Brevet FR2577275A1 — publié le 19860814

La presente invention concerne une machine cellulaire d'insufflation, en particulier pour des travaux de remblayage dans des mines et des tunnels, du genre comportant un moyeu tournant qui porte une série de cellules définies par leurs rayons et par une jante, et séparées axialement du carter fixe de la machine ; ce carter étant, de préférence, réalisé en deux moitiés séparées, dont l'une correspond à une face des cellules et comporte un orifice pour introduire les matériaux de remblayage dans les cellules, dans le sens de rotation de celles-ci, et un orifice d'arrivée d'air comprimé, correspondant à un orifice de sortie disposé-dans le carter en regard de l'orifice d'arrivée de l'air, pour faire passer les matériaux de remblayage dans une conduite d'insufflation ; la moitié précitée du carter comportant egalement de préférence plusieurs fentes d'évacuation d'air, qui font partie d'un système d'échappement ; l'orifice de sortie des matériaux de remblayage étant maintenu à la pression de l'air comprimé d'insufflation, et disposé-à une certaine distance-angulaire en aval de l'orifice d'arrivée d'air et en amont des fentes d'évacuation d'air, dans le sens de la rotation des cellules. On utilise des machines cellulaires d'insufflation pour des travaux souterrains dans les mines, en vue d'insuf- fler à sec des matériaux servant à constituer un barrage ou un remblayage complet ou partiel. Les cellules d'une telle machine, disposées dans une structure en roue ou en tambour, servent à introduire les matériaux de remblayage dans la conduite d'insufflation fixe, pour y assurer un débit continu d'air d'insufflation dans lequel les particules des maté- riaux de remblayage doivent étre constamment maintenues en suspension. Dans les machines cellulaires d'insufflation en forme de roue, la roue qui porte les cellules tourne autour d'un axe vertical, alors que, dans les machines en tambour, celui-ci tourne autour d'un axe central orienté à l'horizontale.Bien que l'invention s'applique également à des machines en tambour appropriées, on va en décrire ci-après un mode de réalisation correspondant à son principal domaine d'utilisation, qui est constitué par les machines cellulaires en forme de roue. I1 est nécessaire d'assurer par rapport à l'atmosphère l'étanchéité des cellules oA agit l'air comprimé d'insufflation, car les défauts d'étanchéité des cellules entraînent des pertes d'air d'insufflation, et donc une consommation excessive d'air comprimé. Mais par contre, il faut mettre à la pression atmosphérique les cavités internes des cellules qui arrivent en regard de l'orifice d'entrée des matériaux de remblayage, pour permettre l'introduction dans chaque cellule de ces matériaux, à partir de l'extérieur. I1 faut donc que la décompression des cellules constituant la roue se produise en amont de l'orifice d'entrée des matériaux de remblayage, notamment pour empêcher une projection d'air comprimé à travers les matériaux en cours d'introduction dans les cellules.C'est pourquoi les fentes d'évacuation d'air du système d'échappement sont disposées en amont de l'orifice d'entrée des matériaux, dans le sens de rotation de la roue formée par les cellules de la machine. A l'endroit de l'orifice de sortie, prévu dans le carter pour le départ des matériaux de remblayage débités par une machine dont les cellules forment une roue, il faut que les deux moitiés du carter soient pourvues d'orifices qui se correspondent. L'un de ces orifices sert à l'introduction de l'air comprimé dans chaque cellule, et l'autre orifice permet la sortie de l'air comprimé et des matériaux de remblayage contenus dans la cellule, et qu'il s'agit d'injecter dans la conduite d'insufflation. Pour assurer l'étanchéité du carter, on prévoit des joints disposés à l'endroit des moitiés fixes du carter et des bordures tournantes du moyeu et de la jante, pour protéger la roue à cellules, qui est d'une réalisation'onéreuse, contre l'effet inévitable d'usure par frottement. Cette usure se produit principalement entre les parties fixes et les parties tournantes, à cause des particules de matériaux de remblayage qui pénètrent dans les interstices d'étanchéité existant entre ces diverses parties.Dans ce but, on utilise en général des garnitures annulaires d'usure, disposées sur les faces frontales radiales du moyeu et de la jante. I1 est alors commode de soumettre~les joints à la pression de l'air comprimé d'insufflation, pour que la pression d'appui des joints sur les garnitures d'usure dépende de la