"Outil pour machine de terrassement" La présente invention concerne un équipement de terrassement et, en particulier, une dent ou un outil destiné
à être utilisé avec des stabilisateurs de sol, des appareils de creusement de tranchées ou des machines analogues.
Suivant la présente invention, l'outil ou la dent est illustré et décrit en se référant en particulier à un stabilisateur de sol, mais il est entendu que l'utilisation
de cet outil n'est pas limitée à cette application particulière.
Un stabilisateur de sol est une machine utilisée dans certaines régions où le sol est d'une nature telle qu'il peut être fragmenté en fins morceaux en y incorporant ensuite des additifs tels que de la chaux, du sel, des cendres volantes, du ciment ou analogues formant une assise dure dans le sol
ainsi stabilisé.
Le mécanisme utilisé pour fragmenter le sol est connu sous le nom de "stabilisateur de sol" et il est constitué d'au moins un arbre s'étendant généralement parallèlement à la surface du sol qui doit être travaillée et il comporte des éléments destinés à supporter des outils ou des bras supports pour des outils s'étendant généralement radialement par rapport
à cet arbre.
L'arbre est entraîné en rotation tandis que la machine avance le long de la zone à travailler et les outils supportés par cet arbre fragmentent le sol et le réduisent en morceaux d'une finesse satisfaisante pour y incorporer des additifs appropriés comme décrit ci-dessus et l'amener à l'état souhaité.
En raison de la nature abrasive du sol et, en particulier, dans le cas de sols à haute teneur en silice, les dents ou les outils d'un équipement de ce type s'usent très rapidement, si bien que les dépenses qu'implique le remplacement périodique de ces dents, sans compter de mise hors service du mécanisme, constituent un facteur important dont il convient
de tenir compte lors de la préparation des assiettes de routes.
Les machines mentionnées ci-dessus rencontrent des roches et de fortes conditions abrasives, tandis que le sol est parfois tassé en une consistance relativement dure, ce qui exige des efforts considérables pour l'ouvrir.
Un objet particulier de la présente invention est de fournir, pour une machine de terrassement, un système d'outil dont la durée de vie est sensiblement prolongée, évitant ainsi un entretien avec des temps d'arrêt excessifs.
Un autre objet de l'invention est de fournir, pour une machine de terrassement ou une machine analogue, un système d'outil dans lequel le remplacement de la zone de travail de la dent peut être effectué à peu de frais.
Un autre objet encore de l'invention est de fournir un système d'outil de terrassement dans lequel une matière dure et résistant à l'usure est localisée à l'extrémité extérieure d'un bras support prévu pour l'outil de telle sorte que ce bras soit protégé contre l'abrasion.
Suivant la présente invention, un arbre rotatif prévu dans une machine de terrassement supporte des plaques ou analogues dans des plans respectifs espacés axialement et pratiquement perpendiculaires à l'axe de cet arbre. Ces plaques supportent à leur tour des bras supports pour les dents selon une répartition circonférentielle et, de préférence, également axiale.
A son extrémité extérieure, chaque bras ou chaque outil comporte un bord dirigé vers l'avant et dans lequel est introduite une matière dure et résistant à l'usure. Eu égard aux conditions extrêmement abrasives rencontrées dans les opérations de terrassement, cette matière peut avantageusement être constituée d'un carbure dur cémenté tel que le carbure de tungstène cémenté ou une matière analogue résistant à l'usure telle que celle pouvant être obtenue en formant un composé
d'un métal avec un borure ou analogues.
D'une manière générale, chaque bras comporte une partie plus large s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre support, ainsi qu'une partie en bout décalée latéralement. Une matière dure et résistant à l'usure peut être appliquée sur ou introduite dans cette partie en bout décalée ou cette dernière peut avoir une configuration lui permettant de recevoir et de supporter un outil comportant une matière résistant à l'usure qui est appliquée sur ou encastrée dans son bord dirigé vers l'avant.
