EP2484837A1 - Benne preneuse munie d'un godet comportant un obturateur - Google Patents

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EP2484837A1
EP2484837A1 EP12153996A EP12153996A EP2484837A1 EP 2484837 A1 EP2484837 A1 EP 2484837A1 EP 12153996 A EP12153996 A EP 12153996A EP 12153996 A EP12153996 A EP 12153996A EP 2484837 A1 EP2484837 A1 EP 2484837A1
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EP
European Patent Office
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bucket
shutter
clamshell
buckets
grab
Prior art date
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EP12153996A
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German (de)
English (en)
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EP2484837B1 (fr
Inventor
Bertrand Steff De Verninac
Jeremie Couty
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Soletanche Freyssinet SA
Original Assignee
Soletanche Freyssinet SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Soletanche Freyssinet SA filed Critical Soletanche Freyssinet SA
Publication of EP2484837A1 publication Critical patent/EP2484837A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2484837B1 publication Critical patent/EP2484837B1/fr
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/46—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor
    • E02F3/47—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets
    • E02F3/475—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets for making foundation slots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C3/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith and intended primarily for transmitting lifting forces to loose materials; Grabs
    • B66C3/02—Bucket grabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/40—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets
    • E02F3/402—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with means for facilitating the loading thereof, e.g. conveyors
    • E02F3/404—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with means for facilitating the loading thereof, e.g. conveyors comprising two parts movable relative to each other, e.g. for gripping
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/40—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets
    • E02F3/407—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with ejecting or other unloading device
    • E02F3/4075—Dump doors; Control thereof

Definitions

  • the present invention relates to the field of soil excavation tools, and more particularly excavation machines type grab.
  • Clams also called buckets, are generally used to make walls in the ground, for example molded or prefabricated walls. They can also be used to make sealing screens or bars.
  • Clamshells traditionally comprise a frame which are articulated two buckets, also called “pockets", arranged symmetrically with respect to a vertical plane.
  • Each bucket conventionally consists of two side walls that extend on either side of a concave geometry back, so as to form a kind of trough.
  • the buckets can be swiveled by pivoting arms, actuated by jacks or cables, to open and close the clamshell.
  • the clamshell is mounted on a vehicle by being attached to the lower end of levitation means, for example a Kelly bar and / or lift cables.
  • levitation means for example a Kelly bar and / or lift cables.
  • the clamshell is first opened before being lowered to the ground to be excavated. Then the clamshell is closed so as to destructure the ground and grab a volume of soil excavated between the two buckets. The grab is then lifted to evacuate the excavated soil.
  • levitation means for example a Kelly bar and / or lift cables.
  • the excavation operation can be carried out by injection of drilling mud, for example a bentonite slurry or cement bentonite slurry.
  • drilling mud for example a bentonite slurry or cement bentonite slurry.
  • An interest of the mud is to support the trench to prevent it from collapsing on itself.
  • the open-geometry bucket differs from the closed-geometry bucket in that it has large openings or passages allowing the drilling mud to pass as the grab bucket descends into the trench.
  • an open geometry grab is to have a higher vertical (up / down) movement speed than a closed geometry grab while decreasing the piston effect of the bucket. the trench.
  • the open geometry grab has the disadvantage of containing a volume of excavated soil substantially less than that of a closed geometry grab.
  • An object of the invention is to provide a clamshell equipped with a bucket having a vertical movement speed greater than that of a clamshell equipped with a closed geometry bucket, while providing an excavation volume greater than that of a conventional grab bucket equipped with an open geometry bucket.
  • a grab bucket comprising two side walls which extend perpendicularly on either side of a concave geometry back, said back being provided with at least one opening, the grab bucket further comprising at least one shutter having an open position in which the opening is open, and a closed position in which the opening is closed by the shutter.
  • the bucket can have an open geometry when the shutter is in the open position, and a geometry closed when the shutter is in the closed position.
  • the bucket has a variable geometry.
  • the shutter of each bucket When the grab has reached the bottom of the trench, the shutter of each bucket is brought to the closed position so that the opening is closed. Subsequently, or simultaneously, the buckets pivot to close the grab. As the openings are closed, the excavated soil can not flow out of the buckets. So the grab can excavate a volume of soil greater than that a grab bucket whose buckets are open geometry.
  • An interest is to improve the volume capacity of the grab and, consequently, to reduce the number of lifts and descents made by the grab. In other words, the invention makes it possible to significantly improve the speed of realization of the trench.
  • the back of the bucket has a cutting edge orthogonal to the side walls, and the opening is preferably located at one end of the back which is opposite to the cutting edge.
  • This cutting edge is located at the end of the back that is opposite the opening. Conventionally, this cutting edge is provided with cutting teeth.
  • the back further comprises an orifice formed between said at least one opening and the cutting edge.
  • this orifice has dimensions substantially smaller than those of the opening. An interest of this light is to facilitate the flow of the drilling mud out of the buckets during the ascent of the grab.
  • the length of the opening corresponds substantially to the distance between the two side walls, while the width of the opening is preferably between one sixth and one third of the length of the back. Thanks to this particular conformation, the drilling mud has a large passage to flow during the descent of the clamshell without too weaken the mechanical strength of the bucket.
  • the shutter is fixed to the bucket pivotally.
  • the shutter therefore acts as a pivoting valve that closes the opening in the back.
  • the displacement of the shutter is achieved without additional actuator, that is to say without motor or additional cylinder.
  • the shutter comprises a body provided with at least one wing projecting perpendicularly from the body, said wing having an oblong and curved slot to receive a stud attached to an arm of the grab.
  • the pin moves relative to the bucket.
  • the displacement of the pin causes the pivoting of the shutter about its axis of rotation, and thus its closing or opening.
