CA1204729A

CA1204729A - Dispositif de foncage et d'arrachement pour pieux, tubes, palplanches, tiges, etc.

Info

Publication number: CA1204729A
Application number: CA000410875A
Authority: CA
Inventors: Georges Jacquemet
Original assignee: CIVILE PARTICULIERE MARTELEC Ste
Current assignee: CIVILE PARTICULIERE MARTELEC Ste
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1986-05-20
Also published as: US4468594A; JPH0354211B2; JPS5869929A; DE3263759D1; EP0076768A1; FR2514049A1; ATE13451T1; FR2514049B1; EP0076768B1

Abstract

DE DIVULGATION Ce dispositif comprend deux marteaux électromagnétiques superposés disposés suivant un même axe et agissant en sens opposés, entre lesquels est montée une masse mobile oscillante commune, suspendue élastiquement. Les pièces polaires respectives des deux marteaux constituent des enclumes, dont celle inférieure, frappée par la masse mobile pour le fonçage, est munie à son extrémité extérieure de moyens pour le raccordement des éléments à foncer ou à arracher, et dont celle supérieure, frappée par la masse mobile pour l'arrachement, est reliée à celle inférieure par un arbre en matériau amagnétique traversant de part en part la masse mobile. Un commutateur permet de diriger, vers l'un ou l'autre des marteaux, les impulsions de courant issues d'un système électrique commun d'alimentation et de commande.

Description

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La présente invention concerne un dispositif destiné au fonçage et à l'arrachement d'éléments tels que: pieux, tubes, palplanches, ti~es, etc..., qui sont utilisés dans les domaines des travaux publics, des carrières, des mines et des industries de forage.
Dans ce genre de travaux, il est nécessaire d'utiliser les vibrations et l'énergie produites par des chocs répétés, pour faire pénétrer les éléments en question dans le sol, ce que l'on désigne sous le nom de fonçage.
De même, pour retirer ces éléments du sol, par arrachement, il est fréquemment nécessaire d'accompagner la force de traction appliquée par l'action de chocs qui facilitent le glissement de l'élément dans le terrain.Dans le cas du fonçage, il est évident que l'effet des chocs doit se faire dans le sens du mouvement de pénétration, I'énergie du choc trans-mise à l'élément à foncer étant répartie en deux composantes, I'une provo-quant la mise en vibration de l'élément, favorisant le glissement dans le sol, I'autre composante assurant le déplacement de l'élément.
Par exemple, dans le cas d'un fonçage vertical de pieu, la direction des choc.s appliqués sera verticale et le sens des chocs orienté de haut en bas.
Lors de l'arrachement, les conditions seront inversées; les chocs seront donc dirigés de bas en haut7 pour obtenir l'effet désiré.
Pour réaliser ces fonctions, I'on utilise actuellement des matériels généralement mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques. Les appareils mécaniques sont complexes et fragiles. Quant aux appareils à fluide hydrauli~
que ou pneumatique, leur utilisation est difficile si la température ambiante est basse. La plupart des matériels connus réalisent seulement l'une des fonctions, soit le fonçage ou l'arrachage, et il faut donc changer d'apparèil pour passer d'une opération à l'autre. Même les appareils qui sont suscepti-bles d'assurer les deux fonctions doivent être retournés pour passer, par exemple, du fonçage à l'arrachement.
I a présente invention vise à éliminer l'ensemble de ces inconvé-nients, en fournissant un appareil utilisant une source d'énergie nouvelle dans le domaine considéré, cet appareil étant de structure simple et robuste, avec un minimum de pièces en mouvement, ayant un fonctionnement non influencé par les conditions extérieures de température, et réunissant dans un ensemble compact tous les moyens nécessaires à la fois au fonçage et à l'arrachement, le passage de l'une à l'autre de ces deux opérations s'effec-tuant par une simple commutation, sans aucun retournement ou autre déplace-ment de l'appareil.
A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de fonçage et d'arrachement pour pieux, tubes, palplanches, tiges, etc., qui comprend ~i~