Dans une forme de réalisation modifiée, le bras support est monté d'une manière amovible dans un bloc prenant appui sur une des plaques précitées et il est disposé dans un plan s'étendant pratiquement dans le sens axial de l'arbre, de telle sorte que son côté large soit dirigé dans le sens de rotation, tandis qu'une matière dure et résistant à l'usure
est appliquée sur ou introduite dans son bord extérieur extrême.
Lors de l'utilisation, le bord dur des outils montés sur l'extrémité extérieure du bras pénètre initialement dans
le terrain à travailler en en fracturant également les parties dures, tandis que l'outil adapté au bras fragmente davantage
le sol et le remue pour former une matière uniforme en vue
d'un traitement.
Lorsqu'ils sont prévus, les outils peuvent être montés d'une manière amovible sur les extrémités extérieures des bras supports, par exemple, par un système d'emboîtement
à languette et rainure ; les outils peuvent également être soudés aux extrémités extérieures des bras.
Les bras peuvent avantageusement être constitués de bandes de tôle métallique coudées, auquel cas leur épaisseur est pratiquement constante d'une extrémité à l'autre.
Toutefois, les bras peuvent également être forgés, auquel cas leur épaisseur pourrait varier de l'extrémité intérieure à l'extrémité extérieure, permettant ainsi de réaliser cette extrémité extérieure en une épaisseur à laquelle elle pourrait être forée, rainurée ou soumise à n'importe quelle autre type d'usinage nécessaire pour recevoir des pièces rapportées en une matière dure et résistant à l'usure ou pour permettre le montage de plaques dures et résistant à l'usure sur le bras ou encore leur introduction dans des cavités pratiquées à cet effet dans ce dernier.
Dans la forme de réalisation préférée de la présente invention, un bras ou une tige est conçu pour être supporté sur un organe rotatif, une extrémité de ce bras s'étendant généralement radialement vers l'extérieur de l'organe entraîné par un moteur. Ce bras se termine en une partie de travail ou en une extrémité située pratiquement d'un côté de cette tige ou de ce bras. Cette extrémité de travail comporte une face dirigée vers l'avant et une face arrière, un élément de protection contre l'abrasion étant monté sur cette face dirigée vers l'avant.
Cette face dirigée vers l'avant comporte une zone d'impact avancée et un bord de coupe adjacent incliné
vers l'arrière par rapport au sens de rotation de cette zone d'impact vers l'extérieur de laquelle il s'étend. De préférence, l'élément de protection contre l'abrasion est constitué de surfaces d'une matière dure et résistant à l'usure telle que des carbures métalliques cémentés durs, ces surfaces étant inclinées vers le bord de coupe à partir de la face radiale intérieure de l'outil.
Lorsque l'outil de terrassement est vu de face,
on peut constater que le bras ou la tige a une certaine épaisseur et que l'élément de protection contre l'abrasion s'étend pratiquement en travers de et devant l'épaisseur de ce bras ou de cette tige. Immédiatement au-dessus des éléments de protection contre l'abrasion qui sont placés en travers et devant le bras, la tige comporte, de préférence, une encoche ou une cavité à une courte distance au-dessus de l'endroit où est situé l'élément de protection.
De préférence, le procédé de fabrication de cet outil de terrassement comprend les étapes consistant à former
un organe allongé en forme de barre rectangulaire, l'ébauche
de cet organe étant réalisée de façon à pratiquer un trou à une extrémité et une dépouille le long de son autre extrémité, :cette dépouille rétrécissant la bande d'acier le long d'une extrémité. L'extrémité résistante est pliée en L (vu de face),cet organe
en L étant ensuite soumis à un traitement thermique et de détente.
Ensuite, on choisit un deuxième organe métallique,
de préférence, en une matière plus dure que celle dont est constitué l'organe en forme de barre. Sur ce deuxième organe métallique, est ensuite monté l'élément de protection contre l'abrasion de telle sorte qu'ils forment ensemble la partie avant de l'extrémité de travail. Ce deuxième organe est ensuite soudé à l'organe en L afin de compléter l'article fini.
