Brevet FR2679597A1 — publié le 19930129

Etai de soutènement L'invention concerne un étai de soutènement constitué par au moins deux tubes d'acier introduits étroitement l'un dans l'autre et pouvant effectuer un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre le long de leur axe longitudinal commun, qui sont fermés sur leurs côtés frontaux et limitent ensemble un espace creux dans lequel on peut introduire un matériau durcissable par l'intermédiaire d'une vanne de remplissage prévue à l'extrémité supérieure du tube d'acier supérieur. Les étais de soutènement du type indiqué que l'on peut remplir au moyen de matériaux durcissables tels que du béton sont utilisés dans de nombreux domaines en exploitation minière souterraine Dans l'étai de soutènement connu par le document DE-OS-39 15 837 et notamment aux figures 1 et 13, une tubulure constituée par un tube est montée sur le côté interne du tube d'acier supérieur dans le prolongement d'une ouverture de section importante de sa paroi La tubulure s'étend transversalement dans le tube d'acier jusqu'à proximité de la région diamétralement opposée de la paroi. L'embouchure de la tubulure située en cet endroit est recouverte par un plateau appliqué contre le côté frontal de la tubulure par un ressort hélicoïdal de traction L'autre extrémité du ressort hélicoïdal de traction est fixée à une tige de serrage creuse passant transversalement dans la tubulure. Une insuffisance de ce type de construction connu consiste dans le fait que le tube d'acier est sensiblement affaibli par l'ouverture constituée dans sa paroi Lorsque les sollicitations sont élevées, le danger est que l'étai de soutènement se déforme sur un côté dans la région de l'ouverture Le résultat est que l'étai de soutènement peut se dégager de son support et tomber. Une autre insuffisance consiste dans le fait qu'un étai de soutènement ainsi constitué ne peut pas supporter de fortes pressions, par exemple des pressions supérieures à 10 bars. Un autre inconvénient est que le ressort hélicoïdal de traction et la tige de serrage creuse se trouvent continuellement dans le courant du matériau, ce qui peut avoir des influences perturbatrices considérables notamment en ce qui concerne le fonctionnement du ressort hélicoïdal de traction et son influence sur le plateau. Finalement, une insuffisance essentielle de ce type de construction consiste dans le fait que la tubulure pénètre très loin dans le tube d'acier supérieur En raison de la longueur et du diamètre de la tubulure, le corps du matériau durci devient fragile et se désagrège et ne peut donc plus supporter la totalité de la charge. Partant de l'étai de soutènement décrit dans le préambule, l'invention a pour but d'éviter l'affaiblissement des parties porteuses, de permettre un remplissage ne posant pas de problèmes et d'être certain que le corps du matériau est bien compact et non interrompu après son durcissement. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que la vanne de remplissage est constituée par une tubulure de remplissage fixée radialement par une section d'extrémité à la paroi du tube d'acier supérieur, un siège étanche étant formé dans la tubulure de remplissage par un bord de l'embouchure de l'alésage situé à l'intérieur à proximité du côté interne de la paroi, et par un élément d'étanchéité guidé de façon forcée dans le prolongement axial de l'alésage et comprenant un corps d'étanchéité élastique, de forme courbe et convexe en direction du siège d'étanchéité. Il est alors important que la tubulure de remplissage qui est constituée par une courte section de tube ne pénètre dans le tube d'acier supérieur que sur une longueur suffisante pour que le bord de l'embouchure interne de l'alésage qui forme le siège d'étanchéité de la vanne de remplissage soit libre La courte section de longueur de la tubulure de remplissage qui pénètre à l'intérieur de l'étai de soutènement ne peut plus avoir d'influence vraiment négative sur la constitution correcte du corps du matériau. On évite égaaement un affaiblissement die la Daroi au tube- d'acier suoérieur du fait au'une tubulure de remolissaoe résistante est introduite dans une ouverture de la Daroi du tube d'acier et est rendue solidaire de cette dernière. Le cor Ds d'étanchéité élastioue de forme courbe convexe en direction du sièce d'étanchéité est ouidé de façon forcée dans le prolongement axial de l'alésage de la tubulure de rem Dlissacie Pendant le remplissage de l'espace creux, le matériau a donc toujours tendance à maintenir le corps d'étanchéité éloigné de son siège On est ainsi 1 o assuré que l'ensemble de l'espace creux interne de l'étai de soutènement est parfaitement rempli par le matériau On ne met fin à la pression de remplissage de l'espace creux que lorsque le matériau ne parvient plus dans cet espace creux, et finalement le corps d'étanchéité est pressé contre son siège. Comme l'élément d'étanchéité comprenant le corps d'étanchéité est guidé de façon forcée à une certaine distance de la tubulure de remplissage, on est en outre assuré que le matériau est pressé sur tout le pourtour de l'élément d'étanchéité et qu'il n'y a donc à craindre aucune interruption importante du corps du matériau De préférence, le corps d'étanchéité est constitué sous forme d'une demi- sphère. Le guidage forcé de l'élément