  • a clamshell comprises at least one bucket as defined above, and means acting on the shutter of said bucket to move it between its open position and its closed position.
  • the shutter is pivotally attached to the bucket, and the clamshell comprises means acting on the shutter to rotate it between its open position and its closed position.
  • the clamshell has a frame and at least one arm cooperating with the shutter, the bucket is pivotally attached to the frame, the arm has a first end pivotally attached to the bucket and a second end attached to the frame. pivotally, the bucket having an open state and a closed state, and the shutter is arranged to be in the open position when the bucket is in the open state, and in the closed position when the bucket is in the open state; closed state.
  • the means for pivoting the shutter comprise the arm, so that the movement of the arm causes the bucket and the shutter to pivot simultaneously.
  • the shutter is pivotally mounted relative to the bucket, the shutter comprising a body provided with at least one wing extending perpendicularly from the body, said wing having an oblong and curved slot receiving a stud fixed to the arm clamshell, so that the opening and closing of the shutter are controlled by the movement of the arm.
  • the shutter in the open position, extends in a substantially vertical plane.
  • the back of the bucket has a cutting edge orthogonal to the side walls, and the opening is located at an end of the back that is opposite to the cutting edge.
  • the opening opens at a free end of the back, and the shutter, which constitutes a removable portion of the back, is, in the closed position, located in the extension of the remaining portion, fixed back .
  • the back further comprises an orifice formed between said at least one opening and the cutting edge.
  • the length of the opening may for example correspond substantially to the distance between the two side walls.
  • the width of the opening can be between one sixth and one third of the length of the back.
  • the present invention also relates to a use of a grab bucket according to the invention for producing a trench under slurry injection.
  • the clamshell 10 illustrated on the figure 1 comprises a frame 12 which is intended to be fixed to the lower end of levitation means preferably comprising a guide shaft 14, also called “Kelly” The set with or without kelly and generally suspended at the end of a or more cables 15.
  • the bucket 10 further comprises a pair of buckets 16, 18, also called “pockets”, which are hinged to the frame 12.
  • the buckets 16, 18 are mounted to the frame so as to be pivotable about two horizontal axes of rotation 20,22 disposed at the lower end 12a of the frame 12.
  • the grab bucket 10 further comprises a pair of arms 26 , 28, each of the arms 26, 28 having a first end 26a, 28b fixed to one of the buckets pivotally, and a second end 26b, 28b fixed to the frame 12 pivotally.
  • the two arms 26, 28 are pivotally mounted relative to the frame 12 about the same axis of rotation A.
  • the axis of rotation A is freely mounted in translation within an oblong hole formed in the frame 12 and extending vertically as shown in dotted line on the figures 1 , 2 and 3 .
  • the buckets 16, 18 are pivotally mounted at the ends 26a, 28a of the arms 26, 28 which are opposed to the axis of rotation A. More exactly, the buckets 16, 18 can pivot relative to the arms around the axes referenced 30, 32.
  • the bucket 10 finally comprises cylinders 34, 36 pivotally mounted to the frame 12 on the one hand, and the arms 26, 28 on the other hand.
  • the actuation of the cylinders 34, 36 makes it possible to pivot the arms 26, 28 around the axis A, the pivoting of the arms 26, 28 causing the buckets to pivot about the axes 20, 22. It is specified here that these jacks can quite be replaced by pull cables connected to the ends of the arms. The use of cylinders is therefore not an essential element of the invention.
  • Each of the buckets 16, 18 thus has an open state and a closed state, the bucket being brought from the open state to the closed state by pivoting the arm to which it is attached. Specifically, the open state is obtained when the cylinder 34, 36 associated is retracted, while conversely the closed state is obtained when the cylinder is deployed.
  • the buckets 16, 18 can be operated independently, so that one can be in the open state, while the other is in the closed state.
  • the Figures 1 to 3 illustrate the excavation process according to the invention.
  • the clamshell 10 is shown during its descent into the trench T during excavation. It should be noted that the trench is conventionally filled with drilling mud by injection means not shown here. This drilling mud has the particular function of maintaining a hydrostatic pressure on the wall of the trench to prevent it from collapsing on itself.
  • the two buckets 16 and 18 are generally in the open state during the descent of the clamshell in the trench T.
  • the span of the grab is therefore substantially equal to the width LT of the trench T.
  • each of the buckets 16, 18 comprises an opening 38, 40 that can be closed by a shutter 42, 44.
  • Each bucket therefore comprises at least one shutter 42, 44 having an open position in which the opening 38, 40 is open, and a closed position in which the opening 38, 40 is closed by the shutter 42, 44.
  • the two buckets are in the open state, while the shutters 42 and 44 are in the open position. This is clearly visible on the figure 1 . Consequently, the drilling mud can flow through the openings 38, 40 during the descent of the grab bucket 10, which greatly facilitates the descent of the grab into the trench filled with sludge.
  • the flow of mud through the openings is shown schematically by the arrows bearing the reference F.
  • the jacks are actuated so as to close the buckets 16, 18.
  • the buckets are shown in an intermediate state between the open state and the closed state. When they are closed, the buckets come to bite the ground located at the bottom of the trench after which excavated soil cuttings, mixed with the mud, enter the buckets 16, 18.
  • the shutters are actuated so as to close the openings 38, 40.
  • the shutters are shown in an intermediate position between their open position and their closed position.
  • the figure 3 shows the clamshell 10 when it rises to the surface.
  • the two buckets 16, 18 are in their closed state, and the shutters 42, 44 are in the closed position so that the openings 38, 40 are closed.
  • the closure of the openings makes it possible to increase the volume V of cuttings that the buckets can hold, compared to a bucket without a shutter. Indeed, in the absence of the shutters, the cuttings could flow through the openings 38, 40, which would limit the volume of cuttings that the buckets could contain, as a result of which it would be necessary to perform more round trip to evacuate the same volume of cuttings.