La nature exacte de la présente invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective montrant une partie d'un rotor du type associé à une machine de terrassement
(non représentée) fonctionnant à la manière d'un stabilisateur de sol <EMI ID=1.1> la figure 2 est une vue partielle en perspective illustrant l'extrémité extérieure d'un bras du type pouvant être monté sur le rotor de la figure 1 pour former un outil de terrassement ; la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais illustrant un bras modifié ; la figure 4 illustre un autre bras modifié suivant la présente invention ;
la figure 5 illustre un autre bras modifié dans lequel un outil est prévu à l'extrémité extérieure du bras qui peut en être séparé ; la figure 6 illustre une modification d'un élément de terrassement pouvant être monté sur le bras illustré en figure 5 ; la figure 7 est une vue partielle, en partie en coupe, illustrant une extrémité de l'outil de la figure 6 ; <EMI ID=2.1>
mais illustrant une modification de l'outil ou de l'extrémité extérieure du bras ; <EMI ID=3.1> mais illustrant une autre modification encore de l'outil ; la figure 10 est une vue en perspective de la forme de réalisation préférée de la présente invention ; la figure 11 est une vue de face de la forme de réalisation illustrée en figure 10 ; la figure 12 est une vue en plan d'une bande d'acier utilisée dans la fabrication de la forme de réalisation préférée de la figure 10 ; la figure 13 est une vue en plan d'une pièce pouvant être soudée ou fixée d'une manière amovible à la barre en L représentée en figure 10 ; la figure 14 est une vue de face de l'élément illustré en figure 13 ; la figure 15 est une vue latérale de l'élément illustré en figure 13.
En se référant d'une manière quelque peu plus détaillée aux dessins annexés, en figure 1, l'arbre 10 est conçu pour être monté de manière rotative dans une machine de stabilisation de sol d'un type étudié pour travailler le sol jusqu'à une profondeur atteignant à peu près la moitié du diamètre du rotor dont l'arbre 10 forme la partie centrale.
Une machine de ce type général est illustrée dans le brevet
des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.737.199 au nom de Stephenson
et accordé à la Demanderesse de la présente invention.
Le rotor 10 supporte plusieurs plaques 12 réparties axialement et orientées angulairement comme représenté dans les dessins, de telle sorte que leurs parties d'angle 14 s'étendent dans un parcours pratiquement hélicoïdal.
Ces plaques 12 sont destinées à supporter des bras
16 s'étendant généralement dans le sens radial et pouvant être assemblés aux plaques respectives 12, par exemple, au moyen d'une plaque de serrage 18 et de boulons de serrage 20. Les bras sont avantageusement inclinés vers l'arrière vis-à-vis d'une direction radiale comme indiqué par l'angle A en figure 1. Toutefois, l'angle particulier des bras par rapport à une direction radiale n'est pas important, sauf qu'il est choisi pour placer le bord avant trempé des outils dans la position la plus avantageuse pour une pénétration efficace dans le sol.
Comme le montre la figure 1, chaque plaque 12 supporte quatre bras 16 comportant chacun une face de travail avant comme indiqué par le chiffre de référence 22 pour le bras
16 représenté en bas de la figure 1. Cette face de travail 22 est solidaire de, soudée ou assemblée de manière amovible à l'autre extrémité du bras respectif comme le montrent les autres figures des dessins annexés.
Toutefois, chaque face de travail de l'extrémité extérieure d'un bras renferme une matière dure et résistant à l'usure (avantageusement du carbure de tungstène cémenté) qui pénètre dans et entaille le sol dans lequel vient s'engager le rotor tandis que la machine supportant ce dernier progresse le long de son parcours de travail.
Les autres figures des dessins annexés illustrent différentes façons de munir chaque bras support du bord de travail avant trempé.
En se référant tout d'abord à la figure 2, le bras support 16 qui y est illustré, comporte une partie en bout extérieure 24 s'étendant latéralement et pouvant, par exemple, être perpendiculaire au plan de la partie principale 17 du bras
16 et généralement parallèle à l'axe de l'arbre 10. Cette partie en bout extérieure 24 supporte un outil 26 ayant la forme d'un bloc dans lequel est pratiquée une rainure 28 s'étendant le long du bord supérieur de sa face avant. Dans cette rainure 28, sont montés des éléments durs et résistant
à l'usure 30 avantageusement constitués d'un carbure métallique dur, par exemple, le carbure de tungstène cémenté, ces éléments étant, de préférence, fixés en place dans la rainure 28 par soudage ou par brasage.