d'étanchéité est avantageusement constitué en fixant selon un agencement diamétral par rapport à la tubulure de remplissage un tube de guidage faisant saillie dans le tube d'acier supérieur en traversant la paroi de ce dernier, dans lequel le corps d'étanchéité est monté de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement au moyen d'une tige de guidage Ce tube de guidage a un diamètre externe réduit et est monté de façon étanche par une section en gradin dans une ouverture de la paroi du tube d'acier supérieur qui est à l'opposé de la tubulure de remplissage Dans le tube de guidage est montée une étroite tige de guidage pouvant se déplacer longitudinalement et sur laquelle est monté le corps d'étanchéité sur son extrémité qui est tournée vers le siège d'étanchéité. Lorsque l'espace creux de l'étal de soutènement est totalement rempli de matériau par l'intermédiaire de la tubulure de remplissage, on peut pousser manuellement la tige de guidage pour appliquer le corps d'étanchéité sur son siège Ce mode de réalisation est avantageux quand on utilise un matériau visqueux. Un autre mode de réalisation également avantageux consiste à charger le corps d'étanchéité par un ressort en direction de son siège Dans ce cas l'élément d'étanchéité et de ce fait le corps d'étanchéité est sollicité de façon permanente et élastiquement en direction du siège, et ne s'ouvre que sous l'effet de la pression du courant de matériau Lorsque l'amenée du matériau est interrompue, la vanne de remplissage se ferme automatiquement sous l'influence du ressort. De préférence, le corps d'étanchéité est pressé par un ressort de compression contre une butée de la tige de guidage Le corps d'étanchéité peut ainsi être maintenu simplement par un ressort de compression et par une butée prévue à l'extrémité de la tige de guidage Le ressort de compression peut être constitué par un simple ressort hélicoïdal de compression Mais on peut également envisager d'autres éléments à ressort Le ressort de compression n'est pas disposé dans le courant du matériau La butée est constituée par exemple sous forme d'une simple tête Le ressort de compression s'appuie alors d'une part contre le corps d'étanchéité et d'autre part contre le côté frontal du tube de guidage qui est face à la tubulure de remplissage. Avantageusement, la tige de guidage est munie à son extrémité qui est à l'opposé du corps d'étanchéité d'une gorge périphérique permettant d'y disposer une plaque de fixation fendue Cette caractéristique est utilisée quand le corps d'étanchéité doit être maintenu éloigné de son siège pendant le remplissage Dans ce cas, on pousse une plaque de fixation fendue dans la gorge périphérique de la tige de guidage au moyen de ses branches qui limitent la fente Sous l'influence du ressort de compression, la plaque de fixation se trouve alors dégagée à l'extérieur du tube d'acier supérieur Le corps d'étanchéité reste à une distance suffisante de son siège Lorsque le remplissage est terminé, on retire la plaque de fixation de la gorge périphérique de manière que le ressort de compression puisse se détendre et que le corps d'étanchéité puisse être pressé contre son siège. Pour faciliter sa manipulation, la plaque de fixation comprend avantageusement une partie de saisie coudée. Bien qu'il existe diverses possibilités pour la constitution et la forme du corps d'étanchéité, un mode de réalisation préféré prévoit de le constituer au moyen d'une balle de tennis usée et coupée en deux Comme les balles de tennis ont une durée de vie qui est relativement courte et comme il en existe de grandes quantités du fait de la popularité du tennis, il est extrêmement économique et en outre facile de réaliser deux corps d'étanchéité à partir d'une balle de tennis En outre, une telle mesure constitue une façon très intéressante de se débarrasser des balles de tennis usagées. Selon l'invention, c'est de préférence le tube d'acier supérieur qui dépasse le tube d'acier inférieur Cette caractéristique rend possible de remplir toutes les régions de l'espace creux de l'étai de soutènement au moyen du matériau Par exemple, il n'est pas possible que des espaces annulaires se forment entre le tube d'acier externe et le tube d'acier interne qui ne se remplissent pas du matériau, ne serait-ce qu'en raison de la force de la gravité. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail et de façon non limitative à l'aide de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'un étai de soutènement; la figure 2 est une vue partielle d'un autre mode de réalisation d'un étai de soutènement; la figure 3 est une vue à plus grande échelle de la région de l'étai de soutènement montré en coupe à la figure 1; et la figure 4 est une vue frontale dans la direction IV de la figure 3. A la figure 1, la référence 1 désigne un étai de soutènement utilisé par exemple dans une mine de charbon souterraine. L'étai de soutènement 1 comprend un tube d'acier inférieur 2 à fond fermé 3 ainsi qu'un tube d'acier supérieur 4 à plaque de tête fermée 5 Le tube d'acier supérieur 4 est monté de façon étroite dans le tube d'acier inférieur 2 Les deux tubes d'acier 2, 4 peuvent être déplacés l'un par rapport à l'autre le long de leur axe longitudinal commun 6. Selon la figure 2, le tube d'acier supérieur 4 peut également être disposé de façon