Brevet FR2558524A1 — publié le 19850726

L'invention est relative aux pics de taille pour minéraux et à des ensembles comportant ces pics pour les travaux miniers, par exemple pour l'abattage ou la taille de charbon. Dans les travaux miniers, il est souvent souhaitable d'utiliser une projection ou une pulvérisation de fluide au voisinage du front de taille pour limiter la diffusion de la poussière et/ou pour le refroidissement. Bien enten- du, il est souhaitable que le fluide soit projeté le plus tO près possible de la zone de taille pour être efficace et, dans ce but, on a proposé de diriger un écoulement d'eau à travers un passage qui traverse le pic, à partir d'une entrée située sur la face arrière du pic pour s'étendre jusquâ sa pointe de taille. L'eau est délivrée, à partir d'une conduite d'alimentation, dans une tête de coupe qui supporte un certain nombre de pics, un élément tubulaire du type à enfichage étant monté sur la tête de coupe pour chaque pic lors du montage de celui-ci. Les fuites à travers le dispositif de montage peuvent constituer une difficulté, car il est certain que, dans les conditions difficiles et sales qui se rencontrent ha- bituellement dans les travaux miniers, il est difficile d'obtenir et de maintenir des tolérances étroites. Selon un premier aspect de l'invention, il est pro- posé un ensemble à pic qui comporte un pic de taille et des moyens de support pour ledit pic présentant une ouver- ture dans laquelle est reçue la queue du pic, des passages étant prévus dans lesdits moyens de support et dans le pic pour le passage du fluide vers une ouverture qui est adjacente à la pointe de taille du pic, des moyens de liai- son étant prévus entre lesdits passages des moyens de sup- port et le pic et comportant un élément tubulaire qui est reçu dans des moyens d'étanchéité de manière à pouvoir s'a- dapter au déplacement entre les passages reliés, lesdits moyens d'étanchéité comportant un manchon dans une zone ex- trême de l'un desdits passages et présentant une face inté- rieure coopérant avec une extrémité de l'élément tubulaire et une face extérieure qui est soumise à la pression d'ali- mentation régnant dans ladite zone extrême du passage, de manière à contribuer à l'étanchéité entre la périphérie ex- térieure de l'élément tubulaire et ladite zone extrême. De préférence, l'application de la pression du flui- de sur la face extérieure du manchon est obtenue en ména- geant un espace annulaire autour de l'ouverture du manchon dans le passage adjacent de fluide. Avantageusement, des manchons d'étanchéité sont pre- vus dans les zones extrêmes terminales desdits passages à la fois dans les moyens de support et dans le pic, chacun d'eux présentant une face extérieure qui est soumise à la pression du fluide d'alimentation pour coopérer respective- ment avec les extrémités d'un élément tubulaire séparé de liaison. Les manchons d'étanchéité, toutefois, n'ont pas besoin d'avoir des formes correspondantes. Des fuites dans le dispositif de liaison à un passa- ge dans un pic de taille peuvent également se produire en raison des mouvements entre le pic et ses moyens de sup- port, par exemple si la queue habituelle du pic, si elle ne comporte pas un cône de montage, ne s'adapte pas exac- tement dans sa rainure de montage, et, dans tous les cas, si un jeu se produit en cours d'utilisation. Par consé- quent, le pic de taille n'est pas fixé rigidement à la tê- te de coupe et le mode de branchement de l'alimentation de fluide doit permettre un mouvement appréciable du pic par rapport à ses moyens de montage. Selon un second aspect de la présente invention, il est proposé un ensemble à pic comportant un pic de taille et des moyens de montage et de support pour ledit pic qui comportent une ouverture recevant la queue du pic, des pas- sages étant prévus dans lesdits moyens de support et dans le pic de taille pour délivrer le fluide à une ouverture adjacente à la pointe de taille du pic, des moyens de liai- son étant prévus entre lesdits passages des moyens de sup- port et du pic et comprenant un élément tubulaire qui pré- sente des extrémités opposées de dimensions externes, en section droite, plus grandes que celles d'une zone inter- médiaire située entre lesdites extrémités, des moyens d'é- tanchéité étant prévus au voisinage des extrémités des pas- sages du pic et des moyens de support pour coopérer, avec lesdites extrémités de dimensions plus grandes de l'élément tubulaire