiques assemblés par soudure à l'arc, comporte le tronçon fixe du berceau porteur 8. Les roues motrices sont équipées d'enveloppes pneumatiques à basse pression 9, lesquelles imposent au sol une contrainte faible, qui contribue à une adhérence efficace. Par deux axes 10, à la structure porteuse 7, est attelée une rampe de halage constituée par la partie mobile du berceau de transport 11-, et par deux éléments articulés successifs 12 et 13, ces derniers étant escamotables en position verticale 14, pendant les phases de transport; elle est offerte dans l'axe de la partie "avant", au cheminement de la charge spécifique 2 vers sa position de transport. L'axe 10, de pivotement vers le sol de la partie mobile constituant le berceau auxiliaire de transport ll est implan é dans la structure de l'engin 7 de façon telle, que la faible pente offerte par la rampe ainsi constituée, à la char ge spécifique 2, laquelle repose habituellement sur un socle en forme de traineau, appelle de la part du treuil de halage 15 compte tenu du coefficient de frottement "fer sur fer" le plus défavorable, un effort de traction efficace exercé à l'aide d'un simple cable 17 dont la valeur, lors des chargements sera égale à moins de la moitié de la Puissance nominale que l'on donnera au dit treuil, lequel doit être fonctionnellement apte à tracter sur le sol des chantiers du fond > la charge spécifique 2, cela à l'aide d'un mouflage à deux brins 18. Les poulies folles 19 et 20, comme le rouleau de contrainte 21, permettent de réaliser aisément les renvois de capables nécessaires à l'exercice, sur la charge spécifique 2, des efforts de traction utilisés à la manoeuvre de celle-ci, pendant les opérations de chargement et de déchargement. La partie "arrière" du dit véhicule, qui est celle qui est représentée sur le dessin, à droite de l'axe géométrique d'attelage 1, est portée par un essieu à deux roues motrices. Elle englobe, outre le poste de conduite 22 dans le-quel l'opérateur est disposé transversalement à l'axe longitudinal, une centrale hydraul oue 23 animée par un moteur diesel 24 éventuellement équipé d'un dispositif antidéflagrant 25. La dite centrale est apte à asservir hydrauliquement les dispositifs suivants - la "direction du véhicule", obtenue par braquement relatif des deux parties constitutives de l'attelage, à l'aide de deux verrins à double effet 26. - le "freinage de service", lequel est assuré par autant d'ensembles : frein à disque sec 16et mâchoire 27 activés par pression d'huile, qu il existe de roues. - le relevage par pression d'huile, des dispositifs mécaniques à action permanente 28, qui assurent sur chacune des roues le"freinage de sécurité" ; lequel est effectif chaque fois que la pression de service disparait des circuits intéres sés. - les six "moteurs-roues" 6, destinés principalement à la traction du véhicule, mais aussi au ralentissement permanent du n-ême, quand son mouvement vient à être induit par la gravité. - par ligne fictive ou effective d'essieu 29, l'effet dit de "blocage de différentiel? : destiné à supprimer le patinage intempestif d'une roue motrice ayant perdu individuellement l'adhérence nécessaire à son efficacité. - le "treuil de halage" 15, lequel est anime positivement dans les deux sens de rotation, et comporte un dispositif de sécurité, anbi-dévirage. - les "vérins" à double effet 30 destinés à la-manoeu- vre des éléments constitutifs de la rampe mobile d'accés au berceau de transport ; ils assurent notamment par traction, l'escamotage en position de transport 14, des éléments de la dite rampe les plus extérieurs au véhicule 12 et 13. - les mêmes vérins que ci-dessus 30, quand ils agissent par poussée sur l'ensemble des éléments constitutifs de la rampe de halage 11, 12 et 13, alors qu'ils sont simultanément attelés -entre eux et aux sabots d'appui au sol 31, contribuent à l'exercice sur le sol 34, de la pression induite par la fraction du poids total du véhicule que les dits vérins 30 sont susceptibles de mettre en suspension cela, dans le b d'assurer l'ancrage de l'engin pendant l'exercice par le treuil