Brevet FR2012670A1 — publié le 19700320

La présente invention se rapporte aux machines oscillantes à crenacr les tunnels du type possédant deux tetes excavatrices séparées dont chacune creuse sa propre partie individuelle de la face du tunnel, et dont chacune est entraînée par son propre groupe moteur séparé de manière à permettre une commande individuelle du creusement sur les différentes portions de la face du tunnel; chaque tete excavatrice étant entraînée dans un mouvement oscillant par un organe de commande linéaire hydraulique disposé parallèlement au plan d'oscillation de la tête excavatrice et accouplé entre le bâti de la machine et la tête excavatrice. La présente invention concerne particulièrement un groupe moteur pour une machine oscillante à percer les tunnels, lequel est construit séparément, en tant qu'unité autonome, et qui est ensuite montS de façon amovible dans la structure de bâti et d'enveloppe pour constituer une machine complète et opérationnelle. Lorsqu'un travail ultérieur implique le percement d'un tunnel ayant un diamètre différent, le même groupe moteur peut être retiré de l'enveloppe d'origine et remis en place dans une autre enveloppe de diamètre différent. Dans certains cas, il est avantageux de disposer l'extrémité avant de la machine de manière à ce qu'elle soit inclinée vers l'avant, au lieu d'être rigoureusement verticale. Cette disposition de la machine est particulièrement intéressante lorsque l'on perce un tunnel dans une formation molle.Une autre modification qui s'est avérée intéressante, consiste à disposer la tête excavatrice inférieure de manière à ce qu'elle se déplace alternativement dans un plan d'oscillation essentiellement vertical, tout en inclinant la tête excavatrice supérieure en avant afin que son plan d'oscillation soit approximativement à 250 de la verticale. Selon la présente invention, il a été prouvé que la disposition de la machine dans laquelle la tête excavatrice supérieure est inclinée en avant par rapport à la tête excavatrice inférieure, se prête également avantageusement à la création d'un groupe moteur autonome pouvant être fabriqué en tant que matériel standard selon des spécifications déterminées. La figure 1 est une vue- -.-n perspective tune machine à percer les tunnels incorporant une forme actuellement préferée de 1Xin- vention; La figure 2 est une vue en élévation avant de la machine à percer les tunnels de la figure 1; La figure 3 est une vue en élévation latérale, et en coupe partielle, de l'extrémité avant de la machine; La figure 4 est une vue en élévation et en coupe transversale prise suivant la ligne 4--4 de la figure 3; vue La figure 5 est une coupe longitudinale du groupe moteur prise suivant la ligne 5-5 de la figure 4; La figure 6 est une vue en coupe transversale du groupe moteur et de son support de montage prise suivant la ligne 6-6 de la figure 5;; La figure 7 est une vue en plan de dessus de l'ensemble arbre moteur supérieur; La figure 8 est une vue en coupe prise suivant la ligne 8--8 de la figure 5; La figure 9 est une vue en perspective éclatée du groupe moteur; La figure 10 est une vue en perspective de la structure du, bâti intérieur de la machine avant l'installation du groupe moteur; et La figure ll est une vue détaillée en perspective du groupe moteur et de son moyen de-support. Comme représenté au mieux par les figures 1 et 2, la machine à percer les tunnels 10 comporte une enveloppe externe généralement cylindrique 20, avec un couteau supérieur 40 et un couteau inférieur 50 à secteurs faisant saillie de la machine à l'extrémité avant de l'enveloppe 20. Les couteaux supérieur et inférieur sont animés d'un mouvement alternatif, ou oscillent, en travers des moitiés supérieure et inférieure, respectivement, de la fac du tunnel, de la manière généralement décrite dans le brevet nO 3.355.215. Plusieurs membrures circulaires 25 sont soudées à l'intérieur de l'enveloppe 20 (Figures 2, 3 et 4). Une structure de bâti intérieur 30 est fixée aux membrures 25 de chaque côté de la machine (Figure 4), et comprend des montants verticaux 31, des poutres latérales 32, des tôles gousset 33, et des poutrelles obliques 34. Le rôle de la structure de bâti 30 est de supporter une paire de poutres horizontales espacées 35 s'étendant longitudinalement par l'enveloppe 20, et dont le rôle est de suppo--t--: le groupe