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essentiellement deux marteaux elec~x~gnetiques s~Foses, disposes suivant un même axe et agissant en sens opposes, entre lesquels est montee une masse mobile oscillante commune, suspendue élastiquement, les pieces polaires respectives deux deux marteaux constituant des enclumes, dont cette inférieure, frappée par la masse mobile pour le fonçage, est munie a son extrémité
exterieure de moyens permettant le raccordement des elements a foncer ou à arracher, et dont celle supérieure, frappée par la masse mobile pour l'arrachement, est reliée à celle inférieure par un arbre ou un tube en matériau amagnétique traversant de part en part la masse mobile par un trou foré suivant l'axe de cette derniere.
Etant donne que les deux marteaux electromagnetiques du dispositif objet de l~invention sont utilisés alter-nativement, l'un servant au foncage et l'autre a l'arra-chement, et n'entrent jamais en service simultanément, ces deux marteaux sont reliés a un système électrique commun d'alimentation et de commande, par l'intermédiaire d'un commutateur permettant de diriger a ~olonté des impulsions de courant vers le bobinage de l'un des marteaux pour le fonsage ou vers le bobinage de l'autre marteau pour l'arrachement de l'élément raccordé a l'enclume inferieure. On comprend que, pour l'arrache-ment, la masse mobile attirée par le bobinage supérieurvient frapper l'enclume correspondante, laquelle trans-met l'enQrgie reçue a l'enclume inférieure par l'inter-mediaire de l'arbre ou du tube de liaison, tandis que pour le fon~age la masse mobile, attirée par le bobinage inferieur, frappe directement l'enclume a laquelle sont raccordes les elements a foncer.
On réunit ainsi, dans un ensemble de forme générale cylindrique allongée, un systeme de fonçage et un systeme d'arrachement qui fonctionnent a partir de l'énergie électrique et qui utilisent une masse mobile ~' B

~.2~4729 frappante commune, dont les extremites peuvent penetrer respectivement dans les bobinages des deux marteaux electromagnétiques pour en constituer les noyaux mobiles, cette masse mobile étant suspendue par exemple entre deux ressorts antagonistes lui permettant d'osciller de part et d'autre d'une position de repos.
Une rotation de ces éléments peut être nécessaire, en combinaison avec les chocsO Cette rotation peut être obtenue soit en entraînant l'enclume supérieure soit en entraînant l'enclume inférieure, notamment avec les dispos~itions suivantes:
- Suivant une premiere forme de realisation, le dispositif comprend, pour l'entralnement en rotation de l'element à foncer, un moto-reducteur electrique disposé
suivant l'axe du double marteau electromagnetique et accouple, par l'intermediaire d'un arbre de sortie cannele, a l'enclume superieu-- 2a -B

~ 2C~4729 re, le mouvement de rotation étant transmis par l'arbre ou le tube de liaison à l'enclume inférieure.
- Suivant une seconde forme de réalisation, le dispositif comprend, pour l'entraînement en rotation de l'élément à foncer, un moto-réducteur 5 électrique placé latéralement, par rapport à l'axe du double marteau électro-magnétique, et ayant son arbre de sortie relié, par l'ir-termédiaire d'une transmission telle qu'à chaîne sans fin, à un élément rotatif creux monté
coulissant autour d'une partie de profil extérieur correspondant de l'enclume inférieure.
Pour certaines opérations, nécessitant en outre l'évacuation de carottes ou la circulation de fluides de forage, I'élément de liaison entre les deux enclumes3 qui traverse de part en part la masse mobile, est un tube prolongé par des perçages axiaux ménagés respectivemen~ dans les deux enclumes, pour constituer un passage axial continu.
Cette dernière caractéristique est compatible avec la présence de moyens d'entraînement en rotation mais dans ce cas, afin de permettre la récupération des carottes ou l'arrivée du fluide de forage, on choisira de préférence pour lesdits moyens d'entraînement en rotation la disposition latérale définie plus haut, de manière à libérer la partie supérieure de 20 l'appareil.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exem-ples non limitatifs, des formes d'exécution de ce dispositif de fonçage et d'arrachement pour pieux, tubes, palplanches, tiges, etc.:
Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier dispositif de fonçage et d'arrachement conforme à l'invention, avec des moyens d'entraî-nement en rotation disposés suivant l'axe du double marteau électromagné-tique;
Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un second dispositif de fonçage et d'arrachement conforme à l'invention, avec des moyens d'entraî-nement en rotation placés latéralement, par rapport à l'axe du double mar-teau électromagnétique;
Figure 3 est une vue de côté de la partie supérieure d'un dispositif de fonçage et d'arrachement conforme à l'invention, sans moyens d'entraîne-ment en rotation et suspendu à un câble;
Figure 4 est une vue de côté, avec coupes partielles, de la partie supérieure d'un dispositif de fonçage et d'arrachement constituant une varian-te du dispositif de la figure 3;
Figure 5 est une vue en plan par dessus du dispositif de la figure 4.
Le dispositif de fonçage et d'arrachement, représenté sur la figure 1, ~Z~7~9 comprend une masse mobile centrale 1 pouvant frapper, par chacune de ses extrémités, soit sur une enclume inférieure 2 destinée au fonçage, soit sur une enclume supérieure 3 destinée à l'arrachement. Les deux enclumes

