EP1350893B1 - Roue de fraisage, ainsi que fraise excavatrice comprenant au moins deux roues de fraisage - Google Patents

Roue de fraisage, ainsi que fraise excavatrice comprenant au moins deux roues de fraisage Download PDF

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EP1350893B1
EP1350893B1 EP20020290843 EP02290843A EP1350893B1 EP 1350893 B1 EP1350893 B1 EP 1350893B1 EP 20020290843 EP20020290843 EP 20020290843 EP 02290843 A EP02290843 A EP 02290843A EP 1350893 B1 EP1350893 B1 EP 1350893B1
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tooth
core
teeth
milling tool
milling
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André Julien Lamaire
Lucien Boris Devic-Bassaget
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Spie Fondations
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits

Definitions

  • the invention relates to a trench drilling wheel in the soil, as well as an excavating cutter comprising at least two of these wheels.
  • An excavator wheel includes a soul-shaped frame central on which, on both sides of the soul, are mounted drums rotating teeth on their periphery to attack the ground. Blade central station also allows the transfer of hydraulic energy, for motor drive included in the wheel.
  • a strawberry is constituted preferably two toothed wheels rotating in the opposite direction. In operation, the mill drills the soil in a drilling fluid, rubble formed being pumped through a strainer.
  • an undivided salient is formed between the drums, under the part of the central soul located facing the ground. This protruding terrain prevents wheel progression, in the ground particularly hard or viscous.
  • a first type of solution illustrated by the document EP-0 258 122, provides a special configuration of the portion of the soul located facing the ground. However, this technique does not make it possible to attack hard floors and requires frequent replacement of worn parts.
  • the invention aims to solve the aforementioned drawbacks, by proposing a drilling wheel and an excavator cutter for digging trenches in the ground which is both reliable and robust, which can dig trenches in any type of soil, and allows to achieve higher yields. To do this, the invention provides to overcome the mechanical actuation of the pivoting teeth using a hydraulic fluid energy transfer.
  • a first subject of the invention relates to a milling tool for digging trenches in the soil including a soul having a symmetry with respect to its median plane, with a "first" portion adapted to be mounted on an excavator mill frame and a “second" portion intended to face the ground, the soul comprising, two sides symmetrically with respect to said median plane, two hubs coaxial whose common axis is oriented substantially perpendicularly center plane and two milling wheels mounted on the hubs in rotation about the axis, each milling wheel being provided with its periphery of teeth arranged radially to dig the ground, the teeth the closest to the soul being movable between a withdrawal position, in which they are kept spaced from the median plane at the level of the first portion, and a cutting position in which they are substantially in the extension of the second portion, at least two movable teeth, diametrically opposite, are pivotally mounted between said positions under the action of control means comprising a hydraulic power transmission system with pivoting teeth, so that the tooth maintained
  • the subject of the invention is also an excavating cutter for dig trenches in the ground, including an even number of drilling presented above, the wheels being grouped by two and mounted in opposite rotation in normal operation.
  • FIG. 1 a wheel 1 for digging sliced into the soil by milling. This wheel is intended to equip a machine (not shown) such as a two-wheeled excavator cutter mounted in reverse rotation.
  • a machine not shown
  • a two-wheeled excavator cutter mounted in reverse rotation.
  • the wheel 1 is shown in working position in a trench 2 in progress.
  • the wheel comprises a frame 3 attached to the machine, a core 4 having a central opening and a symmetrical structure plane with respect to a median plane P extending perpendicular to the bottom 2a of the trench, as well as two coaxial hubs 5 of substantially X axis perpendicular to the core 4 and formed on both sides thereof.
  • the core 4 defines a direction of extraction E according to which the wheel is introduced into the ground to dig trench 2.
  • the terms “high”, “Low”, “higher”, “lower” are defined relative to this direction.
  • the core comprises a high portion 4a turned towards the frame 3, as well as a low end portion 4b, turned towards the bottom 2a of the trench 2.
