FR3060046A1 - Machine de forage munie de quatre organes de forage - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une machine de forage (10) pour réaliser une tranchée (T) dans un sol (S), comprenant un châssis (12) qui s'étend selon une direction longitudinale (A), ledit châssis (12) portant un dispositif de forage (20) muni de quatre organes de forage rotatifs entrainés par quatre moteurs autour d'axes de rotation fixes les uns par rapport aux autres.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national
060 046
62446
COURBEVOIE
©) Int Cl8 : E 05 F 5/08 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 14.12.16. © Demandeur(s) : SOLETANCHE FREYSSINETSociété
©) Priorité : par actions simplifiée — FR.
©) Inventeur(s) : BERNASINSKI REGIS, RODRIGUEZ
PASCAL, COUDRY MICHEL et STEFF DE VERNINAC
(43) Date de mise à la disposition du public de la BERTRAND.
demande : 15.06.18 Bulletin 18/24.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ©) Titulaire(s) : SOLETANCHE FREYSSINET Société
apparentés : par actions simplifiée.
©) Demande(s) d’extension : @) Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE.
MACHINE DE FORAGE MUNIE DE QUATRE ORGANES DE FORAGE.
fUy L'invention concerne une machine de forage (10) pour réaliser une tranchée (T) dans un sol (S), comprenant un châssis (12) qui s'étend selon une direction longitudinale (A), ledit châssis (12) portant un dispositif de forage (20) muni de quatre organes de forage rotatifs entraînés par quatre moteurs autour d'axes de rotation fixes les uns par rapport aux autres.
FR 3 060 046 - A1
Arrière-plan de l'invention
La présente invention a trait au domaine de réalisation de tranchées dans le sol, notamment en vue de fabriquer des parois moulées pour le soutènement ou pour former des écrans d'étanchéité, des barrettes, ou bien encore pour fabriquer des tranchées par une technique de mélange in situ du sol en place excavé avec un fluide, dite « soilmixing ».
Elle concerne plus précisément une machine de forage pour réaliser des éléments de parois de grande épaisseur.
Les outillages existants comportent généralement une paire d'organes de coupe où chaque organe de coupe comporte une paire de tambours entraînée en rotation par un moteur hydraulique logé dans chacun des deux tambours. Les tambours sont montés en porte-à-faux sur un support situé à l'extrémité inférieure d'un châssis.
Pour réaliser des tranchées de grande épaisseur, il est connu d'utiliser des tambours présentant des longueurs axiales importantes, de l'ordre de 500 à 1000 mm. On comprend que l'épaisseur est considérée selon la direction axiale des tambours.
Une telle configuration présente toutefois des risques de casse en raison de l'important porte-à-faux des tambours de grande longueur axiale.
En outre, les tambours et le moteur sont généralement portés par un patin central. Dans le cas où les tambours présentent des longueurs axiales importantes, il est nécessaire de prévoir un patin central de grande épaisseur. Un inconvénient est que la zone située sous le patin central ne peut être excavée, ce qui provoque l'apparition d'un grand redan dont la destruction prend du temps et nécessite des outils supplémentaires.
Il est par ailleurs connu que plus les tambours présentent une longueur axiale importante, plus il est difficile de maîtriser la trajectoire de forage, ce qui est un autre inconvénient de la configuration connue.
Objet et résumé de l'invention
Un but de la présente invention est de proposer une machine de forage permettant de réaliser des forages de grande épaisseur remédiant aux inconvénients précités.
Pour ce faire, l'invention porte sur une machine de forage pour réaliser une tranchée dans un sol, comprenant un châssis qui s'étend selon une direction longitudinale, ledit châssis ayant une extrémité inférieure, la machine comportant un dispositif de forage monté à l'extrémité inférieure du châssis, le dispositif de forage comportant :
- un premier organe de forage rotatif autour d'un premier axe de rotation, le premier axe de rotation étant transversal à la direction longitudinale du châssis ;
- un premier moteur configuré pour entraîner en rotation le premier organe de forage autour du premier axe de rotation ;
- un deuxième organe de forage rotatif autour d'un deuxième axe de rotation, le deuxième axe de rotation étant fixe par rapport au premier axe de rotation;
- un deuxième moteur configuré pour entraîner en rotation le deuxième organe de forage autour du deuxième axe de rotation ;
- un troisième organe de forage rotatif autour d'un troisième axe de rotation, le troisième axe de rotation étant distant et parallèle au premier axe de rotation ;
- un troisième moteur configuré pour entraîner en rotation le troisième organe de forage autour du troisième axe de rotation ;
- un quatrième organe de forage rotatif autour d'un quatrième axe de rotation, le quatrième axe de rotation étant fixe par rapport aux premier, deuxième et troisième axes de rotation, les premier et troisième axes de rotation appartenant à un premier plan qui est fixe par rapport à un deuxième plan contenant les deuxième et quatrième axes de rotation ;
- un quatrième moteur configuré pour entraîner en rotation le quatrième organe de forage autour du quatrième axe de rotation.
La machine selon l'invention est donc équipée d'au moins quatre organes de coupe et quatre moteurs, ce qui permet une réduction des efforts subis par les arbres d'entrainement des tambours et une réduction du porte-à-faux.
