Pince de serrage La présente invention a pour objet une pince de serrage, pour fixer à des moyens d'entraînement un élément pénétrant dans le sol, lesdits moyens servant soit à faire pénétrer l'élément dans le sol soit à l'en retirer.
Pour entraîner ou retirer des éléments pénétrant dans le sol, on emploie, selon une technique connue, un générateur de vibrations comme un élément moteur primaire des moyens d'entraînement ; le géné rateur fonctionne dans la gamme des fréquences soniques ou subsoniques. Dans de tels cas, il est essentiel que l'élément pénétrant dans le sol et les moyens d'entraînement soient assemblés de manière à assurer la transmission correcte des efforts vibra toires à l'élément pénétrant dans le sol.
Il est également essentiel que la pince soit capa ble de porter en toute sécurité l'élément pénétrant dans le sol et de résister aux efforts considérables qui s'exercent lorsque l'on entraîne ou retire cet élément ; mais, en même temps, la pince ne doit pas être tellement lourde et encombrante qu'elle absorbe une quantité considérable d'énergie lors de la trans mission des efforts vibratoires.
D'autre part, on peut se procurer actuellement des éléments pénétrant dans le sol présentant une multitude de formes et de dimensions en coupe trans versale, et la pince doit pouvoir s'accommoder de telles variations. Des exemples typiques d'éléments pénétrant dans le sol sont des cuvelages de puits, des tuyaux et des pieux, chacun pouvant offrir une large gamme de formes et de dimensions en coupe transversale.
Le but de cette invention est de fournir une pince de serrage relativement simple et peu coûteuse, qui satisfait les spécifications établies ci-dessus. La pince de serrage suivant l'invention est carac térisée par le fait que ses extrémités sont déformables de façon à les éloigner l'une dé l'autre et sont coin cées contre des surfaces d'appui, qu'une section réceptrice ouverte vers le bas est dimensionnée pour recevoir librement la partie supérieure de l'élément pénétrant dans le sol et lui fournir des surfaces d'appui,
que la section réceptrice renferme un vérin à double action comportant une tête à laquelle- sont fixés une multiplicité de coins pouvant coulisser ver ticalement par rapport à la tête, et que les coins et la tête présentent des faces inclinées vers le haut et l'intérieur et coopérant pour déplacer vers l'extérieur les coins lors du mouvement vers le haut de la tête par rapport aux coins, lorsqu'ils se trouvent dans leurs positions le plus à l'intérieur, les coins étant, disposés pour pouvoir coincer l'élément lorsque son extrémité est introduite dans la section réceptrice.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de la pince de serrage faisant l'objet de l'invention.
Pour la commodité, la description se rapporte à l'entraînement ou au relèvement d'un pieu tubulaire, mais il doit être entendu que l'invention s'applique également à l'entraînement ou à l'enlèvement d'autres types d'éléments pénétrant dans le sol- La fig. 1 est une coupe longitudinale de cette forme d'exécution utilisée avec un pieu de section circulaire ; les fig. 2 et 4 sont des coupes selon les lignes 2-2 et 4-4 de la fig. 1 ;
la ì & . 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 2, et la fig. 5 est une coupe d'un coin équipé d'une cale. L'élément d'entraînement, référencé en 10, pré sente à sa partie inférieure un rebord extérieur 11.
Une section réceptrice 12 est fixée au rebord 11 par des vis à têtes 13 et présente un épaulement interne 14 et un rebord d'extrémité extérieur 15. La section réceptrice 12 délimite une cavité qui reçoit l'extrémité supérieure d'un pieu 16. Dans la réalisa tion représentée, le pieu est constitué par une cer taine longueur de tube et, de ce fait, la coupe trans versale de la section réceptrice 12 a une forme circu- laire. Cette forme serait rectangulaire si le pieu 16 avait une section transversale en forme de H.
Les longueurs de tubes constituant les pieux sont dispo nibles dans une multiplicité de dimensions intérieures et extérieures, et, afin de permettre l'introduction dans la section 12 d'une gamme déterminée de pieux, on place à l'intérieur de la section réceptrice un manchon adapteur 12a, fixé au rebord 15 par l'intermédiaire d'un rebord<I>15a</I> et de vis 17. Le manchon adapteur 12a représenté sur le dessin cor respond au pieu de plus petits diamètres extérieur et intérieur susceptibles d'être reçus dans la pince de serrage représentée.