  • the wheel 1 also comprises two drums 6 carried by the hubs 5 and driven by a motor (not shown) included in the central opening of the soul.
  • the drums 6 extend on both sides of the core 4 and are rotated about a common axis substantially confused with the X axis of the hubs 5.
  • Each drum 6 is provided on its outer surface 7e, of 8 teeth to dig the ground.
  • the teeth extend radially, those at the most near the soul being referenced 9.
  • the teeth 8, 9 are distributed, for example in staggered rows or in propeller, to cover substantially the entire surface 7 of the drum 6 and to work the ground evenly.
  • the teeth 9 the most close to the core 4 are movable relative to the drum 6.
  • the teeth 9 are movable between a high position of withdrawal, in which they are spaced from the median plane P of the core 4, and a lower cutting position, in which they are located at the right of the soul end 4b.
  • two teeth pivoting 9 are provided in the nonlimiting embodiment. These teeth are mounted around a pivot 10, axis A substantially parallel to the tangent to the drum surface 6 at the point of contact in the direction radial.
  • the pivot 10 is mounted in a support 10a secured to the drum.
  • each tooth 9 can rotate between a retracted position in which it is spaced from the core 4 at the level of the upper portion 4a of the core facing the frame 3, and a cutting position in which it is at the right of its end portion 4b.
  • the control means comprise pistons 12 slidably mounted in a radial direction in the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4, and connected by a hydraulic pipe 15, illustrated in FIG. FIG. 2.
  • a hydraulic accumulator 11 with nonreturn valve 11a is mounted on the hydraulic circuit to compensate for fluid losses
  • each piston slides along O-rings 12a disposed in a bore passing through a housing 13 fitted into the wall 14 of the drum 6.
  • the piston 12 slides in the bore 13 of one under the action of the pressure transmitted by the fluid (an oil in the illustrated example) circulating in the hydraulic pipe 15 passing through the bottom of the bore through an orifice 13a, disposed under the piston.
  • the pipe 15 is formed between the hub 5 and the internal surface 7i of the drum 6, and the piston slides between a position protruding and a retracted position.
  • the tooth 9 is formed of a support 18 and a cutting element 9a, the support having a side face 17, substantially facing the soul, and a rear face 19, facing the drum.
  • the retraction of the tooth 6 in the high position causes, by transmission of pressure through line 15, the radial ejection of the piston 12 in projecting position (FIG. 4) relative to the external surface 7e of the 6.
  • the ejection of the piston 12 rotates the tooth 9 to its position of cut at the lower end 4b of the core 4.
  • the piston 12 bears against the rear face 19 of the support, by exerting on the support 18 a force F. This force creates a driving torque around the pivot 10, rotating the tooth 9 under the core 4.
  • the pistons 12 are slidably mounted in an axial direction, that is to say in a bore made in a support 20.
  • This support is secured to the outer face of the drum 6 parallel to the common axis X.
  • the support 18 presents an advance 21 forming a housing on which rests the 12.
  • the tooth 9 rotates around the pivot 10 between its position of withdrawal (figure 5) by the thrust exerted in support against the ramp 16, and its cutting position (FIG. 6) by the thrust exerted by the fluid hydraulic system, under conditions similar to those mentioned above in reference to Figures 4 and 5.
  • the piston 12 advantageously has a head at least partially spherical 12b facing the tooth 9, to adapt to the inclination of the support of the tooth 9 and limit the contact surface.
  • the support and cutting element of teeth can only form a monobloc.
  • gaskets may be provided between the rear face of the tooth and the outer surface of the drum.
  • the pistons can be mounted inclined by relative to the axis of the hubs according to angles of inclination which can also suitable, the pivoting teeth can be released by means other than a ramp, for example pads, ribs or any outgrowth adapted.
  • any form of ramp other than Vé could agree if adapted.

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Description

L'invention se rapporte à une roue de forage de tranchées dans le sol, ainsi qu'une fraise excavatrice comprenant au moins deux de ces roues.