  • Each bucket 16, 18 comprises two lateral walls 16a, 16b, 18a, 18b which extend perpendicularly from one side to the other of a concave geometry back 46, 48.
  • the openings 38, 40 are located in the concave geometry back 46, 48 of the buckets 16, 18.
  • the openings 38, 40 are formed in one of the faces 50, 52 of the concave geometry of the cups 16 , 18, and extend between the two side walls of the buckets so that the length L of each of the openings here corresponds to the distance between the two side walls.
  • each of the buckets has a cutting edge 16c, 18c, provided with teeth, which is orthogonal to the side walls 16a, 16b, 18a, 18b.
  • the opening 40 is located at one end of the back 48 which is opposite to the cutting edge 18c.
  • the width I of each of the apertures 38, 40 corresponds to about three quarters of the length of the face 50, 52 of the back.
  • the width I of the openings is less than one third of the total length of the back, but greater than one sixth of this total length.
  • the opening 38, 40 opens at the end of said face 50, 52 so as to communicate with another opening 54, 56 defined between the two side walls 16a, 16b, 18a, 18b and extending it along the edges connecting said face 50, 52 to the axis of rotation 20, 22.
  • each bucket has edges provided with points, said edges extending perpendicularly to either side of the cutting edge.
  • the figure 4 is a top view, in section, of the clamshell when the two buckets 16, 18 are open.
  • This bucket configuration therefore corresponds to the figure 1 wherein the grab bucket 10 is lowered into the trench T.
  • the valves 42, 44 are in the open position, and extend outwardly of the cup.
  • These shutters are preferably oriented so as to extend in a substantially vertical plane so as not to oppose resistance to the flow of the sludge F which is caused by the descent of the grab.
  • the back 46, 48 of each bucket further comprises an orifice 58, 60 formed in the same face 50, 52 as that in which the opening is located. 38, 40.
  • the surface of the orifice is much smaller than that of the opening.
  • the shutter 44 has a body 70 having a generally rectangular geometry.
  • the length a and the width b of the shutter 44 correspond substantially to the length L and the width I of the opening 40. It is thus clear that when the shutter is in the closed position, the body 70 extends into the opening 40 to seal it. This shutter 44 can therefore also be seen as constituting a removable portion of the back 48.
  • the body 70 is provided with at least one wing, in this case two wings 72, 74 which protrude perpendicularly from the body towards the inside of the cup 18.
  • the wings extend along the width b of the body and each comprise a curved oblong slot 76, 78 whose function will be explained below.
  • the shutter 44 is fixed to the bucket 18 pivotally.
  • the shutter 44 is pivotally mounted relative to the support 80 which carries the axis of rotation 32 around which the bucket 18 can pivot relative to the arm 28.
  • the support 80 is fixed to the back 48 of the bucket 18 and more precisely to the face 52 of the back 48, while being housed inside the bucket 18. It is also noted that when the shutter 44 is in the closed position, the wings 72, 74 flank the support 80.
  • the support 80 comprises at least one rod 82, preferably two, which cooperates with one or two sleeves 84 integral with the shutter 44. It is understood that the sleeve 84 and the rod 82 form a hinge allowing the pivoting of the shutter 44 compared to the bucket according to an axis of rotation B perpendicular to the walls 18a, 18b of the bucket. The pivoting movement of the shutter 44 is also visible on the Figures 1 to 3 . Referring to these figures, it is found that the amplitude of rotation of the shutter 44 between the closed position and the open position is about a quarter turn. Thus, in the open position, the shutter is substantially orthogonal to the back 48.
  • the clamshell 10 comprises means acting on the shutters to move them between their open position and their closed position.
  • these means are controlled means for rotating the shutters between their open position and their closed position.
  • the means for rotating the shutters comprise at least one, preferably two pins 86, 88, 90, 91 which are fixed to each of the arms 26, 28. If one is more particularly interested in the bucket 18 (the other bucket being identical), it is found that the pins 86, 88 extend coaxially on either side of the lower end 26a, 28a of the arm, along an axis parallel to the axis of rotation B of the shutters. As we see on the figure 4 These studs 86, 88 are arranged such that they cooperate with oblong slots and curves 76, 78 aforementioned.
  • the rotation of one of the arms 26, 28 of the grab bucket 10 causes the bucket 18 to pivot relative to the frame 12 about the axis 22, as well as the pivoting of the support 80 of the bucket 18 with respect to the arm 28 around of the axis 32.
  • the pivoting of the support 80 causes the displacement of the pins 86, 88 relative to the bucket.
  • the lights 76, 78 receive the nipples 86, 88, it is understood that the nipples move in the lights during the pivoting of the arm 28.
  • the lights 76, 78 act in some way as cams, and the movement of the nipples swing the shutter 44 about its axis of rotation B.
  • the curvature and the length of the oblong slots is determined so that the shutter 44 is in the open position when the bucket is in the open state, and in the closed position when the bucket is in the closed state.
  • the arm 28 thus cooperates with the shutter 44 to rotate it, here via the pins 86, 88. It is understood that the opening and closing of the shutter 44 are controlled by the movement of the arm 28.

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Abstract

L'invention porte sur une benne preneuse (10) munie d'un godet (16, 18) comprenant deux parois latérales qui s'étendent perpendiculairement de part et d'autre d'un dos à géométrie concave, ledit dos étant pourvu d'au moins une ouverture et le godet comportant en outre au moins un obturateur (42, 44) présentant une position ouverte dans laquelle l'ouverture est ouverte, et une position fermée dans laquelle l'ouverture est obturée par l'obturateur. L'invention se caractérise par le fait que la benne preneuse (10) comporte en outre des moyens (26, 28) agissant sur l'obturateur pour le déplacer entre sa position ouverte et sa position fermée.

