Brevet FR2609497A1 — publié le 19880715

La présente invention concerne les exploitations minières dans lesquelles on utilise des jets de liquide et a notamment pour objet des monitors hydrauliques à deux canons et à action impulsionnelle. L'invention peut être utilisée dans l'industrie minière et dans la construction d'ouvrages hydrotechniques pour détruire des roches et des matériaux par des jets pulsatoires d'eau sans élever la pression de l'impulsion et peut également s'appliquer à l'industrie énergétique pour le nettoyage des éléments thermoénergétiques des chaudières. On connaît un monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle (certificat d'auteur d'U.R.S.S., nc 96 26 11, 1982, comportant un corps à l'intérieur duquel est logé un interrupteur du courant de liquide, constitué par deux pistons, disposés coaxialement au corps, accouplés par une tige avec possibilité d'effectuer un déplacement axial, des premier et second canons étant pourvus d'ajutages, des première et seconde conduites d'évacuation, liées, chacune, à un canon muni d'un ajutage, une conduite d'amenée, des premier et second tubes, des première et seconde chambres à air, mises en communication avec des première et seconde enceintes formées entre les pistons, les parois du corps et les première et seconde chambres à air et raccordées à l'aide des premier et second tubes aux première et seconde conduites d'évacuation respectivement et une conduite pourvue d'une soupape mettant en communication les première et seconde enceintes avec l'atmosphère. Deux sièges sont montés à l'intérieur du corps, coaxialement à celui-ci. L'espace formé entre les sièges et les parois du corps, est relié à la conduite d'amenée tandis que les espaces formés par les sièges, les parois du corps, les première et seconde chambres à air, renfer- ment les pistons. Des articulations, ayant des chambres, sont montées sur le corps. Certaines de ces chambres sont reliées aux première et seconde conduites d'évacuation et aux espaces formés par les sièges, les parois du corps et les première et seconde chambres à air, tandis que les autres chambres sont reliées aux première et seconde enceintes et raccordées par l'intermédiaire des premier et second tubes aux première et seconde conduites d'évacua- tion, respectivement. La présence de l'espace délimité par les sièges et les parois du corps ainsi que la présence de l'espace entre les sièges, les parois du corps et les pistons entraînent l'augmentation de l'encombrement et de la masse de l'interrupteur de courant par suite d'une grande dimension de la tige, ce qui conduit à l'augmentation des forces d'inertie engendrées pendant son déplacement, à la diminution de la vitesse de déplacement de l'interrupteur de courant, à la baisse de la fréquence des pulsations de pression de liquide dans les canons, pourvus des ajutages, et, par conséquent, à une baisse de l'efficacité de l'abattage hydraulique. On s'est donc proposé de mettre au point un monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle, dont la conception permettrait d'utiliser l'espace formé entre les sièges et les parois du corps, et l'espace formé entre les sièges, les pistons et les parois du corps, en vue de former un trajet plus court du courant de liquide se dirigeant depuis la conduite d'amenée vers les canons avec ajutages et d'assurer, par cela même, la réduction des dimensions et de la masse de l'interrupteur de courant et la diminution des forces d'inertie, engendrées pendant son déplacement, l'élévation de la vitesse de déplacement de l'interrupteur de courant, l'augmentation de la fréquence des pulsations de la pression de liquide dans les conduites d'évacuation et dans les canons, et par conséquent, l'élévation de l'efficacité de l'abattage hydraulique. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle comportant un corps à l'intérieur duquel est monté un interrupteur du courant de liquide constitué par deux pistons disposés coaxialement au corps, accouplés par une tige avec possibilité d'effectuer un déplacement axial, des premier et second canons étant munis d'ajutages, des première et seconde conduites d'évacuation reliées chacune, à un canon pourvu d'un ajutage, une conduite d'amenée, des premier et second tubes, des première et secondes chambres à air, mises en communication avec les première et seconde enceintes, formées entre les pistons, les parois du corps et les première et seconde chambres à air et raccordées par des premier et second tubes avec des première et seconde conduites d'évacuation, respectivement, les première et seconde enceintes étant reliées, à travers une soupape, à l'atmosphère, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une cloison ayant un orifice axial montée dans le corps entre les pistons, coaxialement au corps de manière à former des troisième et quatrième enceintes, en ce que l'orifice axial est mis en communication avec la cloison par une conduite d'amenée et que les première et seconde chambres sont pratiquées dans le corps de la cloison avec des entrées disposées sur des faces opposées de la cloison dont des parties font office des sièges, et en communica- cation avec les troisième et quatrième enceintes, et en ce que les sorties des première et seconde chambres sont reliées aux première et seconde conduites d'évacuation, respectivement, reliées à la cloison. Ce mode de réalisation du monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle assure l'augmentation de l'efficacité de l'abattage hydraulique ainsi que l'amélioration de la fiabilité de fonctionnement grâce à la réduction des charges dynamiques, autrement dit à la réduction de la masse de l'interrupteur de courant. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle, selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, selon l'invention. Le monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle faisant l'objet de l'invention comporte un corps 1 (figure 1) à l'intérieur duquel est monté un interrupteur de courant de liquide 2 (dans ce cas, on utilise de l'eau), constitué par des pistons 3 et 4, accouplés par une tige 5, des conduites d'évacuation 6 et 7, reliées à des canons 8 et 9 munis d'ajutages et une conduite d'amenée 10 (figure 2). Des enceintes 11 (figure 1) et 12 sont formées entre les pistons 3 et 4, par les parois du corps et les chambres à air 13 et 14 et reliées respectivement tant avec les chambres à air 13 et 14 qu'avec les conduites d'évacuation 7 et 6 à travers des tubes 15 et 16. Les chambres à air 13 et 14 sont remplies d'un gaz comprimé. Une cloison 17 avec un orifice axial 18 est montée à l'intérieur du corps i entre les pistons 3 et 4, coaxialement au corps 1, autrement dit, l'axe longi- tudinal 19 de la cloison 17 coïncide avec l'axe longitu- dinal 20 du corps 1. Les conduites d'évacuation 6 et 7 et la conduite d'amenée 10 (figure 2) sont raccordées à la cloison 17. Des chambres 21 et 22 sont pratiquées dans le corps de la cloison 17 (figure 1). Leurs entrées 23 et 24 sont disposées sur les faces opposées 25 et 26 de la cloison 17 tandis que leurs sorties 27 et 28 sont raccordées aux conduites d'évacuation 7 et 6. Des parties 2609497 des faces 25 et 26 de la cloison 17 forment des sièges 29 et 30. La cloison est disposée entre les pistons 3, 4 de manière qu'elle forme des enceintes 31, 32. Les enceintes 31 et 32 sont formées par les parois du corps 1, les faces 25, 26 de la cloison 17 et les pistons 3 et 4, respectivement. Les entrées 23, 24 des chambres 21, 22 sont mises en communication avec les enceintes 31, 32. En outre, les enceintes 11 et 12 sont en communication avec les chambres à air 13 et 14 par l'intermédiaire de diaphragmes 33 et 34, qui s'appuient sur des grilles 35 et 36. L'une des enceintes, par exemple, l'enceinte 11, est reliée, à travers la conduite 37 et une soupape 37', à l'atmosphère. Les canons 8, 9, pourvus d'ajutages, sont équipés d'articulations 38 et 39. Le corps 1 est, dans ce cas, monté sur un cadre 40 (figure 2). L'étanchéité de tous les assemblages est assurée à l'aide d'anneaux d'étanchéité 41 (figure 1). Les chambres à air 13, 14 sont fixées sur le corps 1 à l'aide d'éléments 42. Le monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle fonctionne de la manière suivante. Lorsque la soupape 37' est ouverte et que les pistons 3 et 4 avec la tige 5 de l'interrupteur de courant 2 se trouvent à la position extrême près du siège 30, la conduite 6 d'évacuation avec le canon 8 portant un ajutage se ferme et l'accès de l'eau dans la conduite d'évacuation 7 avec le canon 9 pourvu d'un ajutage s'ouvre. A ce moment, l'eau arrivée de la conduite d'amenée 10 (figure 2) remplit l'enceinte de l'orifice axial 18, passe à travers la fente formée entre le siège 29 (figure 1) et le piston 3, parvient dans l'enceinte 31, et ensuite, arrive à travers l'entrée 23 du côté de la face 25 de la cloison 17, dans la chambre 21 et parvient à travers la sortie 27 de la chambre 21 dans la conduite d'évacuation 7 pour se diriger de celle-ci, à travers l'articulation 39, vers le canon 9 avec ajutage par o elle s'échappe à l'atmosphère vers un objet à détruire. En outre, l'eau arrivée de la conduite d'évacuation 7 à travers le tube 15, remplit l'enceinte 11 mais dès que la soupape 37' s'ouvre, la pression dans cette enceinte devient voisine de la pression atmosphérique. La pression dans l'enceinte 12 est la même car la conduite d'évacua- tion 6 avec l'articulation 38 et le canon 8 pourvu d'un ajutage est séparée de la conduite d'amenée 10 (figure 2) à la suite de la fermeture du siège 30 par le piston 4 (figure 1). En conséquence, les diaphragmes 33 et 34 se trouvent appliqués, par la pression du gaz comprimé dans les chambres à air 13 et 14, contre les grilles 35 et 36. Pour mettre le dispositif en régime d'auto- oscillations, on ferme la soupape 37'. A ce moment, la pression d'eau dans l'enceinte 11 croît progressivement jusqu'à ce que le diaphragme 33, poussé par la pression de l'eau, s'éloigne de la grille 35 et prenne la position dans laquelle les pressions seront égales de deux côtés. Après cela, la pression dans l'enceinte 11 croît instan- tanément jusqu'à la pression dans la conduite d'évacuation 7. En conséquence, un