Une roue excavatrice comprend un bâti en forme d'âme centrale sur lequel, de part et d'autre de l'âme, sont montés des tambours rotatifs portant des dents à leur périphérie pour attaquer le terrain. L'âme centrale permet également le transfert d'énergie hydraulique, par exemple au moteur d'entraínement inclus dans la roue. Une fraise est constituée préférentiellement de deux roues dentées tournant en sens inverse. En fonctionnement, la fraise fore le sol dans un fluide de forage, les gravats formés étant pompés par l'intermédiaire d'une crépine.
En fonctionnement, un saillant non désagrégé se forme entre les tambours, sous la partie de l'âme centrale située en regard du sol. Ce saillant de terrain empêche la progression de la roue, dans les sols particulièrement durs ou visqueux.
Afin d'empêcher la formation de ce saillant, diverses solutions ont été proposées pour réaliser l'attaque du sol sous l'âme centrale.
Un premier type de solution, illustré par le document EP-0 258 122, prévoit une configuration spéciale de la partie de l'âme située en regard du sol. Cependant, cette technique ne permet pas d'attaquer les sols durs et nécessite le remplacement fréquent des parties usées.
D'autres solutions décrites par exemple dans le document EP-0 253 726, prévoient d'incliner les axes des tambours. Ce type de solution fragilise l'âme centrale qui est profilée pour s'adapter à la rotation des tambours inclinés, et l'efficacité du fraisage est fortement réduite.
Des évolutions ont conduit à la réalisation de dents pivotantes entre les tambours de fraisage comme décrit par exemple dans FR-A-2805552 qui divulgue les caractéristiques du préambule de la revendication 1. Mais cette solution entraíne la présence de gravats dans la roue par l'ouverture du moyeu de guidage des dents. La roue est alors endommagée et reste difficile à lubrifier par l'intérieur. De plus, le pivotement de la dent peut être entravé.
L'invention vise à résoudre les inconvénients précités, en proposant une roue de forage et une fraise excavatrice pour creuser des tranchées dans le sol qui soit à la fois fiable et robuste, qui puisse creuser des tranchées dans n'importe quel type de sol, et permette d'atteindre des rendements supérieurs.
Pour ce faire, l'invention prévoit de s'affranchir de l'actionnement mécanique du pivotement des dents en utilisant un fluide hydraulique de transfert d'énergie.
Plus précisément, un premier objet de l'invention concerne un outil de fraisage pour creuser des tranchées dans le sol comprenant une âme présentant une symétrie par rapport à son plan médian, avec une "première" portion apte à être montée sur un bâti de fraise excavatrice et une "seconde" portion destinée à faire face au sol, l'âme comportant, des deux côtés symétriquement par rapport audit plan médian, deux moyeux coaxiaux dont l'axe commun est orienté sensiblement perpendiculairement audit plan médian ainsi que deux roues de fraisage montées sur les moyeux en rotation autour de l'axe, chaque roue de fraisage étant munie à sa périphérie de dents disposées radialement pour creuser le sol, les dents les plus proches de l'âme étant mobiles entre une position de retrait, dans laquelle elles sont maintenues espacées du plan médian au niveau de la première portion, et une position de coupe dans laquelle elles sont sensiblement dans le prolongement de la seconde portion, au moins deux dents mobiles, diamétralement opposées, sont montées pivotantes entre lesdites positions sous l'action de moyens de commande comprenant un circuit hydraulique de transmission d'énergie aux dents pivotantes, de sorte que la dent maintenue en position de retrait transmette, à travers le circuit hydraulique, l'énergie pour maintenir la dent en position de coupe.
L'utilisation d'un circuit hydraulique accroít la robustesse et les capacités de forage de la roue, et permet d'atteindre des rendements supérieurs à ceux habituellement obtenus.