de manière à permettre des mouvements de pivote- ment desdites deux extrémités et des mouvements alternatifs d'au moins l'une desdites extrémités au contact des faces desdits moyens d'étanchéité, de manière à pouvoir s'adapter à un défaut d'alignement entre les passages reliés. De préférence, lesdites extrémités de dimensions plus grandes de l'élément tubulaire sont en forme de partie de sphère. De préférence encore, les moyens d'étanchéité coo- pèrent avec lesdites extrémités de dimensions plus grandes de manière à empêcher un mouvement axial relatif par rap- port à celles-ci, les moyens d'étanchéité de l'un desdits passages présentant une résistance audit mouvement axial plus faible pour permettre des mouvements de va-et-vient en cours de fonctionnement et pendant la venue en coopération et hors de coopération par glissement de l'élément tubulai- re avec ceux-ci. L'invention concerne également des moyens d'étanchéi- té à utiliser dans l'ensemble à pic du type ci-dessus, ain- si que des pics de taille et des moyens de support des pics équipés de tels moyens d'étanchéité. On comprendra bien l'invention à la lecture de la des- cription qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une vue partielle en coupe suivant la li- gne I-I de la Fig. 2 du dispositif de liaison pour l'écou- lement du fluide entre un pic de taille et ses moyens de support dans un ensemble selon l'invention; Fig. 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la Fig. 1; Fig. 3 est une vue analogue à la Fig. 1 et relative à une variante de réalisation; et Fig. 4 illustre schématiquement le dispositif de liai- son pour l'écoulement du fluide selon une variante de réa- lisation de l'ensemble selon l'invention. La Fig. 1 montre une partie d'un ensemble à pics dans lequel une queue 2 d'un pic de taille est reçue dans une rainure 4 d'un boîtier de pic 6 d'une tête 8 de taille ou de coupe qui est équipée d'un certain nombre de tels boî- tiers et pics. Chaque pic est traversé par un passage 10 d'écoulement du fluide, depuis l'extrémité arrière de sa queue jusqu'à au moins une ouverture (non représentée) ad- jacente au bord ou à la pointe de taille du pic, par exem- ple comme représenté dans le brevet britannique 1 006 819. De l'eau est délivrée à tous les pics à travers des condui- tes 12 ménagées dans la tête de coupe 8 et, en raison de la difficulté pour obtenir un joint adéquat entre la queue 2 du pic et sa rainure 4 de réception dans la tête 8, un dis- positif de liaison et d'étanchéité relie chaque passage 10 à sa conduite d'alimentation 12, comme décrit ci-après. Le dispositif de liaison comporte une pièce tubulai- re 14, par exemple à base de caoutchouc dur, introduite dans des manchons élastiques d'étanchéité 16, 18 logés dans des contre-alésages 20, 22 pratiqués dans les extrémités adja- centes du passage 10 et de la conduite 12 de la tête 8. La pièce tubulaire 14 présente une partie principale cylindri- que 24 située entre deux parties terminales 26, 28 en for- me de partie de sphère, qui présentent, en coupe transver- sale, une plus grande dimension que la partie intermédiai- re 24 et qui coopèrent avec les manchons d'étanchéité 16, 18 de manière étanche au fluide. Le manchon 16 assurant l'étanchéité au niveau du pas- sage 10 est maintenu dans son contre-alésage 20 par un élé- ment de butée amovible constitué par un anneau élastique fendu 30 et il comporte une partie terminale inférieure 32, de plus grand diamètre extérieur, qui porte contre la sur- face intérieure du contre-alésage 20, ainsi qu'une partie intermédiaire 34, de plus faible diamètre extérieur, qui dé- finit un espace annulaire 36 avec cette surface intérieure. Entre le manchon 16 et l'extrémité intérieure du contre- alésage 20, une pluralité de cavités ou canaux 38, pratiqués dans l'extrémité supérieure 40 du manchon, analogue à l'ex- trémité inférieure 32, relient circulairement l'espace annu- laire 36 avec le passage 10 du pic. Le manchon 16 présente un alésage intérieur lisse 42 de section droite légèrement inférieure à celle de la tête élargie associée 26 de la pièce de liaison 14. Immédiate- ment au voisinage de la tête 26 de la pièce de liaison 14, 2558524- un espace annulaire 48 existe entre la zone de liaison de la tête 26 avec la partie intermédiaire 24 et la surface intérieure de l'alésage 42 du manchon 16, Au voisinage de l'extrémitë extérieure du manchon 16, deux nervures annu- laires élastiques 50 de positionnement