Description

  • La présente invention concerne le domaine des outillages d'excavation de sol, et plus particulièrement les machines d'excavation de type benne preneuse.
  • Les bennes preneuses, appelées également bennes, sont généralement utilisées pour réaliser des parois dans le sol, par exemple des parois moulées ou préfabriquées. Elles peuvent également être utilisées pour réaliser des écrans d'étanchéité ou des barrettes.
  • Les bennes preneuses comportent traditionnellement un châssis auquel sont articulés deux godets, également appelés « poches », disposés de manière symétrique par rapport à un plan vertical. Chacun des godets est classiquement constitué de deux parois latérales qui s'étendent de part et d'autre d'un dos à géométrie concave, de manière à former une sorte d'auge. Les godets peuvent pivoter grâce à des bras pivotants, actionnés par des vérins ou par des câbles, de manière à ouvrir et fermer la benne preneuse.
  • La benne preneuse est montée sur un véhicule en étant fixée à l'extrémité inférieure de moyen de sustentation, par exemple une barre de Kelly et/ou des câbles de sustentation. Pour réaliser une tranchée, la benne preneuse est tout d'abord ouverte avant d'être descendue jusqu'au sol à excaver. Puis on referme la benne preneuse de manière à déstructurer le terrain et saisir un volume de sol excavé entre les deux godets. La benne preneuse est ensuite levée pour évacuer le sol excavé. Une telle benne preneuse est par exemple divulguée dans le document US 6,446,364 .
  • Il faut préciser que l'opération d'excavation peut être réalisée sous injection de boue de forage, par exemple une boue bentonitique ou un coulis de bentonite ciment. Un intérêt de la boue est de soutenir la tranchée pour empêcher qu'elle ne s'effondre sur elle-même.
  • Il existe à ce jour deux technologies de godets de bennes preneuses : les godets à géométrie fermée et les godets à géométrie ouverte. Le godet à géométrie ouverte diffère du godet à géométrie fermée en ce qu'il comporte de larges ouvertures ou passages permettant de laisser passer la boue de forage lors de la descente de la benne preneuse dans la tranchée.
  • On comprend donc que l'avantage d'une benne preneuse à géométrie ouverte est de présenter une vitesse de déplacement verticale (montée/descente) supérieure à celle d'une benne preneuse à géométrie fermée tout en diminuant l'effet piston de la benne dans la tranchée. Cependant, à dimensions égales, la benne preneuse à géométrie ouverte présente l'inconvénient de contenir un volume de sol excavé sensiblement inférieur à celui d'une benne preneuse à géométrie fermée.
  • La raison est que le sol excavé a tendance à s'échapper des godets en s'écoulant à travers les ouvertures lors de la fermeture de la benne preneuse.
    • Objet et résumé de l'invention
  • Un but de l'invention est de proposer une benne preneuse équipée d'un godet présentant une vitesse de déplacement verticale supérieure à celle d'une benne preneuse équipée d'un godet à géométrie fermée, tout en offrant un volume d'excavation supérieur à celui d'une benne preneuse classique équipée d'un godet à géométrie ouverte.
  • Ce but est atteint grâce à un godet de benne preneuse comprenant deux parois latérales qui s'étendent perpendiculairement de part et d'autre d'un dos à géométrie concave, ledit dos étant pourvu d'au moins une ouverture, le godet de benne preneuse comportant en outre au moins un obturateur présentant une position ouverte dans laquelle l'ouverture est ouverte, et une position fermée dans laquelle l'ouverture est obturée par l'obturateur.
  • Ainsi, le godet peut-il présenter une géométrie ouverte lorsque l'obturateur est en position ouverte, et une géométrie fermée lorsque l'obturateur est en position fermée. En d'autres termes, le godet présente une géométrie variable.
  • Lors de la descente d'une benne preneuse équipée de tels godets, l'obturateur de chaque godet est amené en position ouverte de sorte que la boue de forage peut s'écouler largement à travers l'ouverture.
  • Lorsque la benne preneuse est arrivée au fond de la tranchée, l'obturateur de chaque godet est amené en position fermée de sorte que l'ouverture est obturée. Subséquemment, ou simultanément, les godets pivotent afin de fermer la benne preneuse. Comme les ouvertures sont obturées, le sol excavé ne peut pas s'écouler hors des godets. Ainsi la benne preneuse peut-elle excaver un volume de sol supérieur à celui d'une benne preneuse dont les godets sont à géométrie ouverte. Un intérêt est d'améliorer la capacité de volume de la benne preneuse et, par voie de conséquence, de diminuer le nombre de remontées et descentes effectuées par la benne preneuse. En d'autres termes, l'invention permet d'améliorer nettement la vitesse de réalisation de la tranchée.
  • Par ailleurs, le dos du godet présente un bord de coupe orthogonal aux parois latérales, et l'ouverture est préférentiellement située à une extrémité du dos qui est opposée au bord de coupe. Un intérêt de cette disposition particulière de l'ouverture est de permettre une meilleure circulation de la boue de forage lors de la descente de la benne preneuse.
  • Ce bord de coupe est donc situé à l'extrémité du dos qui est opposée à l'ouverture. Classiquement, ce bord de coupe est muni de dents de coupe.
  • De manière facultative, le dos comprend en outre un orifice ménagé entre ladite au moins une ouverture et le bord de coupe. Lorsqu'il existe, cet orifice présente des dimensions sensiblement inférieures à celles de l'ouverture. Un intérêt de cette lumière est de faciliter l'écoulement de la boue de forage hors des godets lors de la remontée de la benne preneuse.