Cette configuration permet également de réduire l'épaisseur des patins centraux qui portent les paires de moteurs, ce qui a pour effet de créer deux petits merlons qui sont plus faciles à casser et évacuer que l'unique gros merlon qui apparaît lors de l'utilisation de la machine antérieure.
Avantageusement, le deuxième organe de forage est apte à tourner par rapport au premier organe de forage. On comprend que le deuxième organe de forage peut tourner dans le même sens ou dans un sens opposé au premier organe de forage.
Par ailleurs, le quatrième organe de forage est avantageusement apte à tourner par rapport au troisième organe de forage. On comprend que le troisième organe de forage peut tourner dans le même sens ou dans un sens opposé au quatrième organe de forage.
Cette inversion du sens de rotation des premier et deuxième moteurs (respectivement des troisième et quatrième moteurs) permet notamment de faciliter le forage de terrains très durs.
En outre, la présence de quatre moteurs, dont le pilotage peut être réalisé de façon indépendante, permet de contrôler plus facilement la trajectoire de forage.
En jouant sur la vitesse de rotation de chacun des moteurs, l'opérateur peut en effet faire tourner la machine dans un plan horizontal, afin de corriger un éventuel vrillage.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de forage comporte un support qui est monté à l'extrémité inférieure du châssis et qui porte les premier, deuxième, troisième, quatrième organes de forage, ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
Selon une variante, le support est monté de façon amovible au châssis.
De préférence, mais non nécessairement, chaque organe de forage est monté rotatif sur un patin qui est lui-même monté à un dispositif de support connecté au châssis. Le patin peut être monté de façon détachable au support, par exemple par un système de couplage latéral en queue d'aronde.
De façon préférentielle, le support comporte une plaque à laquelle sont montés les premier, deuxième, troisième, et quatrième organes de forage, ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la plaque porte les patins auxquels sont montés rotatifs les organes de forage.
De manière avantageuse, l'ensemble constitué du support et des premier, deuxième, troisième, et quatrième organes de forage, est articulé par rapport à l'extrémité inférieure du châssis. Cette articulation permet d'orienter le dispositif de forage, grâce à quoi on peut facilement corriger la trajectoire de forage.
De préférence, les premier, deuxième, troisième et quatrième axes de rotation s'étendent sensiblement dans un même plan qui est transversal à la direction longitudinale du châssis.
Avantageusement, les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs sont logés respectivement dans les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent respectivement des premier, deuxième, troisième et quatrième paires de tambours, les premier, deuxième, troisième et quatrième paries de tambours étant munies respectivement des première, deuxième, troisième et quatrième séries de dents de coupe.
Avantageusement, les premier et deuxième axes de rotation sont coaxiaux, et les troisième et quatrième axes de rotation sont coaxiaux.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le diamètre des deuxième et quatrième organes de forage est supérieur au diamètre des premier et troisième organes de forage.
Cet agencement particulier permet de forer une tranchée dont la section horizontale présente une forme sensiblement trapézoïdale. Un intérêt est de pouvoir réaliser facilement une paroi curviligne, notamment circulaire, par exemple une paroi moulée circulaire, constituée d'une succession de panneaux trapézoïdaux.
De préférence, la distance entre les deuxième et quatrième axes de rotation est supérieure à la distance entre les premier et troisième axes de rotation. Un intérêt est de faciliter le positionnement des deuxième et quatrième organes de forage dont les diamètres sont supérieurs aux premier et troisième organes de forage.
Encore de préférence, les hauteurs radiales des dents des deuxième et quatrième séries de dents sont supérieures aux hauteurs radiales des dents des première et troisième séries de dents.
Un intérêt est d'affiner la forme trapézoïdale de la section horizontale de la tranchée, ce qui a pour effet d'améliorer la forme circulaire de la paroi.
A titre d'exemple non limitatif, la machine selon l'invention pourra être utilisée pour exécuter deux forages primaires distants l'un de l'autre afin de réaliser deux panneaux primaires trapézoïdaux, avant d'exécuter un forage secondaire entre lés deux panneaux primaires de façon à réaliser un panneau secondaire joignant les panneaux primaires, et ainsi de suite jusqu'à obtenir la paroi circulaire.
Avantageusement, le premier organe de forage comporte un premier et un deuxième tambours, tandis que le deuxième organe de forage comporte un troisième et quatrième tambours, et la distance minimale entre les deuxième et troisième tambours, considérée selon une direction parallèle au premier axe de rotation, est inférieure à 5 cm.
Cette faible distance entre les deuxième et troisième tambours permet d'éviter l'apparition d'un merlon important entre les premier et deuxième organes de forage.
Selon un autre aspect avantageux, la machine selon l'invention comprend en outre un organe de commande pour commander les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs indépendamment les uns des autres.
L'invention permet donc de commander les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage indépendamment les uns des autres. Un intérêt est d'adapter le fonctionnement de la machine à la configuration du sol situé sous le front de coupe constitué par les quatre organes de forage. On conçoit en effet que le sol n'est généralement pas homogène sur toute la surface du front de coupe compte tenu de la surface importante du front de coupe de la machine selon l'invention. L'invention permet de s'adapter à une éventuelle inhomogénéité du sol sous le front de coupe en commandant de manière séparée chacun des organes de forage.
Un autre intérêt est de pouvoir modifier la position du dispositif de forage et du châssis dans la tranchée au cours du forage, ce qui permet de corriger une éventuelle déviation de trajectoire de forage.