effort est engendré et fait se déplacer les pistons 3 et 4 avec la tige 5 de l'interrup- teur de courant 2 jusqu'à buter contre le siège 29. De l'enceinte de l'orifice axial 18, l'eau se dirige, à travers la fente entre le siège 30 et le piston 4, passe à travers l'enceinte 32, la chambre 22, la conduite d'évacuation 6 et l'articulation 38 et parvient dans le canon 8 pourvu d'un ajutage pour s'échapper de celui-ci, à l'atmosphère, vers un objet à détruire. A ce moment, l'eau arrivant de la conduite d'évacuation 6 remplit à travers le tube 16, l'enceinte 12. La pression dans cette enceinte croit progressivement jusqu'à ce que le diaphragme 34, éloigné de la grille 36, atteigne la position dans laquelle la pression sera identique aux deux faces de la grille. Ensuite, la pression dans l'enceinte croît par saccades jusqu'à la valeur de la pression dans la conduite d'évacuation 6. En même temps, l'eau s'écoule de l'enceinte 11 en suivant le tube 15 vers la conduite d'évacuation 7 et se dirige vers le canon 9 avec ajutage. La pression dans l'enceinte 11 décroît alors progressivement jusqu'à ce que le diaphragme 33 éloigné par l'action de la pression de gaz comprimé atteigne la grille 35. Après cela, la pression décroît par saccades jusqu'à la pression dans la conduite d'évacuation 7 avec le canon 9 pourvu d'un ajutage, c'est-à-dire jusqu'à la pression atmosphérique. A la fin de la répartition de pression dans les enceintes 11 et 12, les pistons 3 et 4 se déplacent avec la tige 5 vers le siège 30. Les processus se déroulant dans les conduites d'évacuation 6 et 7 avec les canons 8 et 9 pourvus d'ajutages, s'alternent et se déroulent ensuite de la manière analogue au cas décrit. En conséquence, l'eau s'écoule des canons, pourvus d'ajutages, vers un objet à détruire, en alternance. Le courant stationnaire amené d'eau se transforme en courant pulsatoire sans élévation de la pression dans l'impulsion, la fréquence de pulsations étant comprise approximativement entre 15 et Hz. Ainsi, en utilisant dans la solution technique revendiquée une cloison 17, pourvue d'un orifice axial 18, montée dans le corps 1 entre les pistons 3 et 4, coaxialement au corps 1, en réalisant, dans ladite cloison, des chambres 21, 22, dont les orifices 23, 24 sont disposées sur des faces opposées de la cloison 17 et en reliant l'orifice axial 18 à la conduite d'amenée 10 et en mettant en communication les sorties 27, 28 des chambres 21, 22 avec les conduites d'évacuation 7 et 6 respectivement, on assure la réduction de la longueur du circuit du courant d'eau de la conduite d'amenée 10 vers les canons 9 et 8, pourvus d'ajutages. Ces mesures ont permis de: - réduire les côtes d'encombrement du corps, en largeur, de 610 à 400 mm, c'est-à-dire, de 1,53 fois; - réduire les côtes d'encombrement de l'interrup- teur de courant de liquide en largeur de 400 à 260 mm, c'est-à-dire de 1, 53 fois; - réduire la masse de l'interrupteur du courant de 20 à 13 kg, c'est-à-dire, de 1,53 fois, grâce à la réduction de ses côtes d'encombrement; - augmenter la vitesse de déplacement de l'interrupteur de courant de 5 m/s à 5,5 m/s, c'est-à-dire, de 1,1 fois grâce à la réduction de sa masse; - réduire les charges dynamiques sur le corps et les sièges de 1,25 fois grâce à la diminution de la masse de l'interrupteur du courant de 1,53 fois et à l'élévation de la vitesse de déplacement du courant de 1,1 fois; - élever la fréquence des impulsions de la pression d'eau dans les canons avec ajutages, comprise entre 10 et 12,5 Hz, à une valeur comprise entre 15 et 20 Hz, c'est-à-dire, de 1,5 fois et élever, par cela même, l'efficacité de l'abattage hydraulique. 9 2609497 - REVENDICATION - Monitor hydraulique à deux canons à action impulsionnelle comportant un corps à l'intérieur duquel est monté un interrupteur de courant de liquide constitué par des pistons disposés coaxialement audit corps, accouplés par une tige de manière qu'ils puissent se déplacer axiale- lement, des canons pourvus d'ajutages, des conduites d'évacuation, raccordées aux canons, une conduite d'amenée des tubes, des chambres à air mises en communication avec les enceintes formées entre les pistons, les parois du corps et les chambres à air et raccordées par les tubes aux conduites d'évacuation respectivement, l'une des enceintes étant reliée à travers une soupape à l'atmosphère, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison (17), pourvue d'un orifice axial (18) et montée dans le corps (1) entre les pistons (3, 4) coaxialement au corps (1), de façon à former des enceintes (31, 32), en ce que l'orifice axial (18) de la cloison (17) est mis en communication avec la conduite d'amenée (10) reliée à la cloison (17), en ce que des chambres (21, 22) sont prévues dans le corps de la cloison (17), leurs entrées (23, 24) étant disposées sur les faces opposées (26, 25) de la cloison (17), dans des parties qui font office de sièges (30, 29) et en communication avec les enceintes (31, 32), et en ce que leurs sorties (27, 28) sont reliées aux conduites d'évacuation (7, 6), respectivement, raccordées à la cloison (17).