  • Avantageusement, la longueur de l'ouverture correspond sensiblement à la distance entre les deux parois latérales, tandis que la largeur de l'ouverture est préférentiellement comprise entre un sixième et un tiers de la longueur du dos. Grâce à cette conformation particulière, la boue de forage dispose d'un large passage pour s'écouler lors de la descente de la benne preneuse sans trop affaiblir la résistance mécanique du godet.
  • Selon un mode préféré de réalisation l'obturateur est fixé au godet de manière pivotante. L'obturateur agit donc comme un clapet pivotant qui vient fermer l'ouverture ménagée dans le dos.
  • De préférence, le déplacement de l'obturateur est réalisé sans actuateur supplémentaire, c'est-à-dire sans moteur ou vérin additionnel. Par exemple, l'obturateur comporte un corps muni d'au moins une aile faisant saillie perpendiculairement depuis le corps, ladite aile comportant une lumière oblongue et courbe pour recevoir un téton fixé à un bras de la benne preneuse. Lors du pivotement du godet selon l'invention, le téton se déplace par rapport au godet. Comme le téton est logé dans la lumière oblongue, le déplacement du téton cause le pivotement de l'obturateur autour de son axe de rotation, et donc sa fermeture ou son ouverture.
  • On comprend donc que grâce à cette cinématique particulière, il est avantageusement possible d'actionner l'obturateur sans pour autant prévoir des moyens moteur dédiés, ce qui assure la fiabilité du mécanisme d'obturation de l'ouverture. Néanmoins, il serait tout à fait possible de commander le déplacement de l'obturateur à l'aide d'un moteur électrique, d'un vérin ou de tout autre actionneur équivalent, qui serait placé sur le godet ou sur la benne preneuse.
  • Selon la présente invention, une benne preneuse comporte au moins un godet tel que défini précédemment, et des moyens agissant sur l'obturateur dudit godet pour le déplacer entre sa position ouverte et sa position fermée.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l'obturateur est fixé au godet de manière pivotante, et la benne preneuse comporte des moyens agissant sur l'obturateur pour le faire pivoter entre sa position ouverte et sa position fermée.
  • Selon un exemple, la benne preneuse comporte un châssis et au moins un bras coopérant avec l'obturateur, le godet est fixé au châssis de manière pivotante, le bras comporte une première extrémité fixée au godet de manière pivotante et une seconde extrémité fixée au châssis de manière pivotante, le godet présentant un état ouvert et un état fermé, et l'obturateur est arrangé de manière à se trouver en position ouverte lorsque le godet est dans l'état ouvert, et en position fermée lorsque le godet est dans l'état fermé.
  • De manière avantageuse, les moyens pour faire pivoter l'obturateur comprennent le bras, de sorte que le déplacement du bras entraîne le pivotement simultané du godet et de l'obturateur.
  • Selon un exemple, l'obturateur est monté pivotant par rapport au godet, l'obturateur comportant un corps muni d'au moins une aile s'étendant perpendiculairement depuis le corps, ladite aile comportant une lumière oblongue et courbe recevant un téton fixé au bras de la benne preneuse, en sorte que l'ouverture et la fermeture de l'obturateur sont commandées par le déplacement du bras.
  • De préférence, l'obturateur, en position ouverte, s'étend dans un plan sensiblement vertical.
  • Selon un exemple, le dos du godet présente un bord de coupe orthogonal aux parois latérales, et l'ouverture est située à une extrémité du dos qui est opposée au bord de coupe.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l'ouverture débouche à une extrémité libre du dos, et l'obturateur, qui constitue une portion amovible du dos, est, en position fermée, situé dans le prolongement de la portion restante, fixe, du dos.
  • De manière facultative, le dos comprend en outre un orifice ménagé entre ladite au moins une ouverture et le bord de coupe
  • La longueur de l'ouverture peut par exemple correspondre sensiblement à la distance entre les deux parois latérales.
  • La largeur de l'ouverture peut être comprise entre un sixième et un tiers de la longueur du dos.
  • La présente invention porte aussi sur une utilisation d'une benne preneuse selon l'invention pour la réalisation d'une tranchée sous injection de boue.
  • L'invention concerne enfin un procédé d'excavation d'une tranchée dans un sol à l'aide d'une benne preneuse selon l'invention comportant deux godets, procédé dans lequel :
    • on ouvre la benne preneuse en faisant pivoter les godets pour les amener dans leur état ouvert ;
    • on amène les obturateurs des godets dans leur position ouverte ;
    • on descend la benne preneuse dans la tranchée, la tranchée contenant de la boue de forage ;
    • lorsque la benne preneuse est arrivée au fond de la tranchée, on ferme la benne preneuse en faisant pivoter les godets pour les amener dans leur état fermé ;
    • on amène les obturateurs des godets dans leur position fermée ;
    • on remonte la benne preneuse.
    Brève description des dessins
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 représente une benne preneuse conforme à l'invention lors de son introduction dans le sol, la benne comportant deux godets munis d'obturateurs, les godets étant dans l'état ouvert et les obturateurs étant en position ouverte;
    • la figure 2 représente la benne preneuse de la figure 1 au cours de la fermeture des godets ;
    • la figure 3 illustre la remontée de la benne preneuse de la figure 2 , les godets étant dans l'état fermé et les obturateurs étant en position fermée ;
    • la figure 4 est une vue en perspective de dessus des deux godets de la benne de la figure 1 , montrant les obturateurs en position ouverte ;
    • la figure 5 est une vue en coupe latérale d'un godet tel que celui de la figure 4, l'obturateur étant en position fermée; et
    • la figure 6 est une vue éclatée du godet de la figure 5 .