Encore un autre intérêt est de répartir l'effet de coupe sur le dispositif de forage.
De préférence, l'organe de commande est configuré pour commander les vitesses de rotation et/ou les sens de rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs, indépendamment les uns des autres.
Aussi, de multiples combinaisons de fonctionnement sont rendues possibles. Il est ainsi possible de déplacer le dispositif de forage en translation dans un plan horizontal, ou bien le faire pivoter dans un sens ou dans l'autre autour d'un axe vertical.
Avantageusement, les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs sont hydrauliques, et l'organe de commande est configuré pour ajuster la puissance hydraulique fournie à chacun des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
Encore avantageusement, la machine de forage selon l'invention comporte en outre au moins un premier circuit hydraulique, ledit premier circuit hydraulique comportant :
- une première pompe hydraulique principale ;
- un premier organe de distribution relié à la première pompe hydraulique principale, le premier organe de distribution alimentant un premier groupe de deux moteurs pris parmi les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
De façon préférentielle, le dispositif de forage comporte le premier organe de distribution. Selon une variante, le premier organe de distribution pourrait être disposé dans le châssis.
On comprend donc que le premier organe de distribution est préférentiellement prévu pour être situé à l'extrémité inférieure du châssis, à proximité des organes de forage.
Un intérêt est de ne pas augmenter le nombre de flexibles hydrauliques, et donc de pouvoir monter le dispositif de forage selon l'invention sur un châssis classique initialement prévu pour deux organes de forage.
Un autre intérêt est que le pilotage des débits près des moteurs est plus réactif, puisqu'il n'est en particulier pas tributaire de la déformation des flexibles hydrauliques sous pression, ainsi que des pertes de charge en amont.
Selon un premier mode de réalisation, le premier organe de distribution comporte
- un premier moteur hydraulique principal alimenté par la première pompe hydraulique principale,
- une première pompe hydraulique secondaire, actionnée par ledit premier moteur hydraulique principal, la première pompe hydraulique secondaire alimentant l'un des deux moteurs du premier groupe;
- une deuxième pompe hydraulique secondaire, actionnée par ledit premier moteur hydraulique principal, la deuxième pompe hydraulique secondaire alimentant l'autre des deux moteurs du premier groupe.
Selon un deuxième mode de réalisation, le premier organe de distribution comporte une première jonction hydraulique reliée à la première pompe hydraulique principale et à au moins l'un des moteurs du premier groupe, et une deuxième jonction hydraulique reliée à la première pompe hydraulique principale et à au moins l'autre des moteurs du premier groupe.
Avantageusement, la machine de forage selon l'invention comporte en outre un deuxième circuit hydraulique relié à l'organe de commande, le deuxième circuit hydraulique étant distinct du premier circuit hydraulique et comportant :
- une deuxième pompe hydraulique principale ;
- un deuxième organe de distribution relié à la deuxième pompe hydraulique principale, le deuxième organe de distribution alimentant un deuxième groupe de deux moteurs pris parmi les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs, le deuxième groupe étant différent du premier groupe.
De façon préférentielle, le dispositif de forage comporte le deuxième organe de distribution. Selon une variante, le deuxième organe de distribution peut être disposé dans le châssis.
Selon un premier exemple de réalisation, ladite machine de forage est une fraise, et les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent des outils de coupe.
Selon un deuxième exemple de réalisation, ladite machine est une machine de forage et mélangeage, et les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent des outils de mélange.
De préférence, selon le deuxième exemple de réalisation, le châssis est constitué d'une barre longitudinale, et ladite machine comporte en outre un mât et un chariot mobile le long du mât, le chariot étant fixé à la barre longitudinale.
Aussi, la machine de forage selon l'invention pourra avantageusement être utilisée pour mettre en œuvre un procédé de mélange de sol excavé in situ avec un liant, également appelé procédé de « soil-mixing » en anglais.
L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'une paroi moulée dans un sol à l'aide d'une machine de forage selon l'invention.
L'invention porte enfin sur un procédé de réalisation d'une paroi moulée circulaire à l'aide d'une machine de forage selon l'invention. Pour ce faire, on utilise la variante du dispositif de forage présentée ci-dessus dans laquelle le diamètre des deuxième et quatrième organes de forage est supérieur au diamètre des premier et troisième organes de forage.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation de la machine de forage selon l'invention, munie d'un dispositif de forage selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 2 illustre le dispositif de forage de la machine de la figure 1, en vue de côté ;
- la figure 3 illustre le dispositif de forage de la machine de la figure 1, en vue de face ;
- la figure 4 illustre le dispositif de forage de la machine de la figure 1, en vue de dessous ;
- la figure 5 illustre une variante de la machine de forage de la figure 1 où le dispositif de forage est monté de façon amovible et pivotant par rapport au châssis ;
- la figure 6 illustre une variante du dispositif de forage de la figure 4, dans laquelle les diamètres des deuxième et quatrième organes de forage sont supérieures à ceux des premier et troisième organes de forage ;
- la figure 7 illustre schématique une paroi moulée circulaire réalisée avec la machine de forage équipée du dispositif de forage de la figure 6 ;
- la figure 8 schématise l'organe de commande pour commander le dispositif de forage ;
- la figure 9 illustre un premier mode de réalisation d'un circuit hydraulique destiné à commander le dispositif de forage de la machine de la figure 1 ;
- la figure 10 illustre un second mode de réalisation d'un circuit hydraulique destiné à commander le dispositif de forage de la machine de la figure 1 ; et
- la figure 11 illustre un autre exemple de machine de forage selon l'invention, qui a la capacité de mélanger le sol excavé avec un liant.