Un cylindre 18, pourvu d'une paroi supérieure solidaire 19 présentant un alésage central 19a, est dimensionné pour s'ajuster dans la partie inférieure de l'élément d'entraînement 10 et comporte un rebord inférieur 20 coopérant avec le rebord 21 d'un fond de cylindre 22. Le fond de cylindre 22 s'ajuste dans le cylindre 18 et a un alésage central 23. Un anneau torique 24 constitue un joint d'étanchéité entre le cylindre 18 et le fond de cylindre 22.
Des vis 25 traversent les rebords 20 et 21 et pénètrent dans l'élément d'entraînement 10 ;les faces en regard du rebord 11 et le rebord 14 de la section réceptrice 12 ont des chambrages permettant de recevoir ces rebords 20 et 21.
Le cylindre 18 renferme un piston 26 ; celui-ci porte un joint d'étanchéité torique coopérant avec l'alésage interne du cylindre. Une partie inférieure axiale 28 du piston 26 traverse l'alésage axial 23 du fond du cylindre 22, lequel alésage comporte un joint d'étanchéité torique 29. Le piston 26 présente égale ment une partie supérieure axiale 30 traversant l'alé sage 19a de la paroi terminale 19, lequel alésage comporte un joint d'étanchéité torique 31.
La section réceptrice 12 présente des conduits 32 et 33 allant de la paroi latérale externe de cette section 12 à la face radiale du chambrage du rebord 14 pour déboucher sous le rebord 21. A l'en droit où les conduits 32 et 33 débouchent sur la paroi latérale, ils sont suralésés pour recevoir respec tivement des raccords 34 et 35.
Chacun de ces rac cords est de préférence du type ayant un clapet taré normalement fermé qui s'ouvre lorsqu'on y fixe un raccord complémentaire 36 d'une tuyauterie d7ali- mentation 37 d'un fluide sous pression, ou lorsqu'on y fixe un raccord complémentaire 38 d'une tuyauterie de retour 39. Les raccords 34, 35 et 36, 38, étant d'un type classique, ne sont pas décrits en détail. Comme tout raccord entraîne généralement une petite perte de fluide, le conduit 32 a une branche 32b débouchant dans une chambre 32e présentant un alésage taraudé, lequel reçoit un bouchon fileté 32d, que l'on peut faire avancer pour compenser la perte de fluide.
Il est préférable que les raccords 34 et 35 soient voisins l'un de l'autre pour faciliter la fixation ou l'enlèvement des tuyauteries 37 et 39.
Le conduit 32 débouche dans un conduit 40 ; celui-ci met en communication la face inférieure du rebord 21 et la face supérieure du fond de cylin dre 22, ce qui permet au fluide sous pression d'arri ver sur la face inférieure du piston 26 ou d'en repar tir<B>;</B> la jonction des conduits 32 et 40 est rendue étanche en 32a. Le conduit 33 communique, par un alésage 41 percé dans le rebord 21, avec un con duit 42 allant du rebord 20 jusqu'au voisinage de la paroi terminale 19 du cylindre 18, ce qui permet au fluide sous pression d'arriver sur la face supérieure du piston 26 ou d'en repartir ; la jonction des con duits 33 et 42 et l'alésage 41 sont rendus étanches en 41a. Un évent de purge 43 traverse la paroi ter minale 19 du cylindre et est obturé par un bou chon 44.
Un évent de purge 45, mettant en com munication la surface inférieure du piston 26 et l'extrémité inférieure de la partie de piston 28, est obturé par un bouchon 46. Si on le désire, l'évent 43 peut aussi traverser la partie de piston 28. On débou che les évents 43 et 45 pour laisser échapper l'air lorsqu'on remplit le cylindre, à la fois au-dessus et au-dessous du piston, avec le liquide de commande du vérin.
