EP0593355B1

EP0593355B1 - Appareil pour creuser dans le sol des tranchées de grande profondeur à l'aide de tambours de fraisage

Info

Publication number: EP0593355B1
Application number: EP93402515A
Authority: EP
Inventors: Philippe Chagnot; Jean-Claude Riglet
Original assignee: Compagnie du Sol SARL
Current assignee: Compagnie du Sol SARL
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2013-10-12
Also published as: DE69307988T2; EP0593355A1; FR2696769A1; DE593355T1; KR940009459A; FR2696769B1; DE69307988D1; JPH06200540A

Description

La présente invention est relative à un appareil pour creuser dans le sol des tranchées de grande profondeur à l'aide de tambours de fraisage.
On connaît déjà de tels appareils dans lesquels un châssis supporté par des câbles est muni à sa partie inférieure de deux tambours de fraisage qui tournent en direction opposée pour désagréger le terrain et creuser une tranchée tandis que le châssis s'enfonce dans le sol.
Les appareils de ce type peuvent creuser des tranchées dont la profondeur est généralement de l'ordre de quelques dizaines de mètres, mais qui peut atteindre jusqu'à environ 150 mètres.
Pour que les parois d'une tranchée ainsi réalisée présentent une bonne verticalité, il est avantageux de pouvoir positionner convenablement le châssis de l'appareil lors de sa descente dans le sol.
On sait modifier facilement l'inclinaison du châssis dans la direction perpendiculaire aux axes des tambours de fraisage, en créant une différence de vitesse de rotation entre ces derniers.
En revanche, dans la direction parallèle aux axes des tambours de fraisage, on contrôle l'inclinaison du châssis à l'aide de dispositifs tels que des poussoir latéraux qui ne donnent pas entière satisfaction, notamment en raison de leur faible précision de positionnement.
DE-A- 4018086 divulgue un tel appareil de forage muni de deux poussoirs latéraux actionnés chacun par un vérin hydraulique.
La présente invention vise à fournir un appareil simple et économique qui peut être guidé de manière fiable et précise dans une tranchée en cours de réalisation.
La présente invention a pour objet un appareil pour creuser dans le sol des tranchées de grande profondeur comportant un châssis muni de tambours de fraisage à sa partie inférieure, la partie supérieure du chassis étant munie d'un organe de guidage, caractérisé par le fait que ledit organe de guidage comporte, dans la direction parallèle aux axes des tambours de fraisage, deux extrémités écartées d'une distance constante sensiblement égale à l'épaisseur de la tranchée, et qui peut prendre, pendant le fonctionnement de l'appareil, une position centrée dans laquelle la partie supérieure du châssis se situe sensiblement à équidistance des deux extrémités de l'organe de guidage, une position déportée d'un côté du châssis dans laquelle la partie supérieure du châssis est rapprochée de l'une des extrémités de l'organe de guidage d'une distance prédéterminée, et une position déportée de l'autre côté du châssis dans laquelle la partie supérieure du châssis est rapprochée d'une distance prédéterminée de l'autre extrémité de l'organe de guidage, ces trois positions étant les seules positions stables de l'organe de guidage.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de guidage comporte des patins de glissement à chacune de ses extrémités de manière à faciliter le coulissement du châssis lors de sa descente ou de sa remontée dans la tranchée.
On comprend que, grâce à l'invention, on peut à volonté maintenir le châssis de l'appareil parallèle aux parois de la tranchée, ou l'incliner pour modifier la direction du creusage, dans le cas où l'appareil s'écarte du trajet, généralement vertical, que l'on désire lui faire suivre.
A cet effet, étant donné que la partie inférieure du châssis, qui supporte les tambours de fraisage, demeure sensiblement centrée par rapport à la tranchée, il suffit de déplacer latéralement la partie supérieure du châssis en manoeuvrant l'organe de guidage pour orienter l'appareil dans une direction donnée.
Des essais réalisés par la demanderesse ont montré que, d'une façon surprenante, il était possible de guider convenablement le châssis d'un appareil selon l'invention bien que ce dernier ne puisse prendre que trois positions par rapport à la tranchée.