étroite par dessus le tube d'acier inférieur 2 a. Les deux tubes d'acier 2, 4 de l'étai de soutènement 2 limitent en commun un espace creux 7 dans lequel on peut envoyer un matériau durcissable tel que du béton par l'intermédiaire d'une vanne de remplissage 8 prévue à la partie supérieure du tube d'acier supérieur 4. La vanne de remplissage 8 (voir figures 1 et 3) comprend une tubulure de remplissage Il en forme de tube faisant saillie radialement et fixée par une section d'extrémité 9 à la paroi 10 du tube d'acier supérieur 4 Le côté frontal interne 12 de la tubulure de remplissage Il se trouve à proximité immédiate du côté interne 13 de la paroi 10 du tube La section en longueur de la tubulure de remplissage 11 qui est en saillie au-delà de la périphérie externe 14 est équipée de moyens d'accouplement 15 en vue du raccord de conduites d'amenée de matériau qui ne sont pas représentées. Le bord interne de l'embouchure de l'alésage 17 de la tubulure de remplissage Il forme un siège d'étanchéité 16 du type à arête annulaire destiné à un corps d'étanchéité 18 à paroi mince et en forme de demi-sphère constitué par une balle de tennis usée coupée en deux. Le corps d'étanchéité 18 est poussé sur une mince tige de guidage 19 Jusqu'à ce qu'il vienne en appui contre une butée d'extrémité 20 de la tige de guidage 19 Sa position d'utilisation est déterminée par un ressort hélicoïdal de compression 21 qui s'appuie d'une part contre la surface interne 22 du corps d'étanchéité 18 et d'autre part en entourant la tige de guidage 19 sur le côté frontal 23 d'un tube de guidage 24 qui est tourné vers la tubulure de remplissage 11, le tube 24 servant également au guidage forcé de la tige de guidage 19 Le tube de guidage 24 est fixé par un prolongement 25 de plus petit diamètre dans un alésage 26 de la paroi 10 du tube. L'extrémité de la tige de guidage 19 qui est à l'opposé de la butée 20 est munie d'une gorge périphérique 27 (voir figure 4) dans laquelle on peut enfoncer une plaque de fixation fendue 29 munie d'une partie de saisie coudée 28 Les branches 31 qui limitent la fente 30 de la plaque de fixation 29 sont poussées en s'écartant dans la gorge périphérique 27 jusqu'à ce que ces branches 31 reviennent élastiquement en position et maintiennent ainsi fermement la plaque de fixation 29 Ainsi, on est assuré que la vanne de remplissage 8 est dans sa position prête à l'emploi (position de remplissage). as Lorsque l'espace creux 7 de l'étai de soutènement I est totalement rempli, on retire la plaque de fixation 29 de la gorge périphérique 27 de manière que le ressort hélicoïdal de compression 21 presse le corps d'étanchéité 18 contre le siège 16 et ferme ainsi l'espace creux 7. REVENDICATIONS 1 Etai de soutènement constitué par au moins deux tubes d'acier ( 2, 4; 2 a, 4 a) introduits étroitement l'un dans l'autre et pouvant effectuer un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre le long de leur axe longitudinal commun 16), qui sont fermés sur leurs côtés frontaux et limitent ensemble un espace creux ( 7) dans lequel on peut introduire un matériau durcissable par l'intermédiaire d'une vanne de remplissage ( 8) prévue à l'extrémité supérieure du tube d'acier supérieur ( 4, 4 a), caractérisé en ce que la vanne de remplissage ( 8) est constituée par une tubulure de remplissage (Il) fixée radialement par une section d'extrémité ( 9) à la paroi ( 10) du tube d'acier supérieur ( 4, 4 a), un siège étanche ( 16) étant formé dans la tubulure de remplissage ( 11) par un bord de l'embouchure de l'alésage ( 17) situé à l'intérieur à proximité du côté interne ( 13) de la paroi ( 10), et par un élément d'étanchéité guidé de façon forcée dans le prolongement axial de l'alésage ( 17) et comprenant un corps d'étanchéité ( 18) élastique, de forme courbe et convexe en direction du siège d'étanchéité ( 16). 2 Etai de soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guidage forcé de l'élément d'étanchéité est constitué en fixant selon un agencement diamétral par rapport à la tubulure de remplissage ( 11) un tube de guidage ( 24) faisant saillie dans le tube d'acier supérieur ( 4, 4 a) en traversant la paroi ( 10) de ce dernier, dans lequel le corps d'étanchéité ( 18) est monté de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement au moyen d'une tige de guidage ( 19). 3 Etai de soutènement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps d'étanchéité ( 18) est chargé par un ressort en direction de son siège ( 16). 4 Etai de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps d'étanchéité ( 18) est pressé par un ressort de compression ( 21) contre une butée ( 20) de la tige de guidage ( 19). Etai de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tige de guidage ( 19) est munie à son extrémité qui est à l'opposé du corps d'étanchéité ( 18) d'une gorge périphérique ( 27) permettant d'y disposer une plaque de fixation fendue ( 29). 6 Etai de soutènement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de fixation ( 29) comprend une partie de saisie coudée ( 28). 7 Etai de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps d'étanchéité ( 18) est constitué au moyen d'une balle de tennis usée coupée en deux. 8 Etai de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube d'acier supérieur ( 4 a) recouvre le tube d'acier inférieur( 2 a).