peuvent être pré- vues pour coopérer légèrement avec la partie intermédiaire 24 de la piece de liaison 14 et, ainsi, empêcher la péné- tration de débris ou analogues. L'espace 36 coïncide axia- lement avec ila tête 26 1.0 Le manchon 18 d'étanchéité de la tête 8 est relié à une garniture iiétallique 52 qui est vissée dans le contre- alésage 22. Le manchon 18 présente une cavité 58 de forme en partie de sphère, dans laquelle est reçue de manière étanche la tête élargie associée 28 de la pièce de liaison ' 14, un espace annulaire 60 étant ménagé entre le manchon 18 et la pièce de liaison 14 du cOté extérieur par rapport à la tête élargie 28. Un autre espace annulaire 62 est ména- gé entre la partie intermédiaire du manchon 18 et la gar- niture 52, autour de la tête élargie 28 et dans la zone de celle-ci. Un rebord extérieur 64 du manchon 18 réalise l'é- tanchéitâ de i'extrémité extérieure de l'espace annulaire 62, tandis que l'autre extrémité de cet espace annulaire communique avec la conduite 12 de la tête 8 à travers des ouvertures 66 réparties à la périphérie de l'extrémité in- têrieure du manchon 18. Quand un pic de taille doit être inséré dans un bol-- tier, la pièce de liaison 14 est glissée dans le manchon d'étanchéité 18 de la tête pour le positionnement de la tê- te élargie 28 dans la cavité 58 du manchon, cette mise en place initiale étant facilitée par un chanfrein d'entrée du manchon. Quand le pic est glissé dans la rainure 4 du boltier 6, l'extrémité saillante de la pièce de liaison 14 esL guidée par un chanfrein d'entrée 72 du manchon 16 pour pouvoir pénétrer dans celui-ci, et la tête élargie 26 est freçue dans ce manchon en le déformant légèrement, comme re- présenté. Dans certains cas, on peut pratiquer des cavités ou des gorges dans les deux manchons d'étanchéité 16, 18 pour recevoir les parties terminales élargies 256 28 de la pièce de liaison 14. Ces cavités ou gorges constituent des profils annulaires creux préformés de réception, Quand la tête de taille 8 est en fonctionnement, l'eau sous pression traverse les conduites 12 pour parve- nir aux passages 10 des pics. Dans chaque dispositif de liaison, l'eau pénètre également dans les deux espaces an- nulaires 36, 62, de sorte que sa pression participe à l'é- tanchéité des manchons 16, 18 contre les têtes élargies respectives 26, 28 de la pièce de liaison 14. Tout défaut d'alignement et tout mouvement du pic de taille par rapport à son bottier 6, par exemple en raison des effets combinés de l'usure et des vibrations, provoquent un mouvement du pic par rapport à la tête, mais un mouvement appréciable peut se produire sans affecter l'efficacité de l'étanchéi- té. Ainsi, la pièce de liaison 14 peut pivoter obliquement autour de l'une ou l'autre des parties élargies 26, 28 en forme de partie de sphère tout en maintenant un interface d'étanchéité constant. De plus, grâce à la présence des espaces annulaires 48, 60, situés vers l'extérieur par rap- port aux têtes élargies 26, 28, un certain déplacement.... axial du tube 14 est possible sans affecter l'étanchéité. Les manchons peuvent se déformer radialement, notamment grâ- ce aux espaces 48, 62. La Fig. 3 montre quelques modifications possibles de l'ensemble des Figs. 1 et 2. Un manchon 78 d'étanchéité de la tète de taille 8 coopère, de manière similaire, avec une garniture métallique vissée 52, mais, dans ce cas, le manchon 78 ne ménage pas un espace annulaire périphérique soumis à la pression du fluide autour de la tête élargie 28 de la pièce de connexion 14. De plus, il n'existe pas d'es- pace annulaire entre le manchon 78 et la pièce de connexion 14, mais la cavité 58 du manchon rejoint directement le chanfrein extreême d'entrée 70, de sorte que la pièce de - connexion 14 ne peut pas avoir de mouvement axial mais peut seulement pivoter autour de la tête 28 sans que l'étanch i- té avec le manchon soit affectée. A son autre extrémité, la pièce de connexion 14 pré- sente une tête élargie 76 constituée par une collerette 76a en matériau différent, par exemple en métal ou en matière plastique, dont la friction est moindre avec le manchon 16 en caoutchouc.De plus, l'extrémité extérieure de l'espace annulaire 36 qui entoure le manchon 16 d'étanchéité du pic est fermée par une bague métallique extérieure 80 liée au manchont cette bague permettant au manchon 16 d'être fixé dans le contre-alésage 20 du pic. L'agencement de la Fig. 3 est particulièrement appro- prié pour une