Brevet FR2126420A1 — publié le 19721006

t 2126420 La présente invention est relative à une machine à tunnel qui se déplace progressivement à l'intérieur du tunnel qu'elle perce au moyen de sa grosse tête rotative. En particulier, l'invention est relative à une machine qui possède un dispositif 5 d'ancrage susceptible d'être fermement arc-bouté dans le tunnel. Le bâti principal porte la tête rotative et possède une portion se prolongeant vers l'arrière munie de coulisses qui glissènt longi-tudinalenent dans un organe de guidage du dispositif d'ancrage. L'avance de la machine est réalisée en déplaçant le bâti principal 10 par rapport au dispositif d'ancrage5 ce dernier étant immobilisé dans le tunnel. Dans une machine de l'Art Antérieur, la commande en direction est réalisée en déplaçant l'organe de guidage latéralement et verticalement dans le dispositif d'ancrage. Cette dispo-15 sition de la direction dans l'Art Antérieur ne permet pas de conduire latéralement la machine sur des courbes de faible rayon, et c'est un objet de l'invention de proposer une machine à tunnel qui possède une disposition de direction perfectionnée et rigide qui permette à la machine de se déplacer le long de courbes latérales 20 de rayon relativement faible. L'invention va maintenant être décrite en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels est représenté à titre d'exemple un mode de réalisation préféré de l'invention. Alix dessins annexés : 25 - La figure 1 est une vue de côté d'une machine à tun nel, - La figure 2 est une vue en plan de la machine, - La figure 3 est une vue en coupe horizontale partielle à plus grande échelle que la figure 2, 30 - La figure 4 est une vue en coupe partielle suivant 4-4 de la figure 3, - et la figure 5 est une vue en coupe verticale transversale agrandie suivant 5-5 des figures 1 et 2. La machine à tunnel possède un bâti principal qui se 35 compose d'une portion avant 12 et d'une portion arrière 13. Les deux portions de bâti 12, 13 sont articulées entre elles par une charnière supérieure 14 et une charnière inférieure 15 de façon à pivoter autour d'un axe I qui est l'axe commun des charnières. Une tête 16 en forme de tambour est tourillonnée au moyen d'un palier 40 à rouleaux 17 du type à rouleaux croisés dans la portion avant 12 72 06483 2 2126420 du châssis et un moteur avec ensemble de transmission 18 est monté de façon à faire tourner le tambour 16 grâce à un engrenage droit •19 engrenant avec une couronne dentée intérieurement 20 du tambour 16. La couronne 20 constitue le chemin de roulement interne 5 du palier à rouleaux 17- Le tambour 16 est muni de quatre dispositifs de coupe identiques 21 dont chacun possède un moteur avec partie-transmission 22 pour faire tourner un disque de coupe 23. Les disques de coupe possèdent un certain nombre de couteaux principaux 24 munis de garnitures métalliques dures en carbure fritté 10 et les deux disques externes possèdent quatre couteaux de finition 25 en plus. Le bâti principal glisse par un patin incurvé 26 dans le tunnel et lorsque le tambour 16 avance avec le bâti principal 12, 13 et tourne en même temps, les disques de coupe 23 tournant également, ces derniers vont haver tangentiellement le rocher sur 15 des parcours hélicoïdaux comme il est décrit dans le brevet des Etats-Unis N° 2.758.825 au nom de Wohlmeyer. Cependant, les inclinaisons des dispositifs de coupe 21 par rapport à l'axe de rotation du tambour 16 sont exagérées sur les dessins. Un dispositif convoyeur - représenté seulement aux figures 1 et 5 et désigné par 20 28 en général - comprend deux bandes sans fin racleuses 29 partiellement entourées par un tambour 30 d'où l'air chargé de poussières est aspiré par une canalisation de succion 31. Le convoyeur 28 se décharge sur un convoyeur à bande 32 porté par une remorque 33. Le tembour 30 du convoyeur 28 est fixé de façon pivotante à la 25 portion avant 12 du bâti et son extrémité arrière est portée par un coulisseau 34 de la remorque. Ainsi, le tambour 30 sert de barre pour tirer la remorque 33. Le convoyeur 28 et la remorque 33 ne sont pas représentés à la figure 2. La portion arrière 13 du bâti comprend une poutre-30 caisson 35 qui s'étend vers l'arrière. La poutre-caisson 35 est guidée de façon coulissante par un organe de guidage 36, muni de garnitures remplaçables 36a,feisant partie d'un dispositif d'ancrage 37- Le dispositif d'ancrage 37 possède deux patins d'ancrage 38, 39 qui saisissent la paroi du tunnel en deux endroits dia-35 métralement opposés lorsqu'elles sont forcées vers l'extérieur grâce à des vérins hydrauliques 40 susceptibles d'être commandés individuellement. Les patins d'ancrage sont montés sur les pistons 41 des vérins 40 par des articulations à rotules. Celui des vérins 40 qui actionne 1* patin d'ancrage 39 est représenté