Le bloc constituant l'outil 26 comporte une encoche
31 destinée à recevoir la face 25 (dirigée vers l'avant) de l'extrémité 24 du bras 16 et il comporte également une encoche en 32 à une extrémité de façon à s'étendre par-dessus la face dirigée vers l'avant de la partie généralement radiale 17 du bras support respectif 16 ; de la sorte, la face 19 du bras support qui est dirigée vers l'avant, est protégée.contre l'abrasion créée par le sol à travailler. On a constaté que l'utilisation d'une matière dure et résistant à l'usure disposée dans le plan du bras support 16 permettait de réduire sensiblement la vitesse d'usure par abrasion ou de "dégradation" de la face avant du bras support lors de la mise en service de la machine.
Le bras support illustré en figure 3 comporte, à son extrémité extérieure, une partie 34 s'étendant latéralement et correspondant à la partie latérale 24 de la figure 2. Toutefois, cette partie 34 elle-même est usinée pour recevoir des éléments durs et résistant à l'usure 36, tandis qu'un outil
ou un bloc relativement petit 38 vient se placer dans une encoche pratiquée dans la partie 34 en supportant des éléments supplémentaires résistant à l'usure 40. Dans le cas des deux modifications des figures 2 et 3, les blocs 26 et 38 constituant les outils sont avantageusement maintenus en place, par exemple, par soudage comme indiqué en 42.
La figure 4 illustre une forme de réalisation modifiée dans laquelle on prévoit un bloc support 50 fixé à la plaque support 12 (figure 1) et dans lequel est pratiquée une rainure 51 destinée à recevoir une extrémité 52 d'un bras 53 s'étendant vers l'extérieur du rotor de la machine pour se terminer en une extrémité 54 comportant une rainure transversale dans laquelle sont montées des pièces rapportées dures et résistant à l'usure 56. Le bras 53 et le bloc 50 peuvent comporter des ouvertures alignées dans lesquelles une broche de retenue
58 est introduite et repliée, comme indiqué en 59, pour maintenir les pièces assemblées.
<EMI ID=4.1>
illustré dans les figures 1 à 3, comporte une extrémité 60 s'étendant latéralement et dans laquelle est pratiquée de
bout en bout une rainure 62 destinée à recevoir une languette
64 s'étendant vers l'arrière à partir d'un outil ou d'un bloc
66 qui, sur la face 67 dirigée vers l'avant, comporte une surface destinée à recevoir des pièces rapportées 68 en une matière
<EMI ID=5.1>
dure et résistant à l'usure, ces pièces pouvant être fixées
en place par brasage ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus.
Une caractéristique de la forme de réalisation illustrée en figure 5 réside dans le fait que la face 67 de l'outil 66 qui est dirigée vers l'avant, comporte unbord de coupe avant 21, incliné, de préférence, d'environ 10[deg.] par rapport à un plan englobant l'axe du rotor (figure 1) de telle sorte que la partie 13 de l'outil 66 qui est située devant la face 15
du bras support 16 qui est dirigée vers l'avant, précède le reste de la face avant de cet outil. On a constaté que ce bord découpe avant incliné 21 de l'outil 66 favorisait la pénétration de ce dernier dans le sol, tout en empêchant le bras support d'être sollicité au point de se plier lors du fonctionnement de la machine.
La figure 6 illustre un outil 70 analogue à l'outil
66 de la figure 5, mais dans lequel la face de l'outil qui est dirigée vers l'avant, comporte des pièces rapportées pointues
72 réparties dans le sens transversal et entre lesquelles sont montés les éléments plans en matière dure et résistant à l'usure 74 qui, tout comme dans la forme de réalisation de la <EMI ID=6.1> La figure 7 est une vue partielle de l'outil 70 à une échelle agrandie illustrant plus en détail la façon dont sont formées les pièces rapportées 72, ainsi que la localisation et la configuration des éléments durs et résistant à l'usure
74. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, les éléments
<EMI ID=7.1>
avantageusement fixés en place par brasage sur leur support respectif.