des efforts de traction nécessaires à la manoeuvre au sol déjà évoquée, de la charge spécifique 2 ; avec pour objectif celui d'amener celle-ci en position d'engagement sur la bavette" 13, constituant l'entrée de la rampe de halage. L'exposé qui précède comme les figures qui l'illustrent ont été élaborés à la suite d'une étude menée à partir d'éléments et d'organes reconnus aux catalogues de fabricants, et incorporés à l'ensemble après contrôle par le calcul du bien fondé des choix et des compatibilités. La réalisation industrielle d'engins selon l'invention est donc immédiatement possible. REVENDICATIONS 1. Engin minier du type dit 'larticulél' comportant six roues motrices équipées de pneumatiques, dont l'objet princi- pal est la manutention en autonomie intégrale et le transport de taille à taille, de "piles de soutènement marchant". I1 est caractérisé par le fait que le chargement et le décharge ment des piles complètes(2) sont opérés à l'aide d'un treuil de halage (15) et d'une rampe à faible pente, repliable, donnant accès à un berceau de transport bas (8), assurant néanmoins à tous les points du véhicule une garde au sol au moins égale à 300 millimètres. L'ensemble est asservi à l'aide d'une centrale hydraulique animée par un moteur diesel, dans l'habitacle duquel peut être adjoint un dispositif antidéflagrant. 2. L'engin est en outre caractérisé par le fait que la charge spécifique (2) est transportée sur la structure porteuse constituant la partie avant du véhicule articulé, entre les quatre roues motrices qui portent et animent celle-ci, sans qu'aucune ligne d'essieu ne la traverse matériellement. 3. L'engin est aussi caractérisé par le fait que les dispositions pratiques décrites à la revendication précédente sont rendues possibles par l'implantation sur chacun des côtés de la structure porteuse, de deux pivots indépendants (4' qui supportent individuellement, et permettent la libre oscil- lation,de deux balanciers dits "demis-boggies" (5), lesquels portent sur la face externe de leurs extrémités, à équidistance du pivot (4) et sur un axe géométrique constamment parallèle à l'axe qui est commun aux pivots précités, une roue équipée d'une enveloppe pneumatique (9j, dont le moyeu est constitué par un moteur hydraulique réversible (6) 4.L'engin est aussi caractérisé par le fait que les dispositions décrites aux revendications 1 et 2 permettent que la situation géométrique du plan constituant le berceau (8' de transport de la charge spécifique soit défini à l'intérieur de la structure (7), au plus près du sol porteur que possible, compte tenu néanmoins de la nécessité de conserver au véhicule une" garde au sol" convenable. 5. L'engin est aussi caractérisé par le fait que les dispositions décrites à la revendication 3 permettent au véhicule de surmonter les obstacles inhérents au chemin de roulement, qui se présentent à une seule des deux roues qui équipent un des demis-boggies (5) sans pour autant que la structure porteuse (7) et partant la charge spécifique (2) se trouvent soulevées d'une hauteur égale à celle de l'obstacle en cause, mais seulement d'environ la moitié de la hauteur en question. Avec pour conséquence, outre une aptitude accrue au franchissement, une répartition plus constante de la charge à I'en- semble des roues motrices et partant, le fait que le "poids adhérent" du véhicule peut être en permanence égal à son "poids total en charge", ce qui favorise l'application optimale aux roues, de l'effort tangentiel moteur 6. L'engin est aussi caractérisé par le fait que la rampe mobile de halage et de guidage de la charge spécifique vers la position de transport citée à la revendication 1, est implanté dans l'axe du véhicule porteur, avec pour conséquence : la possibilité d'opérer la manutention d'une pile (2) dans l'axe une voie d'accés aux chantiers du fond à peine plus large que le véhicule lui-même, ou bien dans l'axe une voie plus vaste,mais encombrée dans le même axe de moyens fonctionnels immobiles. 