utilisation avec des pics qui sont agencés pour pouvoir tourner autour de l'axe longitudinal de la queue 2, en fonctionnement, mais les caractéristiques in- dividuelles peuvent être appliquées à d'autres formes d'en- sembles à pics. Il est bien connu de l'homme de l'art qu'un certain nombre de configurations différentes ont été utilisées pour tenir les pics de taille; on comprendra donc, sans illus- tration détaillée, que la présente invention est applica- ble, d'une manière générale, à un agencement dans lequel le pic est monté dans un alésage de forme quelconque des moyens de montage et de support qui présentent un passage pour délivrer du fluide au pic. Un agencement différent de ceux qui ont été décrits en détail précédemment est illus- tré schématiquement à la Fig. 4. Sur cette Figure on a re- présenté l'un seulement 6a de boîtiers de pic montés à la périphérie d'un tambour de taille 8a qui présente des conduites 12 pour délivrer du fluide aux pics 2.La rainu- re 4 pratiquée dans le boîtier 6a pour recevoir le pic se termine, dans ce cas, à quelque distance de l'interface en- tre le boîtier 6a et le tambour 8a, un passage de liaison 12a étant prévu entre le tambour et la rainure. Les moyens de liaison et d'étanchéité, qui sont prévus entre la con- duite 12a et le passage 10, peuvent être identiques à l'un ou l'autre de ceux qui ont été décrits précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux mo- des de réalisation qui ont été décrits. Par exemple, il est possible d'utiliser une pièce tubulaire de connexion qui constitue un prolongement d'une seule pièce avec la queue du pic ou avec ses moyens de support. Dans un tel agencement, la pièce de liaison peut également coopérer avec des moyens d'étanchéité qui sont assistés, en fonc- 1ionnement, par la pression du fluide, Il est également possibie, bien entendu, d'utiliser une pièce de connexion séparée avec toute autre forme de moyens d'étanchéité à son extrémité opposée. On comprendra qu'il n'est pas néces- saire de ménager une chambre annulaire périphérique de pres- sion autour de la paroi cylindrique extérieure d'un manchon d'étanchéité pour maintenir ou renforcer l'étanchéité à l'aide de la pression du fluide. REVENDICAT IONS 1) Ensemble à pic comportant un pic de taille (2) et des moyens de support et de maintien (6,8; 6a, 8a) pour ledit pic, lesdits moyens présentant une ouverture (4) de réception d'une queue du pic, des passages (12, 10; 12, 12a, 10) étant ménagés dans lesdits moyens de support et dans le pic pour la fourniture de fluide à une ouverture adjacente à la pointe de taille du pic, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (14) de liaison entre les- dits passages des moyens de support et le pic,ces moyens de liaison comprenant un élément tubulaire (14) qui est re- çu dans des moyens d'étanchéité (16, 18; 16, 78) de maniè- re à s'adapter aux déplacements entre les passages reliés, lesdits moyens d'étanchéité comportant un manchon dans une zone extrême de l'un desdits passages et présentant une fa- ce intérieure qui coopère avec une extrémité (26, 28; 76a, 28) de l'élément tubulaire (14) et une face extérieure qui est soumise à la pression d'alimentation du fluide dans la- dite zone extrême du passage, de manière à participer à l'é- tanchéité de la périphérie extérieure de l'élément tubulai- re (14) avec ledit manchon. 2) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des manchons d'étanchéité respec- tifs aux extrémités des deux passages, lesdits manchons co- operant avec les extrémités opposées de l'élément tubulai- re (14). 3) Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'un espace annulaire (36, 62; 36) est soumis à la pression du fluide d'alimentation et est prévu autour dudit manchon ou autour d'au moins un man- chon. 4) Ensemble selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire (14) présente au moins une partie extrême élargie (26, 28; 76a, 28) coïncidant axia- ement avec ledit- ou lesdits espaces annulaires, 5) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit manchon ou au moins un manchon com- porte au moins un élément périphérique élastique (50) pour coopérer avec les moyens de liaison. (14) dans une zone in- termédiaire au-delà de l'extrémité élargie qui est reçue de manière étanche dans le manchon. -6) Ensemble selon l'une des revendications 3 à 5, ca- ractérisé par le fait que ledit manchon ou au moins un manchon est monté de manière étanche au voisinage d'une fa- ce terminale dans laquelle son passage associé débouche et présente un espace annulaire qui communique avec la pres- sion du fluide à travers une ouverture (38, 66) pratiquée à l'extrémité du manchon qui est éloignée de ladite face extrême. 