2 et 3 sont reliées entre elles par un arbre 4 en matériau amagnétique, 5 traversant de part en part la masse mobile 1 par un trou 5 foré suivant l'axe 6 de cette dernière.
La masse mobile 1 est commune à deux marteaux électromagnétiques 7 et 8, disposés suivant l'axe 6 et réalisés chacun suivant le brevet français N 2 430 827. Le marteau inférieur 7 comprend un bobinage 9 entouré
0 d'un blindage 10; I'enclume inférieure 2 lui sert de pièce polaire ~ixe, par sa partie cylindrique 11 introduite à l'intérieur du bobinage 9, tandis que l'extrémité inférieure de la masse I sert de noyau mobile au marteau 7 en pénétrant aussi dans son bobinage 9. D'une manière symétrique, le marteau supérieur 8 comprend un bobinage 12 entouré d'un blindage 13;
15 I'enclume supérieure 3 lui sert de pièce polaire fixe par sa partie cylindrique 14 introduite à l'intérieur du bobinage 12, tandis que l'extrémité supérieure de la masse 1 sert de noyau mobile au marteau 8 en pénétrant aussi dans son bobinage 12.
Dans sa partie centrale, la masse mobile 1 présente une collerette 20 15, de part et d'autre de laquelle prennent appui, respectivernent, deux ressorts hélicoldaux 16 et 17 antagonistes. Le ressort inférieur 16 est compri-mé entre la collerette 15 et une bague 18 située au-dessus du blindage 10 du marteau inférieur 7, tandis que le ressort supérieur 17 est comprimé
entre la collerette 15 et une bague 19 placée au-dessous du blindage 13 25 du marteau supérieur 8.
L'ensemble des deux marteaux électromagnétiques 7 et 8 et de leur masse mobile commune 1 est disposé sous des carters extrêmes 20 et central 21 assemblés convenablement. Pour être utilisé, tout cet ensemble est monté sur un support extérieur non représenté, par exemple une glissière 30 avec les moyens de déplacement nécessaires.
Les deux marteaux électromagnétiques 7 et 8 sont reliés, l'un et l'autre, à un système électrique commun d'alimentation et de commande, symbolisé par un bloc 22 et réalisé suivant le brevet français N 2 356 483 et son addition N 2 425 302. Un dispositif de commutation 23 permet 35 de diriger le courant issu du circuit électrique de décharge vers l'un ou l'autre des deux bobinages 9 et 12.
Pour obtenir le fonçage, I'opérateur place le dispositif de commuta-tion 23 dans sa position mettant en circuit le bobinage 9 du marteau électro-magnétique inférieur 7. A chaque impulsion de courant envoyée dans ce 40 bobinage ~ I'extrémité inférieure de la masse mobile 1 suspendue par les -- 4 -- ~