Selon des modes de réalisation particuliers
  • le circuit de transmission d'énergie hydraulique est réalisé par une conduite de fluide autonome, formée autour du moyeu et agissant sur chaque dent pivotante par un piston monté sur le tambour en contact mécanique avec la dent, le piston coulissant entre une position saillante dans laquelle il exerce une pression sur la dent pour la faire pivoter et la maintenir en position de coupe, et une position escamotée dans laquelle il est comprimé par la dent en position de retrait, le fluide de la conduite hydraulique transmettant la pression d'un piston à l'autre ;
  • les pistons sont montés parallèlement au plan de l'âme ou parallèlement à l'axe commun des moyeux ;
  • un accumulateur hydraulique à clapet anti-retour est monté sur le circuit hydraulique afin de compenser les pertes de fluide et rattraper les jeux d'usure ;
  • le retrait des dents pivotantes est réalisé par une rampe de dégagement formée sur la portion de l'âme située en regard du bâti supérieur, la rampe présentant de préférence un profil en forme de V.
L'invention a également pour objet une fraise excavatrice pour creuser des tranchées dans le sol, comprenant un nombre pair de roues de forage ci-dessus présentées, les roues étant groupées par deux et montées en rotation opposée en fonctionnement normal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui suit, relative à des modes de réalisation, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement :
  • la figure 1, une vue en coupe transversale d'une roue pour creuser des tranchées dans le sol selon l'invention ;
  • la figure 2, est une vue en coupe partielle de la roue selon la ligne II-II de la figure 1 ;
  • la figure 3, une vue agrandie selon le cercle III-III de la figure 1, d'une dent mobile en position de retrait en liaison avec un piston monté parallèlement au plan de l'âme ;
  • la figure 4, une vue en coupe selon le cercle IV-IV de la figure 1 d'une dent mobile en position de coupe en liaison avec un piston monté parallèlement au plan de l'âme ;
  • la figure 5, une vue en coupe d'une variante de réalisation selon la figure 3 dans laquelle le piston est monté perpendiculairement au plan de l'âme ; et
  • la figure 6, une vue en coupe d'une variante de réalisation selon la figure 4 dans laquelle le piston est monté perpendiculairement au plan de l'âme.
Sur la figure 1 est représenté une roue 1 pour creuser des tranchées dans le sol par fraisage. Cette roue est destinée à équiper un engin (non représenté) tel qu'une fraise excavatrice à deux roues montées en rotation inversée.
La roue 1 est représentée en position de travail dans une tranchée 2 en cours de réalisation. La roue comprend un bâti 3 fixé à l'engin, une âme 4 présentant une ouverture centrale et une structure à symétrie plane par rapport à un plan médian P s'étendant perpendiculaire au fond 2a de la tranchée, ainsi que deux moyeux 5 coaxiaux d'axe X sensiblement perpendiculaire à l'âme 4 et formés de part et d'autre de celle-ci.
L'âme 4 définit une direction d'extraction E selon laquelle la roue est introduite dans le sol pour creuser la tranchée 2. Les termes « haut », « bas », « supérieur », « inférieur » sont définis par rapport à cette direction.
L'âme comprend une portion haute 4a tournée vers le bâti 3, ainsi qu'une portion basse d'extrémité 4b, tournée vers le fond 2a de la tranchée 2.
La roue 1 comprend également deux tambours 6 portés par les moyeux 5 et entraínés par un moteur (non représenté) inclus dans l'ouverture centrale de l'âme. Les tambours 6 s'étendent de part et d'autre de l'âme 4 et sont montés en rotation autour d'un axe commun sensiblement confondu avec l'axe X des moyeux 5.
Chaque tambour 6 est muni sur sa surface externe 7e, de dents 8 pour creuser le sol. Les dents s'étendent radialement, celles au plus près de l'âme étant référencées 9.
Les dents 8, 9 sont réparties, par exemple en quinconce ou en hélice, pour couvrir sensiblement toute la surface 7 du tambour 6 et travailler le sol de manière uniforme.