Les parties de piston 28 et 30 présentent des alésages axiaux 47 et 48, communiquant par un alé sage plus petit 49 ; l'alésage 48 constitue un siège concave 50 dans lequel se loge la tête convexe 51 d'un boulon 52. La tête de boulon 51 porte une nervure transversale 53 qui se loge dans une fente correspondante d'un frein de boulon 54. La rotation de ce frein de boulon 54 est empêchée par des lan guettes 55 s'introduisant dans des rainures 56 ména gées dans la partie supérieure de l'alésage 48 ; le frein de boulon est repoussé élastiquement vers la tête de boulon 51 par un ressort 57 s'appuyant sur un disque 58 maintenu en place par un moyen d'arrêt amovible 59.
La partie inférieure du boulon 52 traverse libre ment un alésage 60 dans la tête de vérin 61 en forme de cloche et est filetée pour recevoir un écrou 62 ; celui-ci bloque une rondelle sphérique 63 contre un siège concave 64 formé dans la surface inférieure de la tête de vérin 61. L'extrémité du boulon 52 présente un téton 65 destiné à faciliter l'assemblage de la bride.
Avec la liaison ci-dessus décrite entre la tête du 'vérin 61 et le piston 26, la tête de vérin peut se déplacer latéralement par rapport au piston lors de l'introduction de la partie supérieure d'un pieu 16, du fait que la rondelle sphérique 63, la tête de boulon convexe 51 et les moyens ci-dessus décrits destinés à empêcher la rotation du boulon 52 constituent un joint universel.
La tête de vérin 61 comporte une série de coulis ses 66 qui vont du haut en bas de sa face externe et qui sont fermées à leurs extrémités inférieures par un anneau de retenue 67 fixé à la partie ouverte de la tête 61. Chaque coulisse 66 comporte une face interne 68 inclinée vers le haut et l'intérieur en direc tion de l'axe de la tête 61. Un coin 69 est situé dans chaque coulisse 66 ; chaque coin a une face 70 inclinée vers le haut et l'intérieur en direction de l'axe de la tête 61.
L'inclinaison des faces 68, 70 est telle que les faces de contact moletées des plaquettes rapportées 71 des coins 69 sont parallèles à l'axe de la pince. Chaque plaquette rapportée 71 est enfermée à l'intérieur d'une rainure en queue d'aronde qui part vers le haut d'un épaulement 73 du coin et qui débouche dans une gorge annulaire 74. Un anneau 75 de retenue des coins est placé dans la gorge 74 et empêche tout mouvement par rapport aux coins 69 des plaquettes rapportées 72. Chaque coin 69 pré sente un cran 71a pour que l'on puisse glisser vers le bas chaque plaquette rapportée dans la rainure 72.
Les coins 69 sont retenus dans leurs coulisses 66 par des plaquettes 83 fixées à la tête de vérin 61 par des boulons 82 et qui pénètrent dans les gorges 81 for mées dans les faces latérales adjacentes des coins. Les gorges 81 sont parallèles aux faces incli nées 68, 70.
En fonctionnement, l'élément d'entraînement 10 se déplace par rapport à l'extrémité du pieu en sorte que cette extrémité pénètre dans la section réceptrice 12 et que la tête de vérin 61 pénètre dans l'alésage du pieu. Du fait que la liaison entre la tête de vérin 61 et le vérin 26 est réalisée par un joint universel, la tête du vérin est libre et son axe peut prendre toutes les positions par rapport à l'axe de la tige. L'anneau 'de retenue 67 possède à sa partie inférieure des saillies 76 coniques vers l'intérieur afin de faciliter l'entrée de la tête du vérin dans l'alésage du pieu ;
un manchon 77 est fixé au rebord 15 et possède une face interne 78 conique vers le bas et l'extérieur pour faciliter l'entrée du pieu dans la section récep trice 12. La section réceptrice 12 et le manchon rapporté 12a présentent des faces évasées vers le bas et l'extérieur, respectivement 79 et 80, dans un but analogue. On admet alors par le raccord 34 le fluide sous pression sur le côté inférieur du piston 26 ; le fluide repousse ainsi vers le haut l'ensemble piston- tête du vérin 61. Durant ce mouvement, les faces supérieures des coins 69 viennent s'appuyer contre l'épaulement 14 de la section réceptrice 12.