L'appareil selon l'invention présente l'avantage que son châssis est guidé en permanence dans la tranchée, quelle que soit la position de l'organe de guidage par rapport au châssis.
En effet, la largeur de l'organe de guidage étant sensiblement égale à l'épaisseur de la tranchée, on évite qu'un jeu latéral trop important apparaisse et conduise à un mauvais positionnement du châssis.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de guidage est constitué par un vérin hydraulique à trois positions monté sur le châssis et dont la tige de piston s'étend sur toute l'épaisseur du châssis.
Dans un tel vérin, la tige de piston comporte un flasque annulaire qui réalise l'étanchéité entre deux chambres annulaires situées de part et d'autre du vérin dans lesquelles on introduit un fluide sous pression pour manoeuvrer le vérin.
Dans une variante préférée, un tel vérin comporte une butée axialement mobile qui est apte, lorsqu'elle est soumise à la poussée d'un fluide sous pression, à se positionner de manière à limiter la course de la tige de piston entre une première position de fin de course à une extrémité du vérin et une position intermédiaire en appui sur la butée mobile, et, lorsqu'elle n'est soumise à aucune poussée de fluide, à se déplacer librement avec la tige de piston pour permettre à cette dernière d'atteindre sa deuxième position de fin de course à l'autre extrémité du vérin.
Avantageusement, la butée mobile se présente sous la forme d'un tronçon de cylindre qui est logé autour de la tige de piston, d'un côté du flasque de cette dernière.
La butée mobile, qui subit ainsi la poussée du fluide sous pression servant à commander le vérin, délimite une chambre annulaire étanche entre elle-même et ledit flasque.
Dans ce cas, le corps du vérin comporte un orifice supplémentaire d'admission de fluide qui débouche dans le volume annulaire compris entre la butée mobile et le flasque de la tige de piston.
Pour limiter la course de la tige de piston, la butée mobile se positionne de préférence sensiblement dans la partie centrale du corps du vérin, lequel comporte à cet effet un palier sur lequel s'appuie une partie saillante de la butée mobile lorsque cette dernière est soumise à la poussée du fluide.
La butée mobile présente au fluide une section efficace supérieure à celle que présente le flasque annulaire de la tige de piston de sorte que, lorsque la tige est maintenue en position intermédiaire contre la butée mobile, la poussée du fluide sur la tige demeure inférieure à la poussée antagoniste du fluide sur la butée mobile.
On sait en effet que la poussée qui résulte de l'application d'un fluide sous pression sur une pièce est proportionnelle à la surface offerte au fluide par cette pièce.
Ainsi, le vérin peut prendre trois positions stables en étant commandées par un seul fluide sous pression.
En d'autres termes, on peut commander un vérin selon l'invention pour lui faire pendre au choix une de ses trois positions stables en injectant un fluide en des points appropriés du vérin sans modifier la pression à laquelle est soumis ce fluide.
Il s'agit d'une commande en tout ou rien, c'est-à-dire dans laquelle la pression du fluide introduit en un point du vérin est soit nulle, soit égale à une valeur prédéterminée.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on dispose sur la paroi extérieure du châssis, à la hauteur des patins de glissement, des butées fixes contre lesquelles viennent s'appuyer les patins d'extrémité de l'organe de butée, les butées fixes étant de préférence réglables en épaisseur.
De cette manière on limite la course de l'organe de guidage d'un côté ou de l'autre du châssis.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les patins de glissement sont articulés autour d'axes horizontaux à l'extrémité de l'organe de guidage qui les supporte.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, deux vérins hydrauliques sont disposés parallèlement l'un au-dessus de l'autre pour soutenir une même paire de patins de glissement.
Dans ce cas, il est avantageux de prévoir une liaison verticalement coulissante entre les patins et la tige de l'un des deux vérins, de manière à permettre l'inclinaison des patins par rapport au châssis.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif de la portée de l'invention en référence au dessin annexé dans lequel :