Description détaillée de l'invention
A l'aide des figures 1 à 4, on va décrire un premier mode de réalisation d'une machine de forage 10, en l'espèce une fraise, pour réaliser une tranchée T dans un sol S. La machine de forage 10 comporte un châssis 12 qui s'étend selon une direction longitudinale A. Dans cet exemple, la direction longitudinale A est une direction verticale. Le châssis 12 présente une extrémité inférieure 12a, ainsi qu'une extrémité supérieure 12b qui est reliée à une paire de câbles de sustentation 14. De façon connue, les câbles de sustentation s'étendent depuis l'extrémité supérieure d'un mât d'un porteur, non illustré ici.
La machine de forage 10 selon l'invention comporte en outre un dispositif de forage 20 qui est monté à l'extrémité inférieure 12a du châssis 12.
Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif de forage 20 est monté à l'extrémité inférieure 12a du châssis 12 de manière amovible. Le système de montage amovible sera décrit plus en détail ci-dessous.
Toutefois, sans sortir du cadre de la présente invention, le dispositif de forage pourrait former une seule pièce avec le châssis 12.
Conformément à l'invention, la machine de forage 10 comporte quatre organes de forage rotatifs.
Plus précisément, le dispositif de forage comporte un premier organe de forage 30, qui est rotatif autour d'un premier axe de rotation XI. Comme on le comprend à l'aide des figures 1 à 3, le premier axe de rotation XI est transversal à la direction longitudinale A du châssis 12.
Le dispositif de forage 20 comporte en outre un premier moteur 32 qui est configuré pour entraîner en rotation le premier organe de forage 30 autour du premier axe de rotation XI. Dans l'exemple illustré, le premier moteur 32 est logé dans le premier organe de forage 30. Dans cet exemple, le moteur 32 est un moteur hydraulique alimenté par un circuit hydraulique qui sera décrit plus en détail ci-dessous.
Dans ce mode de réalisation, le premier organe de forage comporte un première paire de tambours comprenant un premier tambour 34a et un deuxième tambour 34b qui sont munis d'une première série de dents de coupe 36. On constate dans l'exemple des figures 1 à 3 que les dents de coupe 36 de la première série présentent la même hauteur radiale.
Le dispositif de forage 20 comporte en outre un support 40, qui, dans cet exemple non limitatif, présente la forme d'une plaque 41. Le premier organe de forage 20 est porté par le support, et plus précisément, dans cet exemple, par la plaque 41. Plus précisément, les premier et deuxième tambours 34a, 34b, ainsi que le moteur 32 sont tenus par un premier patin 38 monté à la plaque 41 du support tout en s'étendant transversalement par rapport au premier axe de rotation XI.
Le dispositif de forage 20 comporte par ailleurs un deuxième organe de forage 50 qui est rotatif autour d'un deuxième axe de rotation X2, le deuxième axe de rotation X2 étant fixe par rapport au premier axe de rotation XI. Dans ce mode de réalisation, les premier et deuxième axes de rotation XI, X2 sont coaxiaux.
En outre, le deuxième organe de forage 50 est apte à tourner par rapport au premier organe de forage 30. Par conséquent, les premier et deuxième organes de forage 30,50 peuvent tourner dans le même sens, dans des sens opposés, et à des vitesses identiques ou différentes.
Le deuxième organe de forage comporte une deuxième paire de tambours 52 qui comprend un troisième et un quatrième tambours 54a, 54b.
Les troisième et quatrième tambours 54a,54b, sont munis d'une deuxième série de dents de coupe 56. Dans cet exemple, les dents de coupe 56 de la deuxième série présentent la même hauteur radiale que les dents de coupe 36 de la première série.
Le deuxième organe de forage 50 comporte en outre un deuxième moteur 52 configuré pour entraîner en rotation le deuxième organe de forage 50 autour du deuxième axe de rotation X2.
A l'instar du premier organe de forage 30, le deuxième moteur 52 est également logé dans le deuxième organe de forage 50. Le deuxième moteur 52 est un moteur hydraulique qui est alimenté par un circuit hydraulique qui sera décrit plus en détail ci-dessous.
Tout comme le premier organe de forage 20, le deuxième organe de forage est porté par le support 40, et plus précisément, dans cet exemple, par la plaque 41.
Le deuxième moteur 52, ainsi que les troisième et quatrième tambours 54a, 54b, sont tenus par un deuxième patin 58, monté au support 40 et qui s'étend transversalement par rapport au deuxième axe de rotation X2. On comprend également que les premier et deuxième patins 38,58 sont fixes l'un par rapport à l'autre.
Dans l'exemple de la figure 4, qui illustre le dispositif de forage 20 de la figure 2 en vue de dessous, la distance minimale d entre les deuxième et troisième tambours 34b, 54a, considéré selon une direction parallèle au premier axe de rotation XI, est inférieure à 5 cm. Cette distance minimale d est prise entre les dents de coupe inclinées 36a et 56a des première et deuxième séries de dents.