à la figure 5 40 mais pas celui qui actionne le patin 38 puisque les deux vérins 72 06483 3 2126420 sont identiques. Lorsqu'ils sont relâchés, les patins 38, 39 sont maintenus en position verticale par des tiges élastiques 45 fixées rigidement au patin correspondant par l'une de leurs extrémités et reliées de :l'açon coulissante au logement du dispositif d'ancrage 5 par leur autre extrémité. L'organe de guidage 36 est monté sur un piston 42 qui possède des chambres de pression intérieures 43a, 43b séparées par un élément immobile 44 du genre piston. Le piston 42 est libre de tourner autour de son axe. La liaison coulissante entre la poutre- caisson 35 et l'organe de guidage 36 trans-10 met au dispositif d'ancrage les charges des couples de réaction en gendrées par le mouvement de rotation de la tête 16. Il est donc important que le jeu dans la liaison coulissante soit minimum et que la poutre-caisson 35 soit rigide et résistante à la torsion. Deux vérins hydrauliques d'avance à double-action 46, 15 47 sont connectés entre le bâti avant 12 et les patins d'ancrage 38, 39 respectivement grâce à des articulations à rotules. La char nière supérieure 14, représentée en détails aux figures 3 et 4, comprend un pivot 48 sur lequel sont articulées une plaque 49 de la portion avant 12 du bâti et deux plaques 50, 51 de la portion 20 arrière 13 du bâti. La plaque 49 se termine en coin incurvé 52. Un patin d'embrayage 53 muni d'une encoche incurvée 54 est guidé contre tout mouvement latéral par deux supports 55, 56 disposés sur la portion arrière 13 du bâti, et il peut être actionné de façon à s'engager fermement sur le coin 52 au moyen d'un vérin hydraulique 25 à double-action 57 par l'intermédiaire d'un système articulé amplificateur de force comprenant les bielles 58 à 61. Les bielles 58, 60 sont articulées sur la portion arrière 13 du bâti, les bielles 59, 61 sont articulées sur le patin d'embrayage 53, et le vérin 57 est articulé aux pivots 62, 63 qui relient respectivement les biel-30 les 58 et 59, et 60 et 61. Un patin actionné mécaniquement, identique à celui qui vient d'être décrit, est relié à la charnière inférieure 15. Le patin 26 est constitué par une plaque de. glissement incurvée 64 munie de deux bâtis latéraux supérieurs 65, 66. Les 35 bâtis latéraux 65, 66 sont reliés à la portion avant 12 du bâti au moyen de deux tijes 67, 68 munies d'articulations à rotules (figure 3). Les extrémités arrières des bâtis latéraux 65, 66 du patin 26 sont reliées entre elles au moyen d'une barre d'espacement 69 qui possède également des articulations à rotules à ses extrémités 40 La portion avant 12 du bâti possède une barre horizontale d'espace 72 06483 4 2126420 ment 70 guidée de façon coulissante entre les "bâtis latéraux 65» 66 du patin 26. Le poids de la partie avant de la machine est transmis aux hâtis latéraux par l'intermédiaire de deux pattes de support 71» 72 qui sont fixées au bâti et reposent sur les surfa-5 ces sphériques de deux eoulisseaux hémisphériques 73, 74 qui sont susceptibles de glisser par leur surface plate sur les surfaces pLates horizontales des bâtis latéraux 65, 66 du patin 26. Gomme on l'a décrit précédemment, l'extrémité arrière du bâti principal 12, 13 est supportée par le dispositif d'ancrage 10 37. Quand les patins 38, 39 du dispositif d'ancrage sont relâchés, une paire de vérins hydrauliques 75» 76 est utilisée pour supporter le bâti 12, 13. On va maintenant décrire le fonctionnement de la mar- chine. 15 Tandis que la tête 16 et les disques de coupe 23 tour nent, et que le dispositif d'ancrage 37 est immobilisé dans le tunnel, le bâti 12, 13 est avancé au moyen des vérins d'avance 46, 47 de sorte que la machine se fraye un chemin vers l'avant. Lorsque les vérins d'avance 46, 47 ont subi une extension de pleine course, 20 les vérins de support 75, 76 sont actionnés pour supporter la machine, et le dispositif d'ancrage 37 est relâché, tiré en avant par les vérins d'avance 46, 47 et de nouveau solidement arc-bouté entre les parois du tunnel. Enfin, les vérins de support 75, 76 sont rétractés. La machine est alors prête pour une nouvelle avan-25 ce par coupe. normalement, les vérins d'avance 46, 47 sont reliés en parallèle dans le même circuit de fluide, et les embrayages 52, 53 sont enclenchés pour verrouiller les charnières 14, 15 de manière à ce que la machine découpe un parcours rectiligne ou incurvé se-30 ion un rayon constant. Lorsqu'on désire modifier le parcours latéralement, les embrayages sont relâchés et l'un des xérins d'avance 46, 47 est déployé tandis que l'autre est laissé libre de se rétracter ou retracté activement. Lorsque l'angle voulu entre la portion avant 12 35 et la portion arrière 13 du bâti est atteint, les embrayage^feont de nouveau enclenchés pour verrouiller les charnières 14, 15. La machine peut poursuivre la coupe au cours de cette opération de commande en direction, de même qu'au cours d'une opération de commande en direction verticalement qui est réalisée au moyen du pis-40 ton 42. 