moteur amovible. Les poutrelles 35 (Figures 4 et 6) sont de préférence des profilés en I. Le groupe moteur amovible 100 est représenté à l'état monté à la figure 4, en coupe longitudinale à la figure 5, en coupe transversale à la figure 6, et en perspective éclatée à la figure 9. Ainsi que la figure 9 le montre au mieux, le groupe moteur 100 comprend un bâti support 110 d'arbre moteur ayant la forme générale d'un coin. Un ensemble supérieur 130 d'arbre moteur est assujetti au sommet du bâti 110 tandis qu'un- ensemble inférieur 160 d'arbre moteur est assujetti au-dessous. Le bâti support 110 possède des flasques 111 et 112 s'étendant longitudinalement formés sur ses bords latéraux, ayant des plaques inférieures planes 113 et 114 et c'est ces plaques inférieures des flasques qui reposent sur les poutrelles 35 en I (Figures 4, 6, 8). L'ensemble supérieur 130 d'arbre moteur et l'ensemble infé rieur 160 d'arbre moteur sont identiques à part tirie différence qui sera indiquée par la suite, et par conséquent, les mêmes repères numériques sont utilisés pour indiquer leurs divers éléments à part une différence de 30 dans la valeur des repères numériques. Une description détaillée de l'ensemble supérieur 130 servira donc aussi bien de description de l'ensemble inférieur. L'ensemble supérieur 130 d'arbre moteur est plus facile à comprendre en se référant aux figures 5, 7 et 9. L'arbre moteur supérieur t-31 comporte une section de portée arrière 131a à son extrémité arri ère ; la section immédiatement suivante sur l'avant est la section de bras de manivelle 131b; puis la section de portée avant 131c; et l'extrémité avant elle-même constitue une section 131d de porte-couteaux. Le carter 133 de palier arrière contient un palier arrière 135, et une plaque de support arrière horizontale 134 est fixée au carter 133 et fournit à son tour un moyen pour supporter le carter 133 à partir de la face supérieure du bâti 110 en forme de coin. Dans sa section 131b porte-bras de manivelle, l'arbre moteur supérieur 131 possède une paire de bras de manivelle 136a et 136b s'étendant latéralement à gauche et soudés sur lui, il comporte également une paire de bras de manivelle s'étendant latéralement à droite 137a et 137b soudés sur lui. Comme les figures 4 et 6 le montrent au mieux, le plan commun des bras de manivelle de gauche et de droite 136 et 137 de l'arbre moteur supérieur se trouve situé au-dessus de l'axe longitudinal de l'arbre. Dans une disposition symétrique mais opposée, les bras de manivelle 166 et 167 de l'arbre moteur inférieur ont un plan commun se trouvant au-dessous de l'axe longitudinal de l'arbre moteur inférieur. Cela constitue la seule-différence entre les ensembles arbre moteur supérieur et inférieur dont il a été question plus haut. Dans l'ensemble supérieur 130 d'arbre moteur, un carter 140 contient le palier avant 141. Une tôle plane 142 est fixée au carter 140 au moyen de plusieurs plaques intérmédiaires parallèles 143, et la tôle plane 142 fournit un moyen de fixation de l'ensemble supérieur 130 d'arbre moteur au bâti support 110 en forme de coin à l'extrémité avant de celui-ci. Une cage cylindrique 145 est clavetée sur l'extrémité avant de 11 arbre moteur supérieur 131 et constitue le moyen de fixation du couteau supérieur 40 sur celuici. La structure de la cage 145 est représentée en détail aux figures 5, 10 et 11. Une paire de vérins hydrauliques supérieurs 150 et 151 ont leurs extrémités supérieures 152 et 153 accouplées respectivement aux bras de manivelle 137 et 136. Les extrémités inférieures 154 et 155 des vérins sont accouplées au b ti support 110 de l'arbre moteur dans la région des flasques 111 et 112, respectivement. La structure du bâti support 110 sera maintenant décrite avec plus de détails. La face supérieure du bâti est pourvue à son extrémité avant d'une tôle plane 115 et à son extrémité arrière d'une tôle 116, sur lesquelles les tôles 142 et 134 de l'ensemble supérieur d'arbre moteur sont respectivement assujetties. La face in férieure du bâti 110 est définie par une plaque 117 à son extrémité avant et par une plaque 118 à son extrémité arrière, ces plaques étant fixées aux plaques 172 et 164, respectivement, de l'ensemble inférieur d'arbre moteur, quand le groupe moteur se trouve dans son état complètement monté.Un large interstice entre les tôles 115 et 116 permet l'insertion