Le dispositif de forage comporte en outre un troisième organe de forage 60 qui est rotatif autour d'un troisième axe de rotation X3, lequel est distant et parallèle au premier axe de rotation XI, comme cela est illustré en figure 4. On conçoit que les premier et troisième axes de rotation XI, X3 s'étendent dans un premier plan Pl qui est orthogonal à la direction longitudinale A du châssis 12.
Le troisième organe de forage 60 est apte à tourner par rapport aux premier et deuxième organes de forage 30,50, dans le même sens ou dans des sens opposés.
Pour ce faire, le troisième organe de forage 60 est entraîné en rotation autour du troisième axe de rotation X3 par un troisième moteur 62. Ce troisième moteur 62 est logé dans le troisième organe de forage 60 et est destiné à entraîner en rotation la troisième paire de tambours 64. La troisième paire de tambours 64 est également montée à la plaque 41 du support 40 par l'intermédiaire d'un troisième patin 68, similaire au premier patin
Les tambours de la troisième paire 64 sont munies d'une troisième série de dents de coupe 66 qui présentent, dans cet exemple, la même hauteur radiale que les dents de coupe des première et deuxième séries.
Le dispositif de forage comporte ensuite un quatrième organe de forage 70, qui est rotatif autour d'un quatrième axe de rotation X4. Les troisième et quatrième axes de rotation X3, X4 sont coaxiaux. Le quatrième axe de rotation X4 est fixe par rapport aux premier, deuxième et troisième axes de rotation XI, X2, X3. Par ailleurs, les deuxième et quatrième axes de rotation X2, X4 s'étendent dans un deuxième plan P2 qui est orthogonal à la direction longitudinale A du châssis, qui est ici vertical. Dans l'exemple des figures 1 à 4, les premier et deuxièmes plans Pl, P2 sont coplanaires. Toujours dans cet exemple, les premier, deuxième, troisième et quatrième axes de rotation XI, X2, X3 et X4 s'étendent dans un même plan Q.
Le quatrième organe de forage 70 est apte à tourner par rapport aux premier, deuxième et troisième organes de forage.
Le dispositif de forage 20 comporte en outre un quatrième moteur 72 configuré pour entraîner en rotation le quatrième organe de forage 70 autour du quatrième axe de rotation. Ce quatrième moteur 72 est logé dans le quatrième organe de forage, et est alimenté par le circuit hydraulique qui sera décrit ci-dessous. Le quatrième organe de forage 70 comporte une quatrième paire de tambours 74 qui est munie d'une quatrième série de dents de coupe 76. La hauteur radiale des dents de coupe de la quatrième série est, dans cet exemple, égale à celle des dents des première, deuxième et troisième séries.
Le quatrième organe de forage 70 est également porté par le support 40, et plus précisément, dans cet exemple, par la plaque 41. Plus précisément, la quatrième paire de tambours ainsi que le quatrième moteur 72 sont tenus par un quatrième patin 78 monté à la plaque 41 du support et qui s'étend transversalement par rapport au quatrième axe de rotation X4.
On comprend donc que le support 40, monté à l'extrémité inférieure 12a du châssis 12, oorte les premier, deuxième, troisième, et quatrième organes de forage 30,50,60,70, ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs 32,52,62,72.
Par ailleurs, les premier, deuxième, troisième, et quatrième organes de forage 30,50,60,70, ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs 32,52,62,72 sont montés à la plaque 41.
Les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage 30,50,60,70 sont préférentiellement montés à la plaque 41 de façon amovible. Pour ce faire, le support 40 du dispositif de forage comporte un système de type queue d'aronde (non représenté ici) permettant de monter les organes de forage latéralement, c'est-à-dire selon une direction parallèle au premier axe de rotation XI.
Par ailleurs l'ensemble E constitué du support 40 et des premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage 30,50,60,70 est articulé par rapport à l'extrémité inférieur 12a du châssis. Pour ce faire, et comme illustré en figure 5, le châssis comporte en son extrémité inférieure 12a une bride de fixation 90 qui relié au corps 12c du châssis via une articulation 92 en liaison pivot autour d'un axe de pivotement Y qui est orthogonal à la direction longitudinale A et au premier axe de rotation XI. Dans cet exemple, le pivotement est réalisé à l'aide d'un vérin 94 disposé entre le corps 12c du châssis et la bride de fixation 90.
On constate également sur cette figure 5 que la machine de forage comporte des moyens démontables de solidarisation 99 pour permettre un montage démontable du dispositif de forage 20 à la bride de fixation 90.
Les moyens démontables de solidarisations 99 sont par exemple ceux décrits dans FR 2 856 088.
Sur la figure 6, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif de forage 20' selon l'invention qui permet de réaliser des tranchées de forme sensiblement trapézoïdale, ou à tout le moins de forme non rectangulaire.
Le dispositif de forage 20' illustré en figure 6 se distingue du dispositif de forage 20 de la figure 4 par le fait que les diamètres D2, D4 des deuxième et quatrième organes de forage 50,70 sont supérieurs aux diamètres D1,D3 des premier et troisième organes de forage 30,70.