Afin de travailler le sol sous l'âme 4 et d'empêcher ainsi la formation d'un saillant au droit de sa partie basse 4b, les dents 9 les plus proches de l'âme 4 sont mobiles par rapport au tambour 6.
Les dents 9 sont mobiles entre une position haute de retrait, dans laquelle elles sont espacées du plan médian P de l'âme 4, et une position basse de coupe, dans laquelle elles sont situées au droit de l'extrémité d'âme 4b.
Comme illustré sur la coupe de la figure 2, deux dents pivotantes 9 sont prévues dans l'exemple non limitatif de réalisation. Ces dents sont montées autour d'un pivot 10, d'axe A sensiblement parallèle à la tangente à la surface du tambour 6 au point de contact selon la direction radiale. Le pivot 10 est monté dans un support 10a solidarisé au tambour.
Sous l'action de moyens de commande, chaque dent 9 peut pivoter entre une position de retrait dans laquelle elle est espacée de l'âme 4 au niveau de la portion supérieure 4a de l'âme en regard du bâti 3, et une position de coupe dans laquelle elle est au droit de sa portion d'extrémité 4b.
Les moyens de commande comprennent des pistons 12 montés coulissant, selon une direction radiale dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4, et reliés par une conduite hydraulique 15, illustrée en figure 2. Un accumulateur hydraulique 11 à clapet anti-retour 11a est monté sur le circuit hydraulique afin de compenser les pertes de fluide
Comme cela apparaít en référence aux figures 3 et 4, chaque piston coulisse le long de joints toriques 12a disposés dans un alésage traversant d'un logement 13 emmanché dans la paroi 14 du tambour 6.
Le piston 12 coulisse dans l'alésage 13 d'un sous l'action de la pression transmise par le fluide (une huile dans l'exemple illustré) circulant dans la conduite hydraulique 15 traversant le fond de l'alésage par un orifice 13a, disposé sous le piston. La conduite 15 est formée entre le moyeu 5 et la surface interne 7i du tambour 6, et le piston coulisse entre une position saillante et une position escamotée.
Plus précisément, la dent 9 est formée d'un support 18 et d'un élément de coupe 9a, le support possédant une face latérale 17, sensiblement en regard de l'âme, et une face arrière 19, en regard du tambour.
Dans sa position escamotée (figure 3), le piston 12 est poussé par une rampe 16 profilée en Vé et formée sur la portion de l'âme 4a située en regard du bâti 3. Une face latérale 17 du support 18 de la dent 9 prend appui contre la rampe 16. La dent 9 est alors pivotée en position de retrait.
L'escamotage de la dent 6 en position haute provoque, par transmission de pression à travers la conduite 15, l'éjection radiale du piston 12 en position saillante (figure 4) par rapport à la surface externe 7e du tambour 6. L'éjection du piston 12 fait pivoter la dent 9 vers sa position de coupe au droit de l'extrémité basse 4b de l'âme 4.
Le piston 12 prend appui contre la face arrière 19 du support, en exerçant sur le support 18 une force F. Cette force crée un couple moteur autour du pivot 10, faisant pivoter la dent 9 sous l'âme 4.
Dans un autre mode de réalisation, illustré par les figures 5 et 6, les pistons 12 sont montés coulissant selon une direction axiale, c'est-à-dire dans un alésage pratiqué dans un support 20. Ce support est solidarisé à la face externe du tambour 6 parallèlement à l'axe commun X. Le support 18 présente une avancée 21 formant un logement sur lequel s'appuie le piston 12. Dans ces conditions, la dent 9 tourne autour du pivot 10 entre sa position de retrait (figure 5) par la poussée exercée en appui contre la rampe 16, et sa position de coupe (figure 6) par la poussée exercée par le fluide hydraulique, dans des conditions similaires à celles évoquées ci-dessus en référence aux figures 4 et 5.