la figure 1 est une vue schématique d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention réalisant une tranchée dans le sol,
la figure 2 est une vue analogue à la figure 1,
la figure 3 est une vue en coupe de la partie supérieure du châssis représenté sur les figures 1 et 2.

Les figures 1 et 2 représentent, vu de côté, un appareil selon l'invention qui réalise une tranchée 1 dans un terrain 2.
L'appareil comporte un châssis 3, muni à sa partie inférieure d'une paire de tambours de fraisage 4 (dont un seul est visible en vue de côté) qui sont entraînés en rotation autour d'axes 5 dans des directions opposées.
Selon l'invention, la partie supérieure du châssis 3a est munie d'un organe de guidage 6.
Dans le mode de réalisation représenté, deux patins 7 et 8 sont assujettis chacun à l'une des extrémités de l'organe de guidage 6, de manière à faciliter le déplacement vers le bas ou vers le haut du châssis 3.
Conformément à l'invention, l'écartement entre les deux patins 7 et 8 est maintenu constant et sensiblement égal à l'épaisseur de la tranchée 1 creusée par les tambours de fraisage.
Sur les figures 1 et 2, on voit clairement que, quelle que soit la position de l'organe de guidage 6 par rapport à la partie supérieure 3a du châssis, l'appareil selon l'invention est constamment guidé à l'intérieur de la tranchée 1.
En effet, d'une part les patins 7 et 8, dont l'écartement est constant, restent au contact des parois de la tranchée, et d'autre part la partie inférieure du châssis qui supporte les tambours de fraisage 4 reste centré par rapport à la tranchée.
Sur la figure 1, la tranchée 1 présente une bonne verticalité.
Dans ce cas, l'organe de guidage 6 est placé en position centrale, la partie supérieure 3a du châssis étant de ce fait équidistante des deux parois de la tranchée 1.
Ainsi, l'appareil peut continuer sa progression vers le bas dans la direction verticale.
En revanche, sur la figure 2, on remarque que la tranchée 1 est légèrement écartée du tracé initialement prévu qui est représenté en trait interrompu 9.
Pour réduire cette déviation de la tranchée, on a placé l'organe de guidage 6 dans une position déportée vers la droite par rapport au châssis, ce qui provoque une légère inclinaison du châssis 3 par rapport à la tranchée et un positionnement des tambours de fraisage 4 approprié pour ramener l'appareil au voisinage du tracé 9.
On voit également sur cette figure comment des axes d'articulation 10 relient les patins 7 et 8 à la partie centrale de l'organe de guidage 6.
On a représenté sur la figure 3 une vue rapprochée et en coupe de la partie supérieure 3a du châssis dans laquelle on voit que la partie centrale de l'organe de guidage 6 est constituée par deux vérins identiques disposés parallèlement l'un au-dessus de l'autre.
Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque vérin comporte un corps cylindrique creux 11 à l'intérieur duquel coulisse une tige de piston 12 dont chaque extrémité est reliée en 10 à un patin 7, 8.
On remarque que l'articulation 10 du vérin inférieur est également verticalement coulissante, ce qui permet d'incliner les patins 7 et 8 comme dans le cas de la figure 2.
La tige de piston 12 repose sur deux paliers 13, disposés chacun à l'une des extrémités du corps du vérin 11, et dont les sections intérieures 13a constituent des portées d'appui.
Un flasque annulaire 14, solidaire de la tige de piston 12, réalise l'étanchéité entre deux chambres annulaires 15 et 16 situées de part et d'autre dudit flasque 14, entre le corps du vérin 11 et la tige de piston 12.
A cet effet, le flasque 14 comporte un joint 17 et chacun des paliers 13 comporte également un joint 18.
Conformément à l'invention, chaque vérin comporte une butée mobile 19 qui présente ici la forme d'un tronçon de cylindre comportant une partie annulaire saillante 19a à l'une de ses extrémités.
Selon l'invention, la butée mobile 19 est libre de coulisser axialement autour de la tige de piston 12.
Deux joints 20, disposés dans des gorges prévues à cet effet sur les parois intérieure et extérieure de la butée mobile 19, du côté de la partie saillante 19a, assurent l'étanchéité entre la chambre annulaire 16 et une autre chambre annulaire 21 comprise entre la butée 19 et le flasque 14.
Dans la position des vérins représentée sur la figure 3, le volume de la chambre 21 est réduit à son minimum.
L'alimentation en fluide du vérin s'effectue au travers de trois orifices 22, 23 et 24 débouchant respectivement dans les chambres annulaires 15, 21 et 16.
Des conduits 25, 26, 27 sont ménagés dans la partie supérieure 3a du châssis pour véhiculer le fluide amené par des canalisations non représentées qui descendent depuis la surface du sol et se raccordent à la partie supérieure 3a du châssis.
Les canalisations 25, 26 et 27 comportent des prolongements 28,29 et 30 qui relient entre-elles les chambres correspondantes 15, 21 et 16 des deux vérins hydrauliques pour assurer un fonctionnement simultané de ces derniers.
On va maintenant expliquer le fonctionnement des vérins qui viennent d'être décrits.
En premier lieu, si l'on introduit un fluide sous pression dans le conduit 26, le conduit 25 n'étant pas sous pression, et le conduit 27 étant dans un état indéterminé, on provoque le remplissage de la chambre annulaire 21 et par suite le déplacement vers la gauche de la tige de piston 12 qui vient en butée contre la portée d'appui 13a du palier 13 situé à gauche sur le dessin.
En second lieu, si l'on introduit un fluide sous pression dans les conduits 25 et 27, le conduit 26 n'étant pas sous pression, on remplit les chambres annulaires 15 et 16, ce qui crée deux poussées antagonistes, s'exerçant l'une sur la tige de piston 12 comme représenté par la flèche 31, l'autre sur la butée mobile 19 comme représenté par les flèches 32.
Compte tenu du fait que la surface présentée par le flasque 14 dans la chambre 15 est inférieure à celle présentée par la butée 19 dans la chambre 16, la poussée 32 est légèrement supérieure à la poussée 31.
De ce fait, la butée 19 vient s'appuyer contre le palier 11a du corps du vérin, et la tige de piston 12 prend la position représentée sur la figure 3.
En troisième lieu, si l'on introduit un fluide sous pression dans le conduit 25, les conduits 26 et 27 n'étant pas sous pression, on provoque le déplacement vers la droite de la tige de piston 12 et de la butée 19 qui vient alors s'appuyer contre la portée 13a du palier 13 situé à droite sur le dessin.
On comprend que la commande du vérin décrit ci-dessus peut s'effectuer en déterminant simplement le ou les conduits dans lesquels on introduit un fluide sous pression, sans qu'il soit nécessaire d'établir une différence de pression entre deux conduits particuliers.
Il en résulte qu'un tel vérin ne nécessite aucun réglage particulier au cours de son utilisation puisque les trois positions stables qu'il peut prendre résultent uniquement de la géométrie des pièces mécaniques dont il est constitué.
En outre, un tel vérin s'accommode de moyens de commande particulièrement simples.
Sur la figure 3, on a également représenté en trait interrompu l'emplacement de butées extérieures fixes 33 assujetties à la paroi extérieure de la partie supérieure 3a du châssis, à la hauteur des patins de glissement 7 et 8.
Grâce à ces butées 33, on peut limiter le départ de l'organe de guidage d'un côté ou de l'autre du châssis, sans en modifier la position.