Le mou vement continu vers le haut de l'ensemble piston- tête du vérin a pour effet que les coins sont poussés longitudinalement dans les coulisses 66. Il en résulte à son tour que les coins sont repoussés radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de la tête du vérin ; les coins viennent alors s'appuyer sur la sur face interne du pieu qui se déforme en se dilatant et vient à son tour épouser étroitement la section récep trice, ce qui l'assujettit solidement à l'élément d'en traînement 10 ;
à ce moment, le pieu peut être enfoncé dans le sol ou en être retiré par l'actionne- ment de l'élément d'entraînement.
Lorsque le pieu a été enfoncé ou retiré, on actionne alors la pince pour relâcher le pieu en fixant les tuyauteries 37, 39 de façon à envoyer le fluide sous pression dans l'espace situé au-dessus du piston 26 et renvoyer à la source le fluide enfermé sous le piston 26. Comme l'ensemble piston-tête du vérin 26, 61 est repoussé vers le bas, les coins 69 cessent d'être bloqués contre le pieu. Ceci permet aux coins 69 de remonter le long des coulisses 66 et de dégager le pieu.
En conséquence, l'anneau 75 vient buter sur le bord supérieur du pieu ou le bord supérieur du manchon d'adaptateur 12a et déplace les coins le long de leurs coulisses pour les ramener vers l'intérieur vers l'axe de la tête du vérin et les dégager du pieu, qu'on peut alors enlever de la section de réception 12.
Dans la réalisation de l'invention représentée sur le dessin, on peut remplacer les manchons 12a et 77 par d'autres manchons pouvant recevoir des pieux de diamètre extérieur plus grand que celui représenté, et on peut fixer au dos des coins (voir fig. 5), des cales amovibles pour coopérer avec des pieux de diamètre intérieur plus grand.
La pince décrite supporte la transmission des vibrations dans les gammes soniques ou subsoniques entre l'élément 12 et le pieu 16 sans interférer dans la transmission.
Clamp The present invention relates to a clamp for fixing to drive means an element penetrating into the ground, said means serving either to make the element penetrate into the ground or to remove it therefrom.
To drive or remove elements penetrating into the ground, one employs, according to a known technique, a vibration generator as a primary motor element of the drive means; the generator operates in the sonic or subsonic frequency range. In such cases, it is essential that the element penetrating into the ground and the drive means are assembled so as to ensure the correct transmission of the vibratory forces to the element penetrating into the ground.
It is also essential that the gripper be able to safely carry the element penetrating into the ground and to withstand the considerable forces exerted when this element is dragged or withdrawn; but, at the same time, the clamp must not be so heavy and bulky that it absorbs a considerable amount of energy during the transmission of vibratory forces.
On the other hand, it is currently possible to obtain elements penetrating into the ground having a multitude of shapes and dimensions in cross section, and the clamp must be able to accommodate such variations. Typical examples of soil penetrating items are well casings, pipes, and piles, each of which can offer a wide range of shapes and sizes in cross section.
The object of this invention is to provide a relatively simple and inexpensive collet chuck which satisfies the specifications set out above. The clamp according to the invention is charac terized by the fact that its ends are deformable so as to move them away from one another and are wedged against the bearing surfaces, with a receiving section open towards the side. bottom is dimensioned to freely receive the upper part of the element penetrating into the ground and provide it with bearing surfaces,
that the receiving section contains a double-acting cylinder having a head to which are attached a multiplicity of wedges which can slide vertically with respect to the head, and that the wedges and the head have faces inclined upwards and inwards and cooperating to outwardly displace the wedges during upward movement of the head relative to the wedges, when in their innermost positions, the wedges being, arranged to be able to wedge the element when its end is introduced into the receiving section.
The accompanying drawing shows by way of example an embodiment of the collet forming the subject of the invention.
For convenience, the description relates to driving or lifting a tubular pile, but it should be understood that the invention also applies to driving or removing other types of elements. penetrating into the ground - Fig. 1 is a longitudinal section of this embodiment used with a pile of circular section; figs. 2 and 4 are sections along lines 2-2 and 4-4 of FIG. 1;
the ì &. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2, and fig. 5 is a section of a wedge equipped with a wedge. The drive element, referenced at 10, has at its lower part an outer rim 11.