~2~4729 ressorts 16 et ~, vient frapper la partie cylindrique 11 de l'enclume inférieu-re ~, dont la collerette 24 vient appuyer sur une butée 25. L'enclume inférieu-re 2 transmet l'énergie cinétique reçue de la masse mobile 1 à l'élément à fonçer, fixé à l'extrémité inférieure de ladite enclume 2 par un montage S adapté à chaque cas d'application.
Pour obtenir l'arrachement, I'opérateur place le dispositif de commu-tation 23 dans son autre position mettant en circuit le bobinage 12 du marteau électromagnétique supérieur 8. A chaque impulsion de courant envoyée dans ce bobinage 12, l'extrémité supérieure de la masse mobile 10 1 vient frapper la partie cylindrique 14 de l'enclume supérieure ~, dont la collerette 26 vient s'arrêter sur une butée correspondante 27. L'enclume supérieure 3 transmet l'énergie cinétique reçue de la masse mobile i à
l'enclume inférieure ~, par l'intermédiaire de l'arbre de liaison ~, I'enclume inférieure 2 transmettant elle-même cette énergie à l'élément à arracherO
La longueur de l'arbre 4 qui relie entre elles les deux enclumes 2 et 3 est telle que, lorsqu'on se trouve en position de fonçage, I'enclume supérieure 3 ne peut recevoir les chocs en retour dus à l'oscillation de la masse mobile 1 provoquée par le marteau inférieur 7; inversement, en position d'arrachement, I'enclume inférieure 2 ne recevra pas les chocs 20 en retour dus à l'oscillation de la masse mobile 1 provoquée par le marteau supérieur 8.
Dans la première forme d'exécution représentée sur la figure 1, un entraînement en rotation de l'élément à foncer est obtenu, en outre, par un dispositif de rotation disposé au-dessus du double marteau électroma-25 gnétique 7- 8, suivant l'axe 6 de ce double marteau. Un moto-réducteur électrique 28, bridé sur le couvercle supérieur 41, a son arbre de sortie 29 lié en rotation avec l'enclume supérieure 3 par l'intermédiaire de cannelu-res permettant le déplacement axial de cette enclume 3. Le mouvement de rotation est transmis par l'arbre de liaison 4 à l'enclume inférieure 2, 30 qui elle-même la communique à l'élément à foncer.
La figure 2 représente une seconde forme d'exécution qui ne diffère pas de la première en ce qui concerne la disposition du double marteau électromagnétique 7 - ~ mais dans laquelle l'entraînement en rotation de l'élément à foncer est obtenu par un dispositif placé latéralement. Un moto-35 réducteur ~ d'axe 31 parallèle à l'axe principal 6 de l'appareil, est bridésur un carter 32 solidaire de la partie inférieure de l'appareil. L'arbre de sortie 33 du moto-réducteur 30 porte un pignon 34, relie par une chaîne sans fin 35 à un autre pignon 36 usiné avec un logement en forme de "six pans creux" suivant son axe. Le pignon 36 est monté coulissant autour de 0 I'enclume inférieure ~, possèdant un usinage extérieur complémentaire à

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six pans 37, ce qui permet l'entraînement en rotation de l'enclume ~? donc de l'élément à foncer, sans empêcher le déplacement axial de cette enclume 2. Toute la transmissicn précédemment décrite est logée à l'intérieur du carter 32.
Comme le montre encore la figure 2, I'arbre de liaison et les enclumes peuvent être forés de part en part, I'arbre en question étant dans ce cas remplacé par un tube 38 et les enclumes 2 et 3 comportant des perçages axiaux respectivement 39 et ~, qui prolongent le tube 38. En prévoyant aussi sur le couvercle supérieur 41 un orifice 42 percé suivant I'axe ~ on dispose alors d'un passage axial continu, pour l'extraction et la récupération de carottes à la partie supérieure du dispositif, éventuel-lement pour la circulation de fluides utilisés dans les opérations de forage.
Le dispositif de fonçage et d'arrachement précédemment décrit est applicable à des éléments divers tels que: pieux, tubes, palplanches, 15 tiges, etcL'extrémité extérieure de l'enclume inférieure 2 comporte, pour le raccordement de ces éléments, des moyens 421adaptés à chaque cas d'application, par exemple une tete filetée pour des éléments vissables.
Dans le cas où sont prévus des moyens pour l'entraînement en rotation des éléments en question, I'invention est plus particulièrement applicable au domaine du forage.
Dans le cas inverse où le double marteau électromagnétique est utilisé seul, sans moyens d'entraînement en rotation, le dispositif de fonçage et d'arrachement objet de l'invention peut être, comme l'illustre la figure