des extrémités inférieures des vérins hydrauliques 150 et 151 entre celles-ci. Un large interstice entre les tôles 117 et 118 fournit un espace de travail pour les extrémités supérieures des vérins 180 et 181. Des plaques latérales inclinées 123 et 124 sont fixées au-dessous des extrémités des plaques 115 et 116 et s'étendent de haut en bas à partir de celles-ci. Les bords longitudinaux inférieurs des plaques 123 et 124, avec les plaques inférieures horizontales 113 et 114 forment les flasques longitudinaux 111 et 112 précédemment décrits. La structure interne du bâti. 110 est complétée pwr un jeu généra- lement vertical de plaques avant 126a, 126b et 126c (Figure 5) et par un jeu similaire de plaques arrière 127a et 127b. Dans la zone de travail des vérins hydrauliques, il est prévu une paire de plaques de renfort plus épaisses 128a et 128b du côté gauche du bàti support 110, et 129a et 129b du côté droit. Comme représenté au mieux à la figure 5, ces plaques de renfort sont pliées en leur centre vertical afin que leurs extrémités supérieures soient inclinées d'un angle d'approximativement 250 par rapport à leurs extrémités inférieures.Les extrémités supérieures des plaques 129a et 129b sont accouplées à l'extrémité inférieure 154 du vérin 150; les extrémités inférieures des mêmes plaques sont accouplées à l'extrémité supérieure 182 du vérin 180. Les extrémités supérieures des plaques 128a et 128b sont accouplées de façon similaire à l'extrémité inférieure 155 du vérin 151 tandis que leurs extrémités inférieures sont accouplées à l'extrémité supérieure 183 du vérin 181. L'axe de l'arbre moteur supérieur est parallèle aux plaques 142 et 134. Dans le bâti 110, le plan des plaques 115 et 116 forme un angle d'environ 250 avec le plan des plaques 117 et 118. On constatera par conséquent que l'arbre moteur supérieur 131 et i 1arbre moteur inférieur 161 sont montés en relation généralement horizontale mais avec l'extrémité arrière de l'arbre moteur 131 surélevée, de sorte que l'an entre les axes longitudinaux des deux arbres moteur soient approximativement de 250.Chaque arbre moteur, supporté à la fois par son palier arrière et par son palier avant, est entraîné dans un mouvement alternatif ou oscillant par ses bras de manivelle, l'éner- gie provenant des vérins hydrauliques associés, et peut à son tour communiquer un mouvement oscillant ou alternatif à son couteau associé Une autre partie de la machine à creuser les tunnels est constituée par le transporteur classique 70, représenté aux figures 3 et 5. Comme représenté aux figures 1 et 2, le couteau supérieur 40 a une configuration généralement en secteurs, étant fixé par son sommet à la cage de support 145 de l'ensemble supérieur d'arbre moteur Le couteau 40 se compose de plusieurs bras radieux 41a à 4li, sur lesquels sont montées des dents excavatrices 43. Des plaques de raccordement 42a à 42h sont montées entre les paires adjacentes de bras radiaux, mais ces plaques de raccordement peuvent être retirées lorsqu'une formation dure est rencontrée par la machine à creuser les tunnels. En plus du couteau supérieur 40 se trouve un couteau central 45 de forme généralement circulaire fixé à la partie avant aplatie de la cage de- montage 145 de l'ensemble supérieur d'arbre moteur. Comme la figure 3 le montre au mieux, ce couteau circulaire 45 est de forme généralement conique. Le couteau 45 remplit un intervalle qui existerait autrement dans la structure du couteau supérieur 40. Le couteau inférieur 50 a la même configuration que le couteau supérieur 40, avec des bras radiaux 51a à 51i. Les dents, identiques aux dents 43, sont indiquées par le repère numérique 53. Les plaques de raccordement 52a à 52h des bras radiaux sont1 de même que dans le couteau supérieur, amovibles lorsque cela est désiré. Un couteau central circulaire 55 est fixé à l'extrémité avant de la cage 175 de l'ensemble inférieur d'arbre moteur. Ainsi que la figure 2 le représente au mieux, le couteau supérieur 40 occupe approximativement 1600 de la moitié supérieure de la machine à creuser les tunnels, permettant ainsi seulement un mouvement alternatif ou oscillant d'environ 200. I1 en résulte que la course d'entratnement demandée aux vérins hydrauliques 150 et 151 est une course très courte.La même installation existe concernant le couteau inférieur 50 et les vérins 180 et 181. On