A receiving section 12 is secured to the flange 11 by cap screws 13 and has an inner shoulder 14 and an outer end flange 15. The receiving section 12 defines a cavity which receives the upper end of a stake 16. In In the embodiment shown, the pile is a certain length of tube and therefore the cross section of the receiving section 12 has a circular shape. This shape would be rectangular if the pile 16 had an H-shaped cross section.
The lengths of tubes constituting the piles are available in a multiplicity of internal and external dimensions, and, in order to allow the introduction into section 12 of a determined range of piles, a set is placed inside the receiving section. adapter sleeve 12a, fixed to the flange 15 by means of a flange <I> 15a </I> and screws 17. The adapter sleeve 12a shown in the drawing corresponds to the pile of smaller outer and inner diameters liable to 'be received in the collet shown.
A cylinder 18, provided with an integral upper wall 19 having a central bore 19a, is dimensioned to fit into the lower part of the drive element 10 and comprises a lower rim 20 cooperating with the rim 21 of a cylinder bottom 22. Cylinder bottom 22 fits into cylinder 18 and has a central bore 23. An O-ring 24 provides a seal between cylinder 18 and cylinder bottom 22.
Screws 25 pass through the flanges 20 and 21 and enter the drive member 10; the facing faces of the flange 11 and the flange 14 of the receiving section 12 have recesses for receiving these flanges 20 and 21.
The cylinder 18 contains a piston 26; the latter carries an O-ring seal cooperating with the internal bore of the cylinder. An axial lower part 28 of the piston 26 passes through the axial bore 23 of the bottom of the cylinder 22, which bore has an O-ring seal 29. The piston 26 also has an axial upper part 30 passing through the bore 19a of the cylinder. end wall 19, which bore has an O-ring seal 31.
The receiving section 12 has conduits 32 and 33 going from the outer side wall of this section 12 to the radial face of the recess of the rim 14 to open out under the rim 21. Right where the conduits 32 and 33 open out on the side wall, they are overbore to receive connectors 34 and 35 respectively.
Each of these fittings is preferably of the type having a calibrated normally closed valve which opens when a complementary fitting 36 of a supply pipe 37 of a pressurized fluid is attached thereto, or when one is attached thereto. a complementary fitting 38 of a return pipe 39. The fittings 34, 35 and 36, 38, being of a conventional type, are not described in detail. As any fitting generally results in a small loss of fluid, the conduit 32 has a branch 32b opening into a chamber 32e having a threaded bore, which receives a threaded plug 32d, which can be advanced to compensate for the loss of fluid.
It is preferable that the fittings 34 and 35 are adjacent to each other to facilitate the attachment or removal of the pipes 37 and 39.
The conduit 32 opens into a conduit 40; this puts the lower face of the rim 21 in communication with the upper face of the cylinder bottom 22, which allows the pressurized fluid to arrive on the underside of the piston 26 or to start again <B> ; </B> the junction of the conduits 32 and 40 is sealed at 32a. The duct 33 communicates, by a bore 41 drilled in the rim 21, with a duct 42 extending from the rim 20 to the vicinity of the end wall 19 of the cylinder 18, which allows the pressurized fluid to reach the face. upper piston 26 or starting again; the junction of the conduits 33 and 42 and the bore 41 are sealed at 41a. A purge vent 43 passes through the end wall 19 of the cylinder and is closed by a plug 44.
A purge vent 45, communicating the lower surface of the piston 26 and the lower end of the piston portion 28, is closed by a plug 46. If desired, the vent 43 can also pass through the portion of the piston. piston 28. The vents 43 and 45 are opened to allow air to escape when filling the cylinder, both above and below the piston, with the actuator control fluid.
The piston parts 28 and 30 have axial bores 47 and 48, communicating by a smaller random 49; the bore 48 constitutes a concave seat 50 in which the convex head 51 of a bolt 52 is accommodated. The bolt head 51 carries a transverse rib 53 which fits into a corresponding slot of a bolt brake 54. The rotation of this bolt brake 54 is prevented by lan guettes 55 being introduced into grooves 56 formed in the upper part of the bore 48; the bolt brake is resiliently urged towards the bolt head 51 by a spring 57 resting on a disc 58 held in place by a removable stop means 59.