  • La benne preneuse 10 illustrée sur la figure 1 comporte un châssis 12 qui est destiné à être fixé à l'extrémité inférieure de moyens de sustentation comportant de préférence un arbre de guidage 14, également appelé «Kelly» L'ensemble avec ou sans kelly et généralement suspendu à l'extrémité d'un ou plusieurs câbles 15. La benne 10 comporte en outre une paire de godets 16, 18, également appelés « poches », qui sont articulés au châssis 12.
  • Plus précisément, les godets 16, 18 sont montés au châssis de manière à pouvoir pivoter autour de deux axes de rotation horizontaux 20,22 disposés à l'extrémité inférieure 12a du châssis 12. La benne preneuse 10 comporte en outre une paire de bras 26, 28, chacun des bras 26, 28 comportant une première extrémité 26a, 28b fixée à l'un des godets de manière pivotante, et une seconde extrémité 26b, 28b fixée au châssis 12 de manière pivotante. Dans cet exemple, les deux bras 26, 28 sont montés pivotants par rapport au châssis 12 autour d'un même axe de rotation A. Dans l'exemple, l'axe de rotation A est monté libre en translation à l'intérieur d'un orifice oblong formé dans le châssis 12 et s'étendant verticalement comme représenté en pointillé sur les figures 1, 2 et 3.
  • Les godets 16, 18 sont montés pivotant aux extrémités 26a, 28a des bras 26, 28 qui sont opposées à l'axe de rotation A. Plus exactement, les godets 16, 18 peuvent pivoter par rapport aux bras autour des axes référencés 30, 32.
  • La benne 10 comporte enfin des vérins 34, 36 montés pivotant au châssis 12 d'une part, et aux bras 26, 28 d'autre part. L'actionnement des vérins 34, 36 permet de faire pivoter les bras 26, 28 autour de l'axe A, le pivotement des bras 26, 28 entrainant le pivotement des godets autour des axes 20, 22. On précise ici que ces vérins peuvent tout à fait être remplacés par des câbles de traction reliés aux extrémités des bras. L'utilisation de vérins n'est donc pas un élément essentiel de l'invention.
  • Chacun des godets 16, 18 présente donc un état ouvert et un état fermé, le godet étant amené de l'état ouvert à l'état fermé grâce au pivotement du bras auquel il est fixé. Plus précisément, l'état ouvert est obtenu lorsque le vérin 34, 36 associé est rétracté, tandis qu'à l'inverse l'état fermé est obtenu lorsque le vérin est déployé. Les godets 16, 18 peuvent être actionnés de manière indépendante, de sorte que l'un peut se trouver dans l'état ouvert, tandis que l'autre se trouve dans l'état fermé.
  • Les figures 1 à 3 illustrent le procédé d'excavation selon l'invention.
  • Sur la figure 1 , on a représenté la benne preneuse 10 lors de sa descente dans la tranchée T en cours d'excavation. Il convient de préciser que la tranchée est, de manière classique, remplie de boue de forage par des moyens d'injection non représentés ici. Cette boue de forage a notamment pour fonction de maintenir une pression hydrostatique sur la paroi de la tranchée afin d'éviter que cette dernière ne s'écroule sur elle-même.
  • Comme on l'a représenté sur la figure 1 , les deux godets 16 et 18 sont généralement dans l'état ouvert lors de la descente de la benne preneuse dans la tranchée T. L'envergure de la benne preneuse est donc sensiblement égale à la largeur LT de la tranchée T.
  • Conformément à l'invention, chacun des godets 16, 18 comporte une ouverture 38, 40 pouvant être obturée par un obturateur 42, 44. Chaque godet comporte donc au moins un obturateur 42, 44 présentant une position ouverte dans laquelle l'ouverture 38, 40 est ouverte, et une position fermée dans laquelle l'ouverture 38, 40 est obturée par l'obturateur 42, 44.
  • Lors de la descente verticale de la benne preneuse 10, les deux godets sont dans l'état ouvert, tandis que les obturateurs 42 et 44 sont en position ouverte. Cela est bien visible sur la figure 1. Par conséquent, la boue de forage peut s'écouler au travers des ouvertures 38, 40 lors de la descente de la benne preneuse 10, ce qui facilite énormément la descente de la benne preneuse dans la tranchée remplie de boue. Le flux de boue traversant les ouvertures est schématisé par les flèches qui portent la référence F.
  • En d'autres termes, lorsque les obturateurs sont en position ouverte, les godets opposent sensiblement moins de résistance à la descente de la benne preneuse et réduisent l'effet piston et ses conséquences néfastes.
  • Lorsque la benne preneuse 10 arrive au fond de la tranchée T, comme cela est illustré sur la figure 2 , les vérins sont actionnés de manière à refermer les godets 16, 18. Sur cette figure, on a représenté les godets dans un état intermédiaire entre l'état ouvert et l'état fermé. Lors de leur fermeture, les godets viennent mordre le sol situé au fond de la tranchée à la suite de quoi les déblais de sol excavé, mélangé avec la boue, entrent dans les godets 16, 18.
  • Pendant la rotation des godets, les obturateurs sont actionnés de manière à refermer les ouvertures 38, 40. Dans l'exemple de la figure 2 , les obturateurs sont représentés dans une position intermédiaire entre leur position ouverte et leur position fermée.
  • La figure 3 montre la benne preneuse 10 lors de sa remontée à la surface. Comme on le voit, les deux godets 16, 18 sont dans leur état fermé, et les obturateurs 42, 44 sont dans la position fermée de sorte que les ouvertures 38, 40 sont obturées. Comme on le comprend à l'aide de cette figure, l'obturation des ouvertures permet d'augmenter le volume V de déblais que les godets peuvent contenir, par rapport à un godet dépourvu d'obturateur. En effet, en l'absence des obturateurs, les déblais pourraient s'écouler à travers les ouvertures 38, 40, ce qui limiterait le volume de déblais que les godets pourraient contenir, en conséquence de quoi il faudrait effectuer davantage d'aller-retour pour évacuer un même volume de déblais.