remarquera ici que les figures 2 à 8 des dessins sont des dessins à l'échelle d'une construction réelle du mode de réalisation pré férentiel de l'invention, on peut donc déterminer facilement d'un examen des dessins l'espace disponible pour le travail des vérins hydrauliques. I1 suffit de signaler qu'en dépit de la construction très compacte du groupe moteur 100, les vérins sont capables de s'étendre et de se rétracter sur une distance suffisante pour imprimer le mouvement alternatif de 200 des têtes excavatrices, et plus si nécessaire. Une autre caractéristique de l'invention réside dans la présence d'un moyen permettant de rentrer le groupe moteur lorsque les couteaux se coincent pour une raison quelconque. Cette rentrée est rendue possible par la relation coulissante longitudinale existant entre les tôles 113 et 114-de-flasque et les poutrelles 35 en I. Un coupleur 80 est assujetti à l'extrémité arrière du bâti 110 et a une source d'énergie séparée, non représentée, pour effectuer cette rentrée sélective. Un avantage de l'invention réside dans le fait que le groupe moteur peut être retiré de la machine, et que la structure restante telle que représentée à la figure 10 peut, si désiré, servir comme abri de creusement à la main. Dans cet usage, il est commode de monter une plate-forme de circulation sur les poutres 35 en I. On comprendra que si les couteaux supérieur et inférieur doivent travailler dans le même temps, les arbres moteurs supérieur et inférieur sont alors disposés parallèles l'un à l'autre avec précision. Les parties supérieure et inférieure des moyens d'accouplement 128 et 129 des vérins peuvent être alors prolongées dans le sens longitudinal pour donner un espace suffisant pour la course des vérins. L'invention a été décrite avec beaucoup de détails afin de satisfaire aux prescriptions des lois sur les brevets en donnant une révélation publique complète d'au moins une de ses formes. Toutefois, cette description détaillse n'est pas a considérer, en aucune manière comme limitant les caractéristiques ou principes essentiels de l'invention, ou le champ d'application du brevet demandé. REVENDICATIONS 1. Un groupe moteur pour machine oscillante à percer les tunnels, du type comportant un bSiti principal ayant généralement la forme dlune enveloppe cylindrique, et comportant également des couteaux supérieur et inférieur séparés en forme de secteurs disposés a l'extrémité avant de la machine et conçus pour balayer en va-et-vient les zones respectives en forme de secteur de la face du tunnel, ledit groupe moteur comprenant: un bâti support d'arbre moteur prévu pour être fixé de façon amovible au bati principal dans une position centrale et avancée dans celui-ci; des arbres moteurs supérieur et inférieur, espacés verticalement, montés de façon rotative sur ledit bi support, chacun étant prévu pour que le couteau correspondant lui soit assujetti, l'extrémité arrière de l'arbre moteur supérieur étant inclinée de bas en haut afin que le couteau supérieur soit incliné en avant; et deux paires de vérins hydrauliques s'étendant généralement verticalement pour communiquer un mouvement de va-et-vient auxdits couteaux supérieur et inférieur, respectivement, les vérins de chaque paire coopérant entre ledit bâti support et 1 'arbre correspondant et n1 étant pas directement raccordés au bâti principal. 2. Le groupe moteur selon la revendication 1, dans lequel les vérins de chaque paire de vérins sont situés sur chaque caté latéral de l'arbre qu'ils entratnent. 3. Le groupe moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun desdits arbres moteurs comporte des bras de manivelle droite et gauche faisant saillie latéralement, dans lequel ledit b ti support possède des moyens porte-vérin droite et gauche sgéten- dant latéralement,et dans lequel chacun desdits vérins est accouplé entre le bras de manivelle correspondant et le moyen portevérin correspondant. 4. Le groupe moteur selon la revendication 3, dans lequel ledit bati support est allongé, la partie frontale comportant au moins un palier pour le montage rotatif de chacun desdits arbres, et lesdits bras de manivelle étant situés sur les parties arrière desdits arbres. 5. Le groupe moteur selon la revendicat~on 1, 2, 3 ou 4, dans lequel ledit arbre moteur supérieur est incliné d'envAon 250 par rapport a ltaxe longitudinal du bâti principal.