pression de l'air d'insufflation. L'invention s'applique à une machine cellulaire d'insufflation en forme de roue d'un genre connu, telle que décrite plus haut. Le carter de cette machine est divisé en deux moitiés séparées par un plan radial. Ces deux moitiés du carter sont serrées l'une contre l'autre par un axe central, autour duquel tourne la roue formée par les cellules. Le mouvement de rotation de la roue est assuré par une couronne dentée, disposée en périphérie de la roue et coopérant avec un pignon du système d'entraînement de la machine d'insufflation. Il existe à l'intérieur du carter une surpression, dans la zone correspondant à l'orifice de sortie des matériaux de remblayage, par rapport à la zone d'entrée de ces matériaux, ou règne la pression atmosphérique. Et cette différence de pression tend à provoquer, d'une manière défavorable, un basculement du carter par rapport à l'axe fixe de rotation de la roue formée par les cellules. Or la différence de pression considérée est importante, car la pression d'insufflation peut être de trois à cinq fois supérieure à la pression atmosphérique. Les efforts ainsi subis par le carter sont donc considérables, en raison de l'importance des surfaces soumises à de telles pressions.Ces efforts se traduisent par des moments de basculement appliqués à la roue cellulaire, suivant l'axe médian de celle-ci. Il en résulte des déformations permanentes de cet axe, même s'il est réalisé dlune manière robuste, et une fatigue, voire une destruction, des joints et des roulements sur lesquels tourne le moyeu de la roue cellulaire. L'invention a pour but d'eviter les inconvénients que l'on vient d'exposer, dans une machine d'insufflation d'un genre connus en empêchant les effets de basculement par rapport à l'axe des cellules, de manière à réduire en conséquence l'usure de cette machine. L'invention permet d'obtenir ces résultats grâce au fait qu'elle est caractérisée principalement en ce que le secteur du carter qui se trouve en surpression, par rapport à l'orifice de sortie des matériaux de remblayage, porte une presse à mâchoires de serrage, sur une partie en arc partant des fentes d'évacuation de l'air et comprenant llorifice de sortie des matériaux de remblayage ; les mâchoires de serrage de cette presse étant agencées pour exercer un effort axial sur les deux moitiés du carter, à l'encontre de l'effort de séparation dA à la surpression ; ces deux mâchoires de serrage étant réglables dans le sens axial. La presse à mâchoires de serrage proposée par l'invention permet de maintenir ensemble les deux moitiés du carter, en exerçant sur celles-ci un effort de compression dans la région où le carter subit une surpression à cause de l'air comprimé d'insufflation. La presse à mâchoires de serrage agit ainsi extérieurement, à l'encontre des efforts internes qui tendent à séparer les deux moitiés du carter, pour les faire basculer par rapport à la roue cellulaire. Les couples antagonistes produits par la presse mâchoires de serrage suppriment donc les couples de basculement, ou les compensent dans l'ensemble, de manière à empêcher les basculements par rapport à l'axe des cellules. L'invention permet donc, d'une maniere avantageuse, de réduire, voire d'éviter complètement les efforts de basculement sur l'arbre de rotation, et les surcharges des roulements de la roue cellulaire, qui étaient jusqu'à présent responsables de l'usure d'une telle machine. Une autre particularité avantageuse de l'invention permettant une réalisation intéressante de la machine, est caractérisée en ce que la presse à mâchoires de serrage fonctionne comme une pince, dont les branches agissent sur les mâchoires par l'intermédiaire d'un mécanisme. Ainsi les branches de la pince de serrage permettent d'opérer avec un effort d'actionnement de faible valeur, et d'obtenir à l'endroit des mâchoires de serrage un effort de valeur appropriée, pour compenser les efforts de séparation subis par les deux moitiés du carter. Encore une autre particularité avantageuse de l'invention réside en ce que la machine comporte un système d'actionnement à air comprimé, pour commander les branches de la pince ; ce système d'actionnement -fonctionnant sous une pression d'air qui correspond à la pression de l'air d'insuffla tion agissant sur le carter de la machine, à l'endroit de la sortie des matériaux de remblayage, Ce mode de réalisation permet d'actionner la pince de serrage au moyen de l'air comprimé de la conduite d'insufflation, en exerçant un effort de serrage qui dépend de la pression d'insufflation sous laquelle opère la machine cellulaire. Enfin une autre particularité avantageuse de l'invention consiste en ce que les mâchoires de serrage de la presse agissent sur une bordure extérieure du secteur du carter, qui est disposé au-dessus de la jante. Le montage du dispositif proposé par l'invention sur la bordure extérieure du carter permet de réaliser l'invention sur des machines cellulaires d'insufflation qui existent déjà. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description d'un mode de réalisation préféré, présenté ci-après à titre d'exemple en référence à la figure unique annexées qui représente, en coupe axiale, une machine de remblayage pneumatique de type cellulaire, en forme de roue, conforme à l'invention. Un traîneau 1 porte l'ensemble de la machine qui est ainsi mobile sur le sol d'une galerie de mine, et qui com- porte un moteur (non représenté), un mécanisme d'entraînement, et un carter 2 pour le système tournant des cellules. Le carter 2 comporte une moitié supérieure 3 et une moitié inférieure 4. Les deux moitiés sont assemblées par serrage et contiennent un axe vertical 5, pourvu à son extrémité inférieure d'une collerette 6 qui est en appui contre le fond 7 d'un évidement du demi-carter inférieur 4. Le demi-carter supérieur 3 est serré au moyen d'un axe fileté 8, entrainé par une vis sans fin 9, et qui s'appuie par l'intermédiaire d'une collerette sur un élément annulaire 10 du carter,lorsque l'axe fileté s'enfonce en se vissant dans un écrou 11. Le demi-carter supérieur 3 présente en bas d'une trémie d'alimentation 13 une ouverture d'entrée 12 pour les ma fériaux de remblayage. En général, la trémie 13 est alimentée par un transporteur à mouvement continu, qui débite dans l'ouverture supérieure 14 de la trémie. Sensiblement à 1800 de la trémie 12, le carter 2 de la machine pneumatique comporte dans sa moitié supérieure 3 un orifice d'arrivée 15, par lequel l'air comprimé peut pénétrer dans le carter. A cet effet, l'air comprimé est amené par une canalisation 16 qui aboutit à un coude 17 raccordé une buse 18, qui débouche dans l'orifice d'entrée 15. La pression d'insufflation est indiquée à chaque instant par un manomètre 19. L'orifice d'insufflation 15 coïncide avec une ouverture de sortie 20, ménagée dans le demi-carter inférieur 4, pour faire passer les matériaux de remblayage pneumatique dans un coude de liaison 21 d'une canalisation d'insufflation, disposée en aval du raccord 22. Sur l'axe 5 sont montées les bagues fixes de deux paliers à roulement 23,24, sur lesquels tourne le moyeu 25 de la roue à cellules 26. Les cellules sont limitées par des rayons radiaux du moyeu et de la jante 27. Les faces frontales du moyeu portent des pièces d'usure annulaires 28,29, qui tournent avec le moyeu et les cellules. Les faces frontales de la jante sont également garnies de ces pièces d'usure re annulaires. Des joints annulaires d'étanchéité, dont on a seulement représenté quelques uns tels que 30 et 31, sont prévus à l'endroit des faces frontales des pièces annulaires d'usure 28,29, et des faces frontales correspondantes des demi-carters 3,4. Une presse à mâchoires 33 est prévue, à l'endroit d'un secteur 32 du carter, situé à l'opposé de l'ouverture d'entrée 12 des matériaux de remblayage. Ce secteur 32 du carter porte des fentes d'évacuation d'air (non représentées) d'un système d'échappement, et comprend l'ouverture de sortie 20. Les mâchoires 34,35 de la presse 33 agissent axialement sur les deux moitiés 3,4, du carter, à l'encontre de l'effort de séparation dli à la surpression d'air. Les deux mâchoires de serrage 34,35, sont réglables dans le sens axial. A cet effet, la presse 33 qui commande les deux m choi- res 34,35, comporte un mécanisme constitué par deux branches en ciseaux 35a, 36, articulées sur une console 37 du carter 38 de la presse, et par deux biellettes de liaison 39,40, articulées du coté intérieur sur les mâchoires de serrage 34,35. Un vérin à soufflets 40a, mo,té entre les faces internes opposées 41,42, des branches articulées 35a, 36, per met d'agir sur les mâchoires de serrage 34,35, pour les faire pivoter vers l'intérieur sur leurs points d'articulation 43,44, fixés à la partie annulaire externe du carter, afin d'assurer un effet de serrage direct sur une bride 45,46 du secteur précité du carter, associée à chaque mâchoire. Le carter 38 de la presse est relié par une patte 47 à une patte 48 du carter de la machine. En fonctionnement, l'arbre d'entraînement de la machine d'insufflation fait tourner un pignon 49 en prise sur une