Cette différence de diamètre est obtenue par le fait que les hauteurs radiales H2, H4 des dents des deuxième et quatrième séries de dents 56',76' sont supérieures aux hauteurs radiales H1,H3 des premier et troisième séries de dents 36',66'. Autrement dit, dans cet exemple, les diamètres des tambours des quatre organes de forage sont identiques, tandis que les hauteurs radiales des dents de coupe des deuxième et quatrième organes de forage sont supérieures aux hauteurs radiales des premier et troisième organes de forage. Selon une variante non illustrée, les diamètres des tambours des deuxième et quatrième organes de forage pourraient être différents de ceux des tambours des premier et troisième organes de forage.
On constate également que, dans cet exemple, les premier et deuxième axes de rotation XI,X2 ne sont pas coaxiaux. De même, les troisième et quatrième axes de rotation X3,X4 ne sont pas coaxiaux.
La configuration avantageuse du dispositif de forage 20' permet de réaliser une tranchée T', illustrée en figure 7, de forme sensiblement trapézoïdale. La juxtaposition de tranchées T' permet de réaliser aisément une paroi continue, par exemple une paroi moulée C, ayant une forme sensiblement circulaire ou annulaire.
La machine de forage 10 comporte en outre un organe de commande 100 pour commander les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs 32,52,62,72 indépendamment les uns des autres. En particulier, l'organe de commande 100 est configuré pour commander les vitesses de rotation et/ou les sens de rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs 32,52,62,72 indépendamment les uns des autres.
Pour ce faire, l'organe de commande 100 est configuré pour ajuster le puissance hydraulique fournie à chacun des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs hydrauliques 32,52,62,72.
L'organe de commande 100 comporte au moins un premier circuit hydraulique 110 qui comporte :
- une première pompe hydraulique principale 112 ;
- un premier organe de distribution 114 qui alimente un premier groupe de moteurs constitué, dans cet exemple, par les premier et deuxième moteurs hydrauliques 32, 52.
Comme on le comprend à l'aide de la figure 9, le dispositif de forage 20 comporte le premier organe de distribution 114.
Autrement dit, le dispositif de forage inclut à la fois les premier et deuxième moteurs hydrauliques 32,52, ainsi que le premier organe de distribution 114.
Le premier organe de distribution 114 comporte :
- un premier moteur hydraulique principal 116 qui est alimenté par la première pompe hydraulique principale 112 ;
- une première pompe hydraulique secondaire 118 actionnée par le premier moteur hydraulique principal 116, la première pompe hydraulique secondaire 118 alimentant le premier moteur hydraulique 32 ; et
- une deuxième pompe hydraulique secondaire 120, actionnée par le premier moteur hydraulique principal 116, la deuxième pompe hydraulique secondaire 120 alimentant le deuxième moteur hydraulique 52.
La machine de forage comporte en outre un deuxième circuit hydraulique 130 qui comporte :
- une deuxième pompe hydraulique principale 132 ; et
- un deuxième organe de distribution 134 qui est relié à la deuxième pompe hydraulique principale 132, le deuxième organe de distribution 134 alimentant un deuxième groupe de moteurs constitué par les troisième et quatrième moteurs hydrauliques 62,72.
Là encore, le dispositif de forage 20 comporte à la fois les troisième et quatrième moteurs hydrauliques 62,72 ainsi que le deuxième organe de distribution 134.
On comprend donc que les premier et deuxième circuits hydrauliques 110,130 constituent deux circuits hydrauliques séparés pour alimenter les moteurs de la machine de forage. Le premier circuit hydraulique alimente les premier et deuxième moteurs hydrauliques 32,52, tandis que le deuxième circuit hydraulique alimente les troisième et quatrième moteurs 62,72. Les deux circuits hydrauliques sont indépendants.
Lors de la mise en service de la machine de forage, le fonctionnement du premier mode de réalisation de la figure 9 sera décrit ci-après, en référence au premier circuit hydraulique.
Lors de la mise en service de la machine de forage, la première pompe hydraulique principale 112 débite de préférence à son maximum. Le premier moteur hydraulique principal 116, qui entraîne les première et deuxième pompes hydrauliques secondaires 118,120 a ainsi la vitesse de rotation maximale. La cylindrée des deux pompes hydrauliques secondaires 118,120 est à zéro. Il n'y a donc pas de débit dans les circuits fermés, ces derniers étant gavés, et les moteurs hydrauliques ne tournent pas. Pour faire tourner l'un des moteurs, il convient de changer la cylindrée de la pompe hydraulique secondaire associée.
A titre d'exemple, pour avoir la même vitesse de rotation des premier et deuxième moteurs hydrauliques 32,52, on fait varier la cylindrée des première et deuxième pompes hydrauliques secondaires suivant la même consigne. Pour faire tourner un moteur en arrière, on inverse le sens de pilotage de la pompe hydraulique secondaire du circuit concerné. Il est ainsi possible de piloter indépendamment l'un de l'autre les premier et deuxième moteurs 32,52 en avant ou en arrière et avec la vitesse de rotation souhaitée. Par exemple, la puissance peut être transférée sur le moteur qui demande le plus de pression. Le deuxième circuit hydraulique fonctionne de la même façon, indépendamment du premier circuit hydraulique, ce qui permet également de piloter les troisième et quatrième moteurs hydrauliques 62,72 indépendamment l'un de l'autre, et également indépendamment des premier et deuxième moteurs hydrauliques.