3, suspendu au câble 43 d'une grue; dans ce cas il est avantageux de relier le câble 43 au sommet du corps 44 du dispositif par un élément souple 45, tel que ressort ou bloc de caoutchouc. Le passage du fonçage à l'arrachement se fait alors en déplaçant le corps 44 du dispositif par rapport aux enclumes solidaires des éléments à foncer ou à arracher.
Ce déplacement peut être obtenu en laissant reposer le corps 44 du dispositif par l'intermédiaire de la butée basse 25 sur l'enclume inférieure 2 (voir figures I et 2) pour le fonçage, et en tirant le corps 44 vers le haut pour amener l'enclume supérieure 3 en contact avec la butée haute ~
pour l'arrachement, I'élément souple d'accrochage 45 permettant d'absorber les à-coups à l'arrachement en évitant de les transmettre au câble de suspen-sion 43.
Dans une variante, représentée sur les figures 4 et 5, I'enclume supérieure 3 possède deux oreilles latérales ~, situées à l'extérieur du corps 44 entre les deux pattes d'accrochage 47 du dispositif à un câble ou autre moyen de suspension. Deux petits vérins électriques 48 ont leurs corps fixés de part et d'autre de la partie supérieure du corps 44 du disposi-~.Z~472~

tif, tandis que leurs tiges 49 sont reliées respectivement aux deux oreilles 46, avec interposition de disques ou plots élastiques 50. Ce montage a l'avan-tage de ne pas transmettre de vibrations au câble ou autre moyen de suspen-sion, I'impulsion de recul étant reprise sur les éléments à foncer.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Dispositif de fonçage et d'arrachement pour pieux, tubes, palplanches, tiges, etc..., caracté-risé en ce qu'il comprend:
- deux marteaux électromagnétiques superposés, disposés suivant un même axe, chacun comportant un bobinage et une pièce polaire qui agissent en sens opposés;
- une masse mobile oscillante percée d'un trou foré suivant l'axe précité et étant mobile suivant ce même axe, la masse étant commune aux deux marteaux et étant suspendue élastiquement entre ceux-ci;
- une enclume inférieure constituée par la pièce polaire du marteau inférieur et munie à son extré-mité inférieure de moyens permettant le raccordement des éléments à foncer ou à arracher;
- un arbre en matériau amagnétique traversant de part en part la masse mobile par ledit trou foré;
- une enclume supérieure constituée par la pièce polaire du marteau supérieur, cette enclume supérieure étant reliée à l'enclume inférieure par ledit arbre; et - un système électrique commun d'alimentation et de commande des bobinages des deux marteaux, comportant un commutateur qui, dans une position, dirige des impul-sions de courant vers le bobinage de l'un des marteaux, la masse mobile venant alors frapper l'enclume inférieure pour le fonçage de l'élément raccorde à cette enclume, et qui, dans une autre position, dirige les impulsions de courant vers le bobinage de l'autre marteau, la masse mobile venant alors frapper l'enclume supérieure pour l'arrachement de l'élément raccordé à l'enclume inférieure.

2. Dispositif de fonçage et d'arrachement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, pour l'entraînement en rotation de l'élément à foncer, un moto-réducteur électrique disposé suivant l'axe du double marteau électromagnétique et accouplé, par l'intermédiaire d'un arbre de sortie cannelé, à l'en-clume supérieure, le mouvement de rotation étant trans-mis par l'arbre ou le tube de liaison à l'enclume inférieure.

3. Dispositif de fonçage et d'arrachement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, pour l'entraînement en rotation de l'élément à foncer, un moto-réducteur électrique place latéralement, par rapport à l'axe du double marteau électromagnétique, et ayant son arbre de sortie relié, par l'intermédiaire d'une transmission telle qu'à chaîne sans fin, à un élé-ment rotatif creux monté coulissant autour d'une partie de profil extérieur correspondant de l'enclume inférieure.

4. Dispositif de fonçage et d'arrachement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de liaison traversant la masse mobile est prolongé par des perçages axiaux ménagés respectivement dans les deux enclumes, pour constituer un passage axial continu destiné à l'évacuation de carottes ou à la circulation de fluides de forage.

5. Dispositif de fonçage et d'arrachement selon la revendication 1, sans entraînement en rotation de l'élément à foncer, caractérisé en ce que son corps porte, à sa partie supérieure, des vérins électriques dont les tiges sont reliées, avec interposition de disques ou plots élastiques, à l'enclume supérieure, de manière à permettre le passage du fonçage à l'arrache-ment tout en évitant la transmission des vibrations au moyen de suspension du dispositif.