Claims

Appareil pour creuser dans le sol des tranchées de grande profondeur comportant un châssis muni de tambours de fraisage à sa partie inférieure, la partie supérieure (3a) du chassis (3) étant munie d'un organe de guidage (6) caractérisé par le fait que ledit organe de guidage (6) comporte, dans la direction parallèle aux axes (5) des tambours de fraisage (4), des extrémités (7, 8) écartées d'une distance constante sensiblement égale à l'épaisseur de la tranchée (1), et qui peut prendre, pendant le fonctionnement de l'appareil, une position centrée dans laquelle la partie supérieure (3a) du châssis se situe sensiblement à équidistance des deux extrémités (7,8) de l'organe de guidage (6), une position déportée d'un côté du châssis (3) dans laquelle la partie supérieure (3a) du châssis est rapprochée d'une distance prédéterminée de l'une (7) des extrémités de l'organe de guidage (6), et une position déportée de l'autre côté du châssis (3) dans laquelle la partie supérieure (3a) du châssis est rapprochée d'une distance prédéterminée de l'autre extrémité (8) de l'organe de guidage (6) ces trois positions étant les seules positions stables de l'organe de guidage.
Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de guidage (6) comporte un patin de glissement (7,8) à chacune de ses extrémités.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'organe de guidage (6) est constitué par un vérin hydraulique à trois positions monté sur la partie supérieure (3a) du châssis, et dont la tige de piston (12) s'étend sur toute l'épaisseur du châssis.
Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le vérin comporte une butée (19) axialement mobile qui est apte, lorsqu'elle est soumise à la poussée d'un fluide sous pression, à se positionner de manière à limiter la course de la tige de piston (12) entre une première position de fin de course à une extrémité du vérin et une position intermédiaire en appui sur la butée mobile (19), et, lorsqu'elle n'est soumise à aucune poussée de fluide, à se déplacer librement avec la tige de piston (12) pour permettre à cette dernière d'atteindre sa deuxième position de fin de course- à l'autre extrémité du vérin.
Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la butée mobile (19) se présente sous la forme d'un tronçon de cylindre qui est logé autour de la tige de piston (12), d'un côté d'un flasque (14) solidaire de la tige de piston (12).
Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la butée mobile (19) présente au fluide sous pression une section efficace supérieure à celle que présente le flasque annulaire (14) de la tige de piston (12).
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que des butées fixes (33) sont assujetties à la paroi extérieure de la partie supérieure (3a) du châssis, à la hauteur des patins de glissement (7,8).
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que chaque patin de glissement (7,8) est articulé autour d'un axe horizontal (10) à l'extrémité de l'organe de guidage (6) qui les supporte.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité d'organes de guidage (6) disposés l'une en dessous de l'autre et supportant une même paire de patins de glissement (7, 8).