  • A l'aide des figures 4 à 6 , on va maintenant décrire plus en détail la structure des godets selon l'invention, ainsi que le fonctionnement des obturateurs.
  • Chaque godet 16, 18 comprend deux parois latérales 16a, 16b, 18a, 18b qui s'étendent perpendiculairement de part à d'autre d'un dos à géométrie concave 46, 48.
  • Les ouvertures 38, 40 sont situées dans le dos à géométrie concave 46, 48 des godets 16, 18. Dans cet exemple, les ouvertures 38, 40 sont ménagées dans l'une des faces 50, 52 du dos à géométrie concave des godets 16, 18, et s'étendent entre les deux parois latérales des godets de sorte que la longueur L de chacune des ouvertures correspond ici à la distance entre les deux parois latérales.
  • On constate également que chacun des godets présente un bord de coupe 16c, 18c, muni de dents, qui est orthogonal aux parois latérales 16a, 16b, 18a, 18b. Comme on le voit mieux sur la figure 4 , l'ouverture 40 est située à une extrémité du dos 48 qui est opposée au bord de coupe 18c.
  • Dans le mode de réalisation présenté ici, la largeur I de chacune des ouvertures 38, 40 correspond environ aux trois quart de la longueur de la face 50, 52 du dos. Par ailleurs, la largeur I des ouvertures est inférieure au tiers de la longueur totale du dos, mais supérieure au sixième de cette longueur totale. En outre, pour chacun des godets, l'ouverture 38, 40 débouche à l'extrémité de ladite face 50, 52 de façon à communiquer avec une autre ouverture 54,56 définie entre les deux parois latérales 16a, 16b, 18a, 18b et l'étendant selon les bords reliant ladite face 50,52 à l'axe de rotation 20, 22.
  • Par ailleurs, les parois latérales de chacun des godets comportent des bords munis de pointes, lesdits bords s'étendant perpendiculairement de part et d'autre du bord de coupe.
  • La figure 4 est une vue de dessus, en coupe, de la benne preneuse lorsque les deux godets 16, 18 sont ouverts. Cette configuration des godets correspond donc à la figure 1 dans laquelle la benne preneuse 10 est descendue dans la tranchée T. Dans cette configuration, les obturateurs 42, 44 sont en position ouverte, et s'étendent vers l'extérieur du godet. Comme on peut également le voir sur la figure 1 , ces obturateurs sont préférentiellement orientés de manière à s'étendre dans un plan sensiblement vertical afin de ne pas opposer de résistance à l'écoulement de la boue F qui est provoqué par la descente de la benne preneuse.
  • Pour faciliter l'évacuation de la boue lors de la remontée de la benne preneuse, le dos 46, 48 de chaque godet comporte en outre un orifice 58, 60 ménagé dans la même face 50, 52 que celle dans laquelle est située l'ouverture 38, 40. Bien évidemment, la surface de l'orifice est très inférieure à celle de l'ouverture.
  • A l'aide des figures 5 et 6 , on va maintenant décrire plus en détail l'obturateur 44 du godet 18, celui du godet 16 étant identique.
  • L'obturateur 44 comporte un corps 70 présentant une géométrie globalement rectangulaire. La longueur a et la largeur b de l'obturateur 44 correspondent sensiblement à la longueur L et la largeur I de l'ouverture 40. On comprend donc que lorsque l'obturateur est en position fermée, le corps 70 s'étend dans l'ouverture 40 afin de l'obturer. Cet obturateur 44 peut donc également être vu comme constituant une portion amovible du dos 48.
  • Le corps 70 est muni d'au moins une aile, en l'espèce deux ailes 72, 74 qui font saillie perpendiculairement depuis le corps vers l'intérieur du godet 18.
  • Les ailes s'étendent selon la largeur b du corps et comportent chacune une lumière oblongue courbe 76, 78 dont la fonction sera expliquée ci-dessous.
  • Selon un aspect avantageux de l'invention, l'obturateur 44 est fixé au godet 18 de manière pivotante.
  • Pour ce faire, l'obturateur 44 est monté pivotant par rapport au support 80 qui porte l'axe de rotation 32 autour duquel le godet 18 peut pivoter par rapport au bras 28. Comme on le voit sur les figures 5 et 6 , le support 80 est fixé au dos 48 du godet 18 et plus précisément à la face 52 du dos 48, tout en étant logé à l'intérieur du godet 18. On constate également que lorsque l'obturateur 44 est en position fermée, les ailes 72, 74 flanquent le support 80.
  • Le support 80 comporte au moins une tige 82, de préférence deux, qui coopère avec un ou deux manchons 84 solidaires de l'obturateur 44. On comprend que le manchon 84 et la tige 82 forment une charnière permettant le pivotement de l'obturateur 44 par rapport au godet selon un axe de rotation B perpendiculaire aux parois 18a, 18b du godet. Le mouvement de pivotement de l'obturateur 44 est également visible sur les figures 1 à 3 . En se référant à ces figures, on constate que l'amplitude de rotation de l'obturateur 44 entre la position fermée et la position ouverte est d'environ un quart de tour. Ainsi, en position ouverte, l'obturateur est sensiblement orthogonal au dos 48.
  • Conformément à l'invention, la benne preneuse 10 comporte des moyens agissant sur les obturateurs pour les déplacer entre leur position ouverte et leur position fermée. Dans le mode de réalisation représenté ici, ces moyens sont des moyens commandés permettant de faire pivoter les obturateurs entre leur position ouverte et leur position fermée.