72 06483 5 2126420 la disposition qui relie la portion de "bâti 12 au patin 26 permet une commande verticale de direction par suite de la liaison coulissante entre la barre d'espacement 70 et les bâtis latéraux 65» 66 du patin 26. En raison de l'élasticité de cette 5 !isposition, et particulièrement de l'élasticité du patin et du jeu dans les articulations à rotules, la portion de bâti 12 peut dévier latéralement dans le patin. Cependant, les forces de rappel appliquées à la portion de bâti 12 seront élevées, ce qui est souhaitable. Des ressorts Belleville lourds peuvent être employés 10 à la place de cette élasticité de construction.. L'invention peut être modifiée de multiples façons dans les limites des revendications. La tête 16, par exemple, peut être munie d'un grand nombre de trépans à rouleaux à rotation libre de type classique ou de disques de coupe, à la place du dispo-15 sitif de coupe 21. 72 06483 6 2126420 REVENDICATIONS 1 - Machine à percer les tunnels comprenant un "bâfcL principal (13, 14), une tête (16) montée de façon rotative dans ledit bâti principal de façon à être mise en rotation mécanique- 5 ment, des dispositifs de coupe (21, 22, 23) montés sur ladite tête pour attaquer la paroi frontale du tunnel, des moyens (26) pour supporter et guider l'extrémité avant du bâti principal dans le tunnel, un dispositif d'ancrage (37) actionné mécaniquement et susceptible d'être fermement arc-bouté dans le tunnel, des moyens 10 de guidage (36) pour l'extrémité arrière du bâti principal disposés dans ledit dispositif d'ancragejet susceptibles de permettre un mouvement longitudinal du bâti principal lorsque ledit dispositif d'ancrage est immobilisé dans le tunnel mais limitant le bâti principal verticalement, latéralement et en torsion, et des moyens 15 moteurs (46, 47) pour faire avancer le bâti principal par rapport au dispositif d'ancrage, caractérisée en ce que le bâti principal (12, 13) comprend une portion avant (12) et une portion arrière (13) qui sont articulées entre elles au moyen d'une articulation du genre à char-20 nières (14, 15), des moyens moteurs (46, 47) étant susceptibles de faire pivoter les portions de bâti à leur articulation en des positions relatives différentes, de façon à assurer la commande en direction latérale de la machine, et en ce que des moyens moteurs (42) sont susceptibles de déplacer lesdits moyens de guidage (36) 25 verticalement par rapport au dispositif d'ancrage (37), de façon à assurer la commande en direction verticale de la machine. 2 - Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce que des vérins moteurs (46, 47) sont connectés entre les dispositifs d'ancrage (37) et la portion avant (12) du bâti pour faire 30 pivoter les portions de bâti l'une par rapport à l'autre autour de leurs articulations (14, 15), et en ce que des moyens de verrouillage (52 à 61) actionnés mécaniquement sont susceptibles de verrouiller lesdites portions avant et arrière du bâti (12, 13) entre elles dans différentes positions relatives, permettant ainsi 35 auxdits vérins (46, 47) de constituer lesdits moyens pour faire avancer le bâti principal par rapport au dispositif d'ancrage. 3 - Machine suivant la revendication 2 caractérisée en ce que lesdits vérins (46, 47) comprennent un vérin hydraulique à double-action (46) connecté entre les côtés gauches du dispositif 40 d'ancrage (37) et de la portion avant (12) du bâti, et un vérin 12 06483 7 2126420 hydraulique à double-action (47) connecté entre les eôtés droits du dispositif d'ancrage et de la portion avant du bâti. 4 - Machine suivant la revendication 2 caractérisée en ce que les moyens de verrouillage (52 à 61) comprennent au moins 5 un embrayage à friction à encoche et coin (52à 54) actionné mécaniquement . 5 - Machine suivant la revendication 4 caractérisée en ce que l'embrayage à friction (52 à 54) est actionné au moyen d'un v'rin hydraulique à double-action (57) à travers un système arti- 10 culé amplificateur de force (58 à 61). 6 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit dispositif d'ancrage (37) possède deux patins de serrage diamétralement opposés (38, 39) destinés à porter sur la paroi du tunnel et des vérins hydrauliques (40) pour 15 appuyer les patins contre la paroi. 7 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que la portion arrière du bâti possède un prolongement arrière (35) qui constitue une glissière pour lesdits moyens de guidage (36) du dispositif d'ancrage (37), ladite glissière 20 transmettant aux moyens de guidage la charge du couple de réaction engendré par la rotation de la tête (16). 8