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" Mécanisme élargisseur de galeries applicable aux machines per- foratrices "
L'invention concerne un mécanisme élargisseur de galeries applicable à des machines perforatrices et au moyen duquel on arrive à simplifier le système de creusement de gale- ries en utilisant des moyens qui permettent l'emploi de forets
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de diamètre normal pour réaliser des galeries de diamètre plus grand; ce mécanisme est applicable aux galeries horizontales ou inclinées et en particulier au creusement de galeries de grandes dimensions.
Comme on le sait, le creusement des galeries se fait actuellement au moyen de forets extensibles auxquels on ajoute un tronçon après l'autre jusqu'à atteindre la longueur de creusement désirée.
Ces forets font partie de machines qui leur impriment leur mouvement rotatif et celui d'avance, généralement grâce à des vérins hydrauliques qui s'appuient ou s'ancrent sur des plates-formes disposées convenablement en face de l'embouchure de la galerie. Ainsi, il se produit dans l'axe des forets des efforts de compression et de torsion, ce qui limite évidemment les longueurs à percer.
Pour percer des galeries de grandes dimensions, on ne peut pas utiliser ce procédé et il faut des machines spécia- les de prix de revient très élevé, composées d'une fraise de grande dimension et d'un équipement tracteur muni de griffes hydrauliques qui se fixent aux parois de la galerie, ainsi que d'un système d'extraction des matériaux déplacés ou déblais.
Le principe de la disposition suivant l'invention est qu'une fois le creusement réalisé avec un foret normal, un mécanisme qui s'accouple à l'extrémité de son axe et qui comporte des couteaux 'effectue un mouvement angulaire diffé- rent de celui de l'axe porteur du foret et de préférence en sens opposé, sous l'impulsion d'une transmission reliée à l'axe porteur du foret ou grâce à un moteur indépendant de celui-ci.
Le mécanisme est disposé dans une carcasse ou enveloppe qui a une adhérence suffisante aux parois de la galerie percée pour immobiliser en rotation l'ensemble mécanique sans empêcher l'a-
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vance longitudinale.
Avec cette disposition, on obtient les résultats suivants : - les couteaux supplémentaires prennent un mouvement longitudinal d'avance en sens opposé à l'avance normale du fo- ret, ce qui fait que l'axe de celui-ci travaille à la traction et non à la compression comme dans son travail normal de perfo- ration, et @ -lorsque le forêt tourne dans le sens normal de ro- tation, il constitue automatiquement un transporteur 'hélicoïdal des déblais produits par le travail des couteaux fondamentaux.
Ces déblais sortent par l'extrémité opposée à celle où est placé le mécanisme.
Le détail des parties que comprend le mécanisme dans sa forme de réalisation la plus simple est le suivant - un système de couteaux ou moyens rotatifs de creusement actionnés par un moteur indépendant ou une trans- mission accouplée à l'extrémité de l'axe du foret qui a un plus petit diamètre que l'enveloppe des couteaux, et qui tournent à une vitesse angulaire différente de celle de l'axe du foret et de préférence en sens opposé, ce mouvement étant le mouve- ment normal de rotation du foret; - un plateau fixe à couronne dentée dont sont soli- daires les couteaux ou moyens de creusement et qui fait partie d'un système planétaire dont le pignon central est solidaire de l'axe du foret;
- une enveloppe qui entoure le mécanismes dans laquelle sont fixés les coussinets d'appui, et qui comporte des moyens qui déterminent l'adhérence aux parois de l'orifice formé, de manière à fixer le système en rotation et à permettre aux couteaux ou moyens de creusement de tourner en sens opposé
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à celui du foret; - des moyens ou dispositifs solidaires de la car- casse placés à la partie postérieure du mécanisme et qui per- mettent de fixer l'extrémité des éléments de l'installation, par exemple des tubes ou câbles, qui sont entraînés lorsque le mécanisme avance.
Quand la machine munie du mécanisme suivant l' in- vention doit être appliquée à des excavations ayant un diamètre de plusieurs mètres, il est intéressant de disposer d'une gran- de force de traction et on apporte les modifications suivantes à la disposition décrite : - on utilise des moyens de traction indépendants de l'extracteur hélicoïdale qui appliquent les moyens'de 'extracteur creusement contre le front de taille en épargnant ainsi/l'effort qui en résulte, de sorte qu'il joue seulement son rôle d'extrac- teur de déblais;
- l'extracteur hélicoïdal est constitué par des tronçons que l'on accouple par des moyens de fixation appropriés et qui sont composés de deux parties en forme de demi-rond dont chacune présente la partie correspondante del'hélice, ces par- ties de chaque tronçon étant réunies par des moyens de fixation appropriés.