La figure 10 illustre un deuxième mode de réalisation des premier et deuxième circuits hydrauliques 1100,1300. Le premier circuit hydraulique 1100 comporte :
- une première pompe hydraulique principale 1120 ; et
- un premier organe de distribution 1140 qui comporte une première jonction hydraulique 1150 qui est reliée à la première pompe hydraulique principale 1120 et au premier moteur hydraulique 32, et une deuxième jonction hydraulique 1170 qui est reliée à la première pompe hydraulique principale 1120 et au deuxième moteur hydraulique 52.
Là aussi, dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif de forage comporte le premier organe de distribution.
Le premier circuit hydraulique comporte en outre un premier distributeur proportionnel 1180 qui est disposé entre le premier organe de distribution 1140 et le premier moteur hydraulique 32, et un deuxième distributeur proportionnel 1190 disposé entre le deuxième moteur hydraulique 52 et le premier organe de distribution 1140. La répartition des débits entre les premier et deuxième moteurs hydrauliques est réalisée par les deux distributeurs proportionnels 1180,1190. Chacun des distributeurs proportionnels a pour fonction de régler la vitesse et le sens de rotation des moteurs hydrauliques. Il peut prendre tout le débit de la pompe hydraulique principale 1120.Le deuxième circuit hydraulique 1300 qui alimente les troisième et quatrième moteurs 62,72 est identique au premier circuit 1100. Le deuxième circuit hydraulique comporte :
- une deuxième pompe hydraulique principale 1320 ;
- un deuxième organe de distribution 1340 relié à la deuxième pompe hydraulique principale 1320, le deuxième organe de distribution 1340 alimentant un deuxième groupe de deux moteurs constitué des troisième et quatrième moteurs 62,72. Ce deuxième groupe étant différent du premier groupe et le dispositif de forage 20 comportant le deuxième organe de distribution 1340.
Sur la figure 11, on a illustré une machine de forage selon l'invention qui est une machine de forage et de mélangeage 300. La machine de forage et de mélangeage 300 comporte un châssis 312 constitué d'une barre longitudinale 313, généralement appelée Kelly. La machine 300 comporte en outre un mât 315 et un chariot 317 mobile le long du mât, le chariot étant fixé à la barre longitudinale pour permettre le déplacement de la barre longitudinale. La machine 300 comporte en outre un dispositif de forage 320, porté par l'extrémité inférieure 312a de la barre longitudinale. Le dispositif de forage 320 est similaire au dispositif de forage 20 décrit ci-dessus à ceci près que les dents de coupe sont des pales de coupe et de mélange pour couper et mélanger le sol. De telles pales sont connues par ailleurs et ne seront pas décrites en détail ici.

Claims (28)

  1. REVENDICATIONS
    1. Machine de forage (10,300) pour réaliser une tranchée (T) dans un sol (S), comprenant un châssis (12,312) qui s'étend selon une direction longitudinale (A), ledit châssis (12,312) ayant une extrémité inférieure (12a,312a), la machine de forage comportant un dispositif de forage (20,320) monté à l'extrémité inférieure (12a,312a) du châssis (12,312), le dispositif de forage (20,320) comportant :
    - un premier organe de forage (30) rotatif autour d'un premier axe de rotation (XI), le premier axe de rotation (XI) étant transversal à la direction longitudinale (A) du châssis (12) ;
    - un premier moteur (32) configuré pour entraîner en rotation le premier organe de forage (30) autour du premier axe de rotation (XI) ;
    - un deuxième organe de forage (50) rotatif autour d'un deuxième axe de rotation (X2), le deuxième axe de rotation (X2) étant fixe par rapport au premier axe de rotation (XI) ;
    - un deuxième moteur (52) configuré pour entraîner en rotation le deuxième organe de forage autour du deuxième axe de rotation (X2) ;
    - un troisième organe de forage (60) rotatif autour d'un troisième axe de rotation (X3), le troisième axe de rotation (X3) étant distant et parallèle au premier axe de rotation (XI) ;
    - un troisième moteur (62) configuré pour entraîner en rotation le troisième organe de forage (60) autour du troisième axe de rotation (X3) ;
    - un quatrième organe de forage (70) rotatif autour d'un quatrième axe de rotation (X4), le quatrième axe de rotation étant fixe par rapport aux premier, deuxième et troisième axes de rotation (X1,X2,X3), les premier et troisième axes de rotation appartenant à un premier plan (Pl) qui est fixe par rapport à un deuxième plan (P2) contenant les deuxième et quatrième axes de rotation (X2,X4) ; et
    - un quatrième moteur (74) configuré pour entraîner en rotation le quatrième organe de forage (70) autour du quatrième axe de rotation (74).
  2. 2. Machine de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ie deuxième organe de forage (50) est apte à tourner par rapport au premier organe de forage (30).
  3. 3. Machine de forage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le quatrième organe de forage (70) est apte à tourner par rapport au troisième organe de forage (60).
  4. 4. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de forage (20) comporte un support (40) qui est monté à l'extrémité inférieure du châssis et qui porte les premier, deuxième, troisième, quatrième organes de forage (30,50,60,70), ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs (32,52,62,72).
  5. 5. Machine de forage selon la revendication 4, dans laquelle le support comporte une plaque (41) à laquelle sont montés les premier, deuxième, troisième, et quatrième organes de forage, ainsi que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
  6. 6. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les premier, deuxième, troisième et quatrième axes de rotation (X1,X2,X3,X4) s'étendent sensiblement dans un même plan (Q) qui est transversal à la direction longitudinale du châssis.