7. L'engin est aussi caractérisé par la situation particulière, au sein de la structure porteuse (7) du point géométrique de jonction de la rampe de halage mobile citée à la revendication 1, et du berceau fixe (8), de transport de la charge spécifique (2), laquelle est matérialisée de façon à ce qu'elle soit aussi proche que possible de l'alignement des pivots (4) qui supportent latéralement les deux demis boggies(5), que le permet la nécessaire articulation du premier élément constitutif (11) de la dite rampe mobile sur la structure porteuse (7) s l'articulation en question (10) et le point de jonction précité étant sensiblement confondus. 8. L'engin est aussi caractérisé par le fait que le premier élément (11) constitutif de la rampe mobile de halage, cité dans la revendication précédente, joue égalèment le rôle de "berceau auxiliaire de transport", quand il est verrouillé mécaniquement à la structure porteuse (7) en position convenable, laquelle est atteinte à l'aide de deux vérins hydrauliques (30), commandés simultanément. 9. L'engin est aussi caractérisé par le fait que l'importance ainsi donnée à la longueur totale de la rampe de halage, laquelle procède de l'addition de la longueur du "berceau auxiliaire de transport" (li , cité dansz reven- dications précédentes, aux longueurs respectives de l'élément central (12) de la rampe en question et de la "bavette" (13) d'engagement sur la même ; les deux derniers éléments cités étant pendant les phases de transport escamotables dans le gabarit en hauteur de la charge spécifique, est en mesure de conférer à la dite rampe, pour autant que la "garde au sol" choisie soit celle qui est en usage courant dans les mines, à savoir 300mm, une pente inférieur ou égale à 15, laquelle n'implique que la mise en oeuvre de moyens de halage de faible puissance, relativement à la charge manoeuvrée fer sur fer. 10. L'engin est aussi caractérisé par le fait que les deux vérins hydrauliques à double effet (30) déjà cités par la revendication 8 effectuent également, avec l'assistance de verrous (32, 33) judicieusement disposés manuellement dans des postes fixes disposés à cet effet, le déploiement de l'ensemble de la rampe en position active, et l'escamotage en position de transport (14) des éléments de la même rampe les plus extérieurs à la structure porteuse, c'est à dire l'élé- ment central (12) et la bavette d'engagement de la charge sur la rampe (13). 11. L'engin est aussi caractérisé par le fait que, quand les deux vérins hydrauliques à double effet (30), déjà cités aux revendications 8et 9 agissent par poussée sur l'élément central (12) de la rampe de halage alors qu'il est solidaire des sabots (31) d'appui au sol, l'ensemble ainsi constitué exerce sur le sol porteur la pression induite par la fraction du poids du véhicule mise aussi en suspension ; cela, dans le but d'assurer l'ancrage du véhicule au sol pendant que le treuil de halage (15) exerce à l'aide d'un mouflage (18), des tractions sur un mobile (35), afin de le faire cheminer vers l'entrée de la rampe, et de le faire s'engager sur celle-ci. 12. L'engin est aussi caractérisé par l'existence dans le dispositif général de manutention, et cela dans les positions géométriqes relatives illustrées par les figures let 2, d'une poulie (20), folle sur et le long de son axe de rotation, laquelle permet outre l'enrou'ezent correct du câble de traction (17) sur le tambour du treuil de halage, avec l'aide d'un large rouleau de contrain1;e (21) également fou sur son axe, le renvoi du dit cable aussi bien au dessus -du berceau de transport et de la rampe de halage déployée, qu'au dessous de ces derniers, en vue d'exercer sur le mobile à manoeuvrer les tractions nécessaires. Participant au même dispositif, des poulies (19) à gorge profonde et à grand angle d'ouverture, disposées à cet effet aux points convenables sur les différents éléments constituant la rampe de halage, permettent en outre d'effectuer bilatéralement, à brin simple, les renvois de cabre nécessaires à l'exercice sur la charge spécifique, alors qu'elle est encore sur le véhicule ou sur la rampe, des tractions dont le but est de faire cheminer cele-ci vers l'extérieur de l'engin.