Les moyens de traction indiqués peuvent être des câbles d'acier logés à l'intérieur de l'axe tubulaire de l'extrac- teur, de sorte que celui-ci peut tourner parfaitement tandis que les câbles restent tendus ; - le système excavateur est constitué par un en- semble de moyens de creusement rotatifs ou fraises à mouvement indépendant, montés sur une tête élargisseuse qui est elle- même animée d'un mouvement de rotation, qui décrit des cercles concentriques à l'axe de la vis d'Archimède extractrice, avec une vitesse angulaire différente de celle-ci et de préférence
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en sens opposé? ces fraises sont actionnées par un moteur com- mun ou par plusieurs moteurs indépendants, par l'intermédiaire d'un système de transmission approprié.
Avec cette forme de réalisation, il est possible de monter le transporteur hélicoidal coaxialement aux éléments de traction et aussi de procéder au démontage du transporteur tronçon par tronçon selon l'avance du système excavateur.
Le système servant à faire des percements au moyen des mécanismes décrits possède de multiples applications très économiques . relativement à l'utilisation des machines connues; toujours dans le cadre de l'idée fondamentale qui est d'obtenir un effort de traction et d'entraînement de l'ensemble rotatif, disposé à l'extrémité du foret et entraînant simulta- nément, grâce à sa forme hélicoïdale, les déblais produits par celui-ci dans l'orifice pilote percé tout d'abord.
Dans le cadre de l'invention, on peut fabriquer des mécanismes élargisseurs de galeries présentant les formes et dimensions que l'on jugera adéquates et formés des matériaux que l'on jugera adéquats à l'application concrète dont il s'agita sans que ces modifications ni celles qu'on pourra apporter aux détails de présentation et d'organisation influent sur l'essen- ce de l'invention car les mécanismes élargisseurs de galeries que l'on fabriquera dans le cadre de l'idée générale exposée et avec ces modifications ne seront que des variantes comprises dans l'invention. c'est pourquoi les dessins annexés représentent uniquement des formes de réalisation sans aucun caractère limita- tif, présentées à titre d'exemple de réalisation pour illustrer la description.
La figure 1 est une vue longitudinale schématique d'un mécanisme conçu suivant l'invention et monté dans une per- foration horizontale;
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la figure 2 montre, en coupe diamétrale et en vue partielle, le détail de la partie gauche de la figure 1; la figure 3 montre, également sous forme schémati- que, la projection transversale du mécanisme et indique les positions relatives de l'axe de l'extracteur, des couteaux, des satellites et du plateau; la figure 4 montre aussi en coupe diamétrale la tête excavatrice avec éléments tracteurs indépendants du foret; la figure 5 est une coupe transversale du transpor- teur hélicoldal; la figure 6 montre, en vue latérale à échelle plus grande, la disposition du transporteur.
On décrira maintenant le mécanisme suivant l'inven- tion en se référant aux dessins :
Sur la figure 1, les hachures indiquent la poche dans laquelle est pratiquée la perforation qu'occupe le foret 5, et le mécanisme que l'on décrit est constitué par le moteur 7 avec lequel se meut l'axe 4 du foret 5, à l'extrémité duquel est relié l'élément d'impulsion duquel sont solidaires les cou- teaux ou éléments coupants 2. Le moteur 7 est monté sur un chas- sis qui s'appuie sur le front de l'embouchure dù conduit percé grâce à des vérins ou dispositifs équivalents 6.
Les tronçons de l'axe 4 sont accouplés de façon telle que son extrémité fasse saillie du côté opposé de la po- che percée, et snr cet axe est monté le mécanisme 1 qui entrai- ne les couteaux 2 de façon que leur vitesse angulaire soit dif- férente de celle de l'axe 4 qui se déplace dans le sens indiqué par.la flèche 3, de sorte'que les couteaux 2 fraisent la terre et que les déblais tombent vers l'extrémité du foret 5 qui joue le rôle d'un transporteur hélicoïdal et les transporte vers l'extrémité opposée où est monté le moteur 7, c'est-à-dire
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dans le sens 3.