  7. 7. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs (32,52,62,72) sont logés respectivement dans les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage (30,50,60,70).
  8. 8. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent respectivement des premier, deuxième, troisième et quatrième paires de tambours (34,54,64,74), les premier, deuxième, troisième et quatrième paires de tambours étant munies respectivement des première, deuxième, troisième et quatrième séries de dents de coupe (36,56,66,76).
  9. 9. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les premier et deuxième axes de rotation (XI,X2) sont coaxiaux, et dans laquelle les troisième et quatrième axes de rotation (X3,X4) sont coaxiaux.
  10. 10. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les diamètres (D3,D4) des deuxième et quatrième organes de forage (50,70) sont supérieurs aux diamètres (D1,D3) des premier et troisième organes de forage (30,60).
  11. 11. Machine de forage selon la revendication 10, dans laquelle la distance entre les deuxième et quatrième axes de rotation (X2,X4) est supérieure à la distance entre les premier et troisième axes de rotation (XI,X3).
  12. 12. Machine de forage selon la revendication 8 et l'une quelconque des revendications 10 et 11, dans laquelle les hauteurs radiales des dents des deuxième et quatrième séries de dents sont supérieures aux hauteurs radiales des dents des première et troisième séries de dents.
  13. 13. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le premier organe de forage (30) comporte un premier et un deuxième tambours (34a,34b), tandis que le deuxième organe de forage (50) comporte un troisième et quatrième tambours (54a,54b), et dans laquelle la distance (d) minimale entre les deuxième et troisième tambours (34b,54a), considérée selon une direction parallèle au premier axe de rotation, est inférieure à 5 cm.
  14. 14. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un organe de commande (100) pour commander les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs indépendamment les uns des autres.
  15. 15. Machine de forage selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'organe de commande (100) est configuré pour commander les vitesses de rotation et/ou les sens de rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs (32,52,62,72), indépendamment les uns des autres.
  16. 16. Machine de forage selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs (32,52,62,72) sont hydrauliques, et en ce que l'organe de commande (100) est configuré pour ajuster la puissance hydraulique fournie à chacun des premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
  17. 17. Machine de forage selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un premier circuit hydraulique (110,1100), ledit premier circuit hydraulique comportant :
    - une première pompe hydraulique principale (112,1120) ; un premier organe de distribution (114,1140) relié à la première pompe hydraulique principale, le premier organe de distribution (114,1140) alimentant un premier groupe de deux moteurs (32,52) pris parmi les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs.
  18. 18. Machine de forage selon la revendication 17, caractérisée en ce que le dispositif de forage (20,207) comporte le premier organe de distribution (114,1140).
  19. 19. Machine de forage selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle le premier organe de distribution (114) comporte :
    - un premier moteur hydraulique principal (116) alimenté par la première pompe hydraulique principale (112) ;
    - une première pompe hydraulique secondaire (118), actionnée par ledit premier moteur hydraulique principal (116), la première pompe hydraulique secondaire (118) alimentant l'un des deux moteurs du premier groupe ;
    - une deuxième pompe hydraulique secondaire (120), actionnée par ledit premier moteur hydraulique principal (116), la deuxième pompe hydraulique secondaire (120) alimentant l'autre des deux moteurs du premier groupe.
  20. 20. Machine de forage selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle le premier organe de distribution (1140) comporte une première jonction hydraulique (1150) reliée à la première pompe hydraulique principale (1120) et à au moins l'un des moteurs du premier groupe, et une deuxième jonction hydraulique (1170) reliée à la première pompe hydraulique principale (1120) et à au moins l'autre des moteurs du premier groupe.
  21. 21. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un deuxième circuit hydraulique (130, 1300) comportant :
    - une deuxième pompe hydraulique principale (132, 1320) ;
    - un deuxième organe de distribution (134,1340) relié à la deuxième pompe hydraulique principale (132,1320), le deuxième organe de distribution (134,1340) alimentant un deuxième groupe de deux moteurs (62,72) pris parmi les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs, le deuxième groupe étant différent du premier groupe.
  22. 22. Machine de forage selon la revendication 21, caractérisée en ce que le dispositif de forage (20) comporte le deuxième organe de distribution (134, 1340).
  23. 23. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite machine de forage est une fraise (10), et en ce que les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent des dents de coupe (36,56,66,76).
  24. 24. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisée en ce que ladite machine de forage est une machine de forage et mélangeage (300), et en ce que les premier, deuxième, troisième et quatrième organes de forage comportent des outils de mélange (333).
  25. 25. Machine de forage selon la revendication 24, caractérisée en ce que le châssis (312) est constitué d'une barre longitudinale (313), et en ce que ladite machine comporte en outre un mât (315) et un chariot (317) mobile le long du mât, le chariot étant fixé à la barre longitudinale.
  26. 26. Procédé de réalisation d'une paroi moulée dans un sol à l'aide d'une machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  27. 27. Procédé de réalisation d'une paroi moulée selon la revendication 26, à l'aide d'une machine de forage selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, la paroi moulée étant circulaire.
    X1
    2/7
  28. 30 34 343 543 50
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