couronne dentée 50, disposée en périphérie sur le moyeu 27 des cellules. En agissant sur une vanne d'arrêt au moyen du levier de manoeuvre 51, on permet à l'air d'insufflation de sortir de la canalisation d'arrivée 16, et de passer successivement à travers- chacune des cellules qui se trouve endessous de l'orifice d'entrée 15, et au-dessus de l'orifice de sortie 20 du boltier. Ce faisant, le contenu de chaque cellule se trouve entraîné par le courant d'air comprimé qui arrive par la canalisation 16 et sort par le coude 21,pour aboutir dans la canalisation d'insufflation, disposée à la suite.En faisant tourner les cellules, on assure leur rem plissage à tour de rôle par la trémie 13, et les cellules ainsi remplies se trouvent amenées en position sous l'orifice d'insufflation 15 et au-dessus de l'orifice de sortie 20; les cellules une fois ainsi vidées arrivent ensuite en re- gard des fentes d'évacuation de l'air comprimé (non représenté tées), qui font partie du système d'échappement. Après cette chute de pression, les cellules se trouvent à la pression ambiante, pour venir à nouveau en-dessous de la trémie 13. Le vérin à soufflets 40a est alimenté en air comprimé provenant de la canalisation d'arrivée 16. Sous l'effet de cette pression, le vérin exerce sur les bras articulés en ciseaux 35a, 36, un effort d'écartement qui dépend de la pression de l'air comprimé, et qui est transmis par le mécanisme ami mâchoires 34,35. Celles-ci produisent par conséquent sur les bordures extérieures 45,46, du carter 2 un effort de serrage qui dépend de la pression de l'air d'in- sufflation, pour maintenir ensemble les deux moitiés du carter dans la zone du secteur précité. Ceci a pour effet des pécher un basculement du carter de la machine par rapport à l'axe 5. A la place du vérin à soufflets à air comprimé 40a, on peut aussi prévoir un vérin à vis, actionné à la main ou par un moteur. REVENDICATIONS 1. Machine cellulaire d'insufflation, en particulier pour les travaux de remblayage dans des mines et des tunnels, comportant un moyeu tournant qui porte une série de cellules définies par leurs rayons et par une jante, et séparées axialement du carter fixe de la machine ; ce carter étant de préférence réalisé en deux moitiés séparées, dont l'une correspond à une face des cellules et comporte un orifice pour introduire les matériaux de remblayage dans les cellules, dans le sens de rotation de celles-ci, et un orifice d'arrivée d'air comprimé, correspondant à un orifice de sortie disposé dans le carter en regard de l'orifice d'arrivée de l'air, pour faire passer les matériaux de remblayage dans une conduite d'insufflation ; la moitié précitée du carter comportant également, de préférence, plusieurs fentes d'évacuation d'air, qui font partie d'un système-d'échappement ; l'orifice de sortie des matériaux de remblayage étant maintenu à la pression de l'air comprimé d'insufflation, et disposé à une certaine distance angulaire en aval de l'orifice d'arrivée d'air et en amont des fentes d'évacuation d'air, dans le sens de la rotation des cellules ; cette machine étant caractérisée en ce que le secteur (32) du carter qui se trouve en surpression, par rapport à l'orifice de sortie (12) des ma tériaux de remblayage, porte une presse (33) à mâchoires de serrage, sur une partie en arc partant des fentes d'évacuation de l'air et comprenant l'orifice de sortie (12) des ma tériaux de remblayage ; les mâchoires de serrage (34,35) de cette presse étant agencées pour exercer un effort axial sur les deux moitiés (3,4) du carter, à l'encontre de l'effort de séparation dû à la surpression Z ces deux mâchoires de serrage (34,35) étant réglables dans le sens axial. 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la presse (33) à mâchoires de serrage fonctionne com me une pince, dont les branches (35a,36j agissent sur les mâchoires (34,35) par l'intermédiaire d'un mécanisme (39,40). 3, Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, ca ractérisée en ce qu'elle comporte un système d'actionnement à air comprimé (40a à 42), pour commander les branches (35a, 36) de la pince ; ce système d'actionnement fonctionnant sous une pression d'air qui correspond à la pression de l'air d'insufflation agissant sur le carter (2) de la machine, à l'endroit de la sortie des matériaux de remblayage. 4. Machine selon l'une- des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les mâchoires de serrage (34,35) de la presse (33) agissent sur une bordure extérieure (45,46) du secteur du carter, qui est disposé au-dessus de la jante(27).