7) Ensemble selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que ledit manchon ou au moins un manchon se présente sous la forme d'un élément élasti- que relié à un élément rigide (52; 80, 52) qui l'entoure et par lequel il est fixé à son passage associé. 8) Ensemble selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'élément rigide coopère par vissage avec le passage associé. 9) Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ledit manchon ou au moins un manchon est maintenu dans son passage associé par un élé- ment de butée amovible (30). 10) Ensemble selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire (14) est déplaçable angulairement vers des positions obliques par rapport audit manchon ou à au moins un manchon tout en maintenant une relation d'étanchéité avec celui-ci. 11) Ensemble selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire (14) est déplaçable axialement dans ledit manchon ou dans au moins un manchon tout en maintenant une relation d'étan- chéité avec celui-ci. 12) Ensemble à pic comportant un pic de taille (2) et des moyens de support et de maintien (6, 8; 6a, 8a) pour ledit manchon, lesdits moyens présentant une ouvertu- re (4) de réception d'une queue du pic, des passages (12, il ; 12, 12a, 10) étant ménagés dans lesdits moyens de sup- port et de maintien et dans ledit pic (2) pour la fourni- ture de fluide à une ouverture adjacente à la pointe de taille du pic, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de connexion (14) entre lesdits passages prati- qués dans les moyens de support et de maintien et dans le pic, lesdits moyens de liaison comportant un élément tubu- laire qui présente des extrémités opposées (26, 28; 76a, 28), aui, en section transversale, sont plus grandes qu'- une partie intermédiaire (24) de l'élément tubulaire (14) entre lesdites extrémités, et des moyens d'étanchéité (16, 18; 16, 78) au voisinage des extrémités des passages pra- tiqués dans les moyens de support et de maintien et dans le pic, ces moyens d'étanchéité coopérant avec lesdites extrémités élargies des moyens de liaison (14) de manière à permettre des mouvements de pivotement desdites extré- mités et des mouvements de va-et-vient d'au moins l'une desdites extrémités sur des faces de contact desdits mo- yens d'étanchéité, de manière à s'adapter à un défaut d'a- lignement entre les passages reliés. 13) Ensemble selon la revendication 12, caractérisé par le fait que lesdites extrémités plus grandes de l'élé- ment tubulaire (14) sont en forme de partie de sphère. 14) Ensemble selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que le pic peut tourner au- tour de l'axe longitudinal de sa queue. ) Ensemble selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que l'une au moins desdites extré- mités de l'élément tubulaire présente une surface extérieu- re à faible coefficient de frottement. 16) Ensemble selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait que les moyens d'étanchéité coopè- rent avec lesdites extrémités plus grandes de l'élément tubulaire (14) de manière à empêcher un mouvement axial relatif de celles-ci, les moyens d'étanchéité pour au moins l'une desdites extrémités présentant une résistance plus faible audit mouvement axial que l'autre extrémité pour permettre des mouvements de va-et-vient en fonctionnement et une venue en coopération et hors de coopération par glissement de l'élément tubulaire (14) par rapport aux mo- yens d'étanchéité. 17) Ensemble selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait que l'un au moins desdits mo- yens d'étanchéité se présente sous la forme d'un manchon qui peut se déformer radialement sous l'effet de l'extré- mité associée de l'élément tubulaire (14) quand il coo- père avec celle-ci. 18) Ensemble selon la revendication 17, caractérisé par le fait qu'un espace annulaire entoure au moins un man- chon pour permettre un déplacement latéral de celui-ci et de l'extrémité associée de l'élément tubulaire. 19) Ensemble selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisé par le fait qu'au moins l'un desdits moyens d'étanchéité présente un profil annulaire creux préformé de réception de l'extrémité associée de l'élément tubulai- re.