  • Les moyens pour faire pivoter les obturateurs comportent au moins un, de préférence deux tétons 86, 88, 90, 91 qui sont fixés à chacun des bras 26, 28. Si l'on s'intéresse plus particulièrement au godet 18 (l'autre godet étant identique), on constate que les tétons 86, 88 s'étendent coaxialement de part et d'autre de l'extrémité inférieure 26a, 28a du bras, selon un axe parallèle à l'axe de rotation B des obturateurs. Comme on le voit sur la figure 4 , ces tétons 86, 88 sont disposés de telle sorte qu'ils coopèrent avec les lumières oblongues et courbes 76, 78 précitées.
  • La rotation de l'un des bras 26, 28 de la benne preneuse 10 entraine le pivotement du godet 18 par rapport au châssis 12 autour de l'axe 22, ainsi que le pivotement du support 80 du godet 18 par rapport au bras 28 autour de l'axe 32. Le pivotement du support 80 entraine le déplacement des tétons 86, 88 par rapport au godet. Comme les lumières 76, 78 reçoivent les tétons 86, 88, on comprend que les tétons se déplacent dans les lumières lors du pivotement du bras 28. Les lumières 76, 78 agissent donc en quelque sorte comme des cames, et le déplacement des tétons fait basculer l'obturateur 44 autour de son axe de rotation B. La courbure et la longueur des lumières oblongues est déterminée de sorte que l'obturateur 44 se trouve en position ouverte lorsque le godet est dans l'état ouvert, et en position fermée lorsque le godet est dans l'état fermé.
  • Le bras 28 coopère donc avec l'obturateur 44 pour le faire pivoter, ici par l'intermédiaire des tétons 86, 88. On comprend que l'ouverture et la fermeture de l'obturateur 44 sont commandées par le déplacement du bras 28.
  • La cinématique du déplacement du téton 88 dans la lumière oblongue 78 se comprend en se référant aux figures 1 à 3 qui montrent en détail la position de l'obturateur 44 en position ouverte, intermédiaire et fermée.

Claims (12)

  1. Benne preneuse (10) comportant au moins un godet, ledit godet comprenant deux parois latérales (16a, 16b, 18a, 18b) qui s'étendent perpendiculairement de part et d'autre d'un dos à géométrie concave (46, 48), ledit dos étant pourvu d'au moins une ouverture (38, 40), et le godet comportant en outre au moins un obturateur (42, 44) présentant une position ouverte dans laquelle l'ouverture est ouverte, et une position fermée dans laquelle l'ouverture est obturée par l'obturateur, la benne preneuse (10) étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (28, 76, 78, 86, 88) agissant sur l'obturateur pour le déplacer entre sa position ouverte et sa position fermée.
  2. Benne preneuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur est fixé au godet de manière pivotante, et en ce que la benne preneuse comporte des moyens (28, 76, 78, 86, 88) agissant sur l'obturateur pour le faire pivoter entre sa position ouverte et sa position fermée.
  3. Benne preneuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un châssis (12) et au moins un bras (26, 28) coopérant avec l'obturateur, en ce que le godet (16, 18) est fixé au châssis de manière pivotante, en ce que le bras (26, 28) comporte une première extrémité (26a, 28a) fixée au godet de manière pivotante et une seconde extrémité (26b, 28b) fixée au châssis de manière pivotante, le godet présentant un état ouvert et un état fermé, et en ce que l'obturateur (42, 44) est arrangé de manière à se trouver en position ouverte lorsque le godet est dans l'état ouvert, et en position fermée lorsque le godet est dans l'état fermé.
  4. Benne preneuse selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les moyens pour faire pivoter l'obturateur comprennent ledit bras, de sorte que le déplacement du bras entraîne le pivotement simultané du godet et de l'obturateur.
  5. Benne preneuse selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'obturateur est monté pivotant par rapport au godet, l'obturateur comportant un corps (70) muni d'au moins une aile (72, 74) s'étendant perpendiculairement depuis le corps, ladite aile comportant une lumière oblongue et courbe (76, 78) recevant un téton fixé au bras de la benne preneuse, en sorte que l'ouverture et la fermeture de l'obturateur (42, 44) sont commandées par le déplacement du bras (26, 28).
  6. Benne preneuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'obturateur (42, 44), en position ouverte, s'étend dans un plan sensiblement vertical.
  7. Benne preneuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dos du godet présente un bord de coupe (16c, 18c) orthogonal aux parois latérales, et en ce que l'ouverture est située à une extrémité du dos qui est opposée au bord de coupe.
  8. Benne preneuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le dos comprend en outre un orifice (58, 60) ménagé entre ladite au moins une ouverture et le bord de coupe
  9. Benne preneuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la longueur (L) de l'ouverture (38, 40) correspond sensiblement à la distance entre les deux parois latérales.
  10. Benne preneuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la largeur (I) de l'ouverture (38, 40) est comprise entre un sixième et un tiers de la longueur du dos.
  11. Utilisation d'une benne preneuse (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour la réalisation d'une tranchée (T) sous injection de boue.
  12. Procédé d'excavation d'une tranchée (T) dans un sol à l'aide d'une benne preneuse (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 comportant deux godets (16, 18), procédé dans lequel :
    - on ouvre la benne preneuse en faisant pivoter les godets pour les amener dans leur état ouvert ;
    - on amène les obturateurs des godets dans leur position ouverte ;
    - on descend la benne preneuse dans la tranchée, la tranchée contenant de la boue de forage ;
    - lorsque la benne preneuse est arrivée au fond de la tranchée, on ferme la benne preneuse en faisant pivoter les godets pour les amener dans leur état fermé ;
    - on amène les obturateurs des godets dans leur position fermée ;
    - on remonte la benne preneuse.
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