La figure 8 illustre un outil 80 comportant une partie avant destinée à venir s'engager dans le sol et munie d'éléments plans inclinés et espacés latéralement 82 en une matière dure et résistant à l'usure qui sont b r a s é s sur des surfaces prévues à cet effet et inclinées vers l'arrière de bas en haut. Entre ces éléments 82 et sur la face avant de l'outil 80, sont prévues des surfaces verticales 83 sur lesquelles prennent appui et sont brasées. des pièces
rapportées pentagonales ou en forme de "cabanes" 84 en une matière dure et résistant à l'usure.
Dans la forme de réalisation illustrée en figure 8, on prévoit, sur les faces avant des éléments 84, des bords qui pénètrent dans et fragmentent le sol à travailler, tandis que les surfaces inclinées 82 ont pour effet de diriger la terre dans une direction préférée.
La figure 9 illustre un bras support 16 comportant une partie extérieure en bout 90 s'étendant latéralement et à laquelle est fixé un outil ou bloc 92, par exemple, par soudage comme indiqué en 94, la face 95 de l'outil 92 qui est dirigée vers l'avant,comportant une rainure 96 dans laquelle des éléments durs et résistant à l'usure 98 sont fixés, par exemple, par brasage.
En figure 9, la face 95 de l'outil 92 qui est dirigée vers l'avant, est également inclinée avantageusement par rapport au sens axial tout comme dans la modification de la figure 5 et ce, dans le même but.
Dans chaque cas, on comprendra que la matière dure et résistant à l'usure est avantageusement un carbure métallique dur cémenté, par exemple, le carbure de tungstène cémenté, et que ces éléments sont avantageusement fixés en place par brasage ou par soudage à l'argent encore que, dans certains cas, l'utilisation d'une colle époxy ne soit pas exclue.
Chaque bras support 16 peut être sous forme d'une bande d'acier d'une épaisseur uniforme d'un bout à l'autre, cette bande pouvant être obtenue par laminage, puis par découpage à longueur de la bande laminée et pliage de cette dernière pour obtenir la configuration en L que doit comporter chaque bras. Ensuite, on effectue le traitement thermique et le traitement de détente. Ainsi qu'on l'a mentionné, chaque bras support peut également être forgé, permettant ainsi de lui donner n'importe quelle épaisseur désirée dans chacune de ses zones.
En se référant à la figure 5, des essais auxquels les lames ont été soumises sur champ, ont révélé que des défaillances se produisaient avec une fracture le long de la jonction 15 entre la tige 17 et l'extrémité de travail 60 du bras 16. Afin de remédier à cet inconvénient, il est préférable de prévoir une zone d'impact avancée 13, ainsi qu'un bord de coupe ou bord avant 21 incliné vers l'extérieur par rapport à cette zone d'impact 13 et vers l'arrière par rapport au sens de déplacement de cette zone d'impact avancée 13, comme le montre la flèche -illustrée.
Il est à noter que le bord de coupe ou bord avant
21 est incliné vers l'arrière par rapport au sens de déplacement en s'étendant directement à l'écart de la zone d'impact 13.
Une distinction doit être faite entre le bord de coupe 21 et les surfaces 68 qui sont inclinées vers le haut et vers l'arrière par rapport à ce bord de coupe 21.
Comme le montre la figure 5, l'outil 64 peut être fixé par soudage ou par un autre moyen approprié à l'extrémité
60. Cette extrémité 60 peut comporter ou non une rainure 62 lorsqu'on recourt à un soudage.
En figure 10, on représente un bras 100 ayant une configuration en L avec une tige 102 et une extrémité de travail 104 s'étendant latéralement. Cette extrémité 104 comporte une partie de travail avant 106 constituée d'un bloc métallique
108 ayant un point d'impact avancé 110 et des bords avant acérés
112 inclinés vers l'arrière et à l'écart du point d'impact 110 en s'étendant vers l'extérieur et en direction de chaque côté du bloc 108.