Dans le détail de la disposition du mécanisme, sous la forme de réalisation représentée par les figures 2 et 3, les couteaux 13 sont par exemple solidaires de la bague 17 et du plateau 10, ou mieux, montés en porte-à-faux sur le plateau 10 qui présente une couronne dentée avec laquelle engrè- nent les satellites 18 qui engrènent également avec le pignon denté 20 qui se meut avec l'axe 15 du transporteur 16.
L'axe 15 est monté et guidé, axialement et radiale- ment, grâce à des coussinets prévus à la partie centrale du pla- teau 10 et dans la saillie tubulaire 19 de la pièce 9 fixée à la carcasse 8 qui est à son tour munie d'ailettes 11 ou éléments appropriés grâce auxquels elle adhère aux parois de la perfora- tion;..
Avec cette disposition, si l'axe 15 du transporteur tourne dans le sens indiqué par la flèche 14, ce mouvement se transmet, par les satellites 18, aux couteaux 13 qui tournent en sens opposé ainsi que le signale la flèche 12, figure 3, l'ensemble restant,fixe en rotation grce à la carcasse 8.
Dans leur mouvement, les couteaux 13 travaillent dans la matière de la poche percée, ils fouillent de façon usuel- le la terre de celle-ci, et les parties entraînées tombent à l'extrémité du transporteur 16 qui les entraîne dans le sens d'avance des couteaux. On évite ainsi des obstructions qui en- travent l'avance du dispositif.
On verra maintenant l'autre forme de réalisation ap- plicable à des excavations de plusieurs mètres de diamètre et dans laquelle l'entraînement de la matière de la poche est réalisé par plusieurs fraises excavatrices 25, figure 4, montées indépendamment sur la tête excavatrice 30, la traction (figures 5 et 6) de celle-ci étant assurée par des moyens indépendants,
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par exemple par les câbles 21 de l'extracteur hélicoïdal cons- titué lui-même par des tronçons accouplés à la longueur totale nécessaire et formés chacun de deux parties 23 et 33, symétriques diamétralement.
Le transporteur (figures 5 et 6) se compose des deux parties 23 et 33 réunies par des vis et constituant le corps tubulaire qui supporte les demi-hélices respectives 22 et 32. A l'intérieur du transporteur ainsi constitué sont logés les câbles 21 qui sont en nombre approprié et présentent les caracté- ristiques appropriées à l'effort de traction qu'il s'agit d'ap- pliquer.
Les câbles 21 (figure 4) sont ancrés à la tête exca- vatrice ou pièce porteuse 30 par un dispositif de fixation adé- quat 31 et.sont logés dans un corps tubulaire fixé au fond de cette tête et autour duquel tourne, à son tour, par l'intermé- diaire des coussinets correspondants, la couronne dentée 28 actionnée par les pignons 27, entraînés directement ou par l'in- termédiaire de transmissions appropriées par les moteurs 29 mon- tés sur le support 30.
La couronne 28 présente, du coté opposé aux pignons 27, une cavité renforcée par des nervures et qui loge les cous- sinets porteurs des axes des excavateurs rotatifs 25, ces axes portant à leurs autres extrémités des pignons qui engrènent avec un pignon central muni d'un orifice central qui laisse passer le corps tubulaire qui loge les câbles 21.
Avec cette disposition, sous l'effort de traction exercé sur le câble 21 dans .le sens indiqué par la flèche dans la partie gauche de la figure 4, le dispositif excavateur avan- ce dans ce même sens., L'ensemble rotatif de pignons étant parfai- tement isolé du front et protégé contre la projection possible des d6blais, habituellement de terre.
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En outre, à l'extrémité antérieure de cet ensemble rotatif, on peut disposer un accouplement 26, de préférence élas- tique ou même muni d'un dispositif à friction permettant de régler l'effort de torsion et dans lequel est fixée l'extrémité du transporteur hélicoïdale de sorte que celui-ci tourne soli- dairement avec l'ensemble, faisant avancer la matière extraite dans le sens de la flèche 24 afin qu'elle sorte par l'extrémi- té pour tomber comme indiqué en 34 et être extraite par un trans- porteur usuel, non représenté. Cet accouplement peut être l'élé- mentterminal d'un mécanisme réducteur ou multiplicateur de vi- ,' tesse avec ou sans inversion du sens de rotation du transporteur, ' selon ce qui sera approprié à chaque application.
Ainsi, les câbles fournissent la totalité de l'effort . de traction que l'on obtient au moyen d'un mécanisme approprié, par exemple d' un système hydraulique non représenté, tandis que le ou les moteurs 29 fournissent la force nécessaire à la ro- tation du système excavateur et du système extracteur.