The lower part of the bolt 52 freely passes through a bore 60 in the cylinder head 61 in the form of a bell and is threaded to receive a nut 62; this blocks a spherical washer 63 against a concave seat 64 formed in the lower surface of the cylinder head 61. The end of the bolt 52 has a stud 65 intended to facilitate assembly of the flange.
With the connection described above between the head of the cylinder 61 and the piston 26, the cylinder head can move laterally with respect to the piston during the introduction of the upper part of a pile 16, because the spherical washer 63, the convex bolt head 51 and the means described above for preventing rotation of the bolt 52 constitute a universal joint.
The jack head 61 comprises a series of grouts 66 which run from the top to the bottom of its outer face and which are closed at their lower ends by a retaining ring 67 fixed to the open part of the head 61. Each slide 66 comprises an internal face 68 inclined upwardly and inwardly in the direction of the axis of the head 61. A wedge 69 is located in each slide 66; each corner has a face 70 inclined upwards and inwards towards the axis of the head 61.
The inclination of the faces 68, 70 is such that the knurled contact faces of the inserts 71 of the corners 69 are parallel to the axis of the clamp. Each insert 71 is enclosed within a dovetail groove which extends upwards from a shoulder 73 of the wedge and which opens into an annular groove 74. A ring 75 for retaining the wedges is placed in it. the groove 74 and prevents any movement with respect to the corners 69 of the inserts 72. Each corner 69 has a notch 71a so that each insert can be slid downwards in the groove 72.
The wedges 69 are retained in their slides 66 by plates 83 fixed to the jack head 61 by bolts 82 and which penetrate into the grooves 81 formed in the adjacent side faces of the wedges. The grooves 81 are parallel to the inclined faces 68, 70.
In operation, the drive member 10 moves relative to the end of the pile so that that end enters the receiving section 12 and the ram head 61 enters the bore of the pile. Because the connection between the cylinder head 61 and the cylinder 26 is made by a universal joint, the cylinder head is free and its axis can take any position relative to the axis of the rod. The retaining ring 67 has at its lower part protrusions 76 which are conical inwardly to facilitate the entry of the cylinder head into the bore of the pile;
a sleeve 77 is attached to the flange 15 and has an inner face 78 that is tapered down and out to facilitate the entry of the pile into the receiving section 12. The receiving section 12 and the insert sleeve 12a have faces flared towards the bottom and the outside, respectively 79 and 80, for a similar purpose. The pressurized fluid is then admitted through the connection 34 on the lower side of the piston 26; the fluid thus pushes the piston-head assembly of the cylinder 61 upwards. During this movement, the upper faces of the wedges 69 come to rest against the shoulder 14 of the receiving section 12.
The continuous upward movement of the piston-cylinder head assembly causes the wedges to be pushed longitudinally into the slides 66. This in turn results in the wedges being pushed radially outwardly of the wedges. axis of the cylinder head; the wedges then come to rest on the internal surface of the pile which deforms while expanding and in turn closely matches the receiving section, which firmly secures it to the dragging element 10;
at this time, the pile can be driven into or removed from the ground by actuating the drive element.
When the pile has been inserted or withdrawn, the clamp is then actuated to release the pile by fixing the pipes 37, 39 so as to send the pressurized fluid into the space located above the piston 26 and return the source to the source. fluid trapped under the piston 26. As the piston-head assembly of the cylinder 26, 61 is pushed down, the wedges 69 cease to be locked against the stake. This allows the wedges 69 to go up along the slides 66 and release the stake.
As a result, the ring 75 abuts the upper edge of the pile or the upper edge of the adapter sleeve 12a and moves the wedges along their slides to bring them inward towards the axis of the cylinder head. and disengage them from the stake, which can then be removed from the receiving section 12.
In the embodiment of the invention shown in the drawing, the sleeves 12a and 77 can be replaced by other sleeves capable of receiving piles of larger outside diameter than that shown, and corners can be fixed to the back (see fig. 5), removable wedges to cooperate with piles of larger internal diameter.
The clamp described supports the transmission of vibrations in the sonic or subsonic ranges between the element 12 and the pile 16 without interfering in the transmission.