Des éléments de protection contre l'abrasion 114 sont disposés judicieusement sur la face 115 du bloc métallique
108 qui est dirigée vers l'avant et ils sont inclinés vers le haut et vers l'arrière en s'étendant radialement vers l'intérieur et axialement vers l'extérieur par rapport au point d'impact 110. Le bloc métallique 108 est habituellement réalisé en une matière plus dure et plus tenace que le métal avec lequel est réalisé le bras 100. Les éléments de protection contre l'abrasion 114 sont réalisés en un carbure.métallique dur cémenté et ils sont fixés, par brasage, sur la face frontale
115 du bloc métallique 108. L'extrémité 104 comporte une
<EMI ID=8.1>
inférieure 121 (figure 11). Le bloc métallique 108 comporte une partie 116 s'étendant vers l'arrière et pouvant être fixée sur la face supérieure 119 de l'extrémité 104 par soudage ou de n'importe quelle autre manière appropriée.
En figure 11, on peut constater que les éléments de protection contre l'abrasion 114 sont montés sur l'extrémité de travail 106 du bras 100. Il est à noter que ce bras 100 a une certaine épaisseur, ainsi qu'une paroi latérale 118 située sur la face opposée à la partie de travail 106. Il est à noter que ces éléments de protection contre l'abrasion 114 sont situés devant la partie de travail 106 et à l'avant de la partie inférieure extrême de la tige 102.
<EMI ID=9.1> Des encoches 120 assurent un certain jeu immédiatement au-dessus des éléments de protection contre l'abrasion formant le bord de coupe ou bord avant 112. Ces éléments de protection contre l'abrasion 114 s'étendent latéralement en travers de l'épaisseur de la partie de travail 106 jusqu'à ce que les éléments 114' viennent presque rencontrer une ligne imaginaire 118' qui pourrait être tracée verticalement vers le bas en prolongement de la paroi latérale 118.
La figure 12 représente une bande plate d'acier
122 utilisée dans la fabrication de la forme de réalisation préférée illustrée en figure 10. Cette bande d'acier 122 est tout d'abord réalisée en une forme rectangulaire et elle est ensuite ébauchée en y pratiquant un trou 124 à une extrémité
128, ainsi qu'une extrémité en dépouille 126. Cette extrémité
126 est plus étroite que l'extrémité 128 de la bande métallique
122. Cette bande métallique 122 est ensuite pliée à un endroit se situant au-delà du début de la dépouille comme l'indique la ligne en pointillés 130 de la figure 12. La figure 13 représente le bloc métallique 108.
Ce bloc métallique 108 comporte une partie 116 s'étendant vers l'arrière en définissant une encoche 117 (figure 15) qui est utilisée pour fixer le bloc 108 à la partie de travail avant
106 de la barre métallique en L 100.
La figure 14 est une vue de face du point d'impact avant 110 et des bords de coupe 112 adaptés sur le bloc métallique 108. La figure 15 est une vue latérale de la partie 116 s'étendant vers l'arrière, ainsi que des bords de coupe avant
112 du bloc métallique 108.
Des modifications peuvent être apportées dans le cadre des revendications ci-après.
REVENDICATIONS
1. Outil de terrassement comportant un bras conçu pour être supporté sur un organe rotatif, une partie de ce bras s'étendant généralement radialement vers l'extérieur de cet organe pour se terminer en une extrémité de travail sur une face de cette partie, cette extrémité de travail comportant une face dirigée vers l'avant et une face arrière par rapport à un sens de rotation donné de ce bras, de même que des éléments montés sur cette: extrémité de travail du bras et disposés dans une relation de protection contre l'abrasion vis-à-vis de cette face dirigée vers l'avant, laquelle comporte au moins une section inclinée vers l'extérieur à l'écart de la partie précitée du bras et vers l'arrière par rapport au sens de rotation.