Le piston 12 possède avantageusement une tête au moins partiellement sphérique 12b en regard de la dent 9, pour s'adapter à l'inclinaison du support de la dent 9 et en limiter la surface de contact.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Par exemple, le support et l'élément de coupe des dents peuvent ne former qu'un monobloc.
Afin d'éviter l'introduction de gravats dans le tambour, des joints d'étanchéité peuvent être prévus entre la face arrière des supports de dent et la surface externe du tambour.
Par ailleurs, les pistons peuvent être montés inclinés par rapport à l'axe des moyeux selon des angles d'inclinaison qui peuvent également convenir, les dents pivotantes peuvent être dégagées par des moyens autres qu'une rampe, par exemple des plots, des nervures ou toute excroissance adaptée. De plus, toute forme de rampe autre qu'en Vé pourrait convenir si adaptée.

Claims (8)

  1. Outil de fraisage (1) pour creuser des tranchées dans le sol comprenant :
    une âme (4) présentant une symétrie par rapport à son plan médian (P), avec une "première" portion (4a) apte à être montée sur un bâti (3) de fraise excavatrice et une "seconde" portion (4b) destinée à faire face au sol (2a), l'âme (4) comportant, des deux côtés symétriquement par rapport audit plan médian, deux moyeux coaxiaux (5) dont l'axe commun (X) est orienté sensiblement perpendiculairement audit plan médian ainsi que deux roues de fraisage (6) montées sur les moyeux en rotation autour de l'axe (X), chaque roue de fraisage (6) étant munie à sa périphérie de dents (8, 9) disposées radialement pour creuser le sol, les dents (9) les plus proches de l'âme étant mobiles entre une position de retrait, dans laquelle elles sont maintenues espacées du plan médian au niveau de la première portion (4a), et une position de coupe dans laquelle elles sont sensiblement dans le prolongement de la seconde portion (4b), l'outil de fraisage (6, 8, 9) étant caractérisé en ce qu'au moins deux dents mobiles (9), diamétralement opposées, sont montées pivotantes (9) entre lesdites positions sous l'action de moyens de commande comprenant un circuit hydraulique (12, 15) de transmission d'énergie aux dents pivotantes (9), de sorte que la dent maintenue en position de retrait transmette, à travers le circuit hydraulique, l'énergie pour maintenir la dent en position de coupe.
  2. Outil de fraisage selon la revendication 1, dans lequel le circuit de transmission d'énergie hydraulique est réalisé par une conduite (15) de fluide autonome, formée autour du moyeu (5) et agissant sur chaque dent pivotante (9) par un piston (12) monté sur la roue de fraisage (6) en contact mécanique avec la dent, le piston (12) coulissant entre une position saillante dans laquelle il exerce une pression sur la dent (9) pour la faire pivoter et la maintenir en position de coupe, et une position escamotée dans laquelle il est comprimé par la dent (9) en position de retrait, le fluide de la conduite hydraulique transmettant la pression d'un piston à l'autre.
  3. Outil de fraisage selon la revendication 2, dans lequel les pistons sont montés parallèlement au plan (P) de l'âme (4) parallèlement à l'axe commun (X) des moyeux (5).
  4. Outil de fraisage selon la revendication 2, dans lequel les pistons sont montés parallèlement à l'axe commun (X) des moyeux (5).
  5. Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un accumulateur hydraulique (11) à clapet anti-retour (11a) est monté sur le circuit hydraulique afin de compenser les pertes de fluide et rattraper les jeux d'usure.
  6. Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le retrait des dents pivotantes est réalisé par une rampe de dégagement (16) formée sur la portion de l'âme (4a) située en regard du bâti supérieur.
  7. Outil de fraisage selon la revendication précédente, dans lequel la rampe présente un profil en forme de Vé.
  8. Fraise excavatrice pour creuser des tranchées dans le sol, comprenant un nombre pair d'outils de fraisage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, les outils étant groupés par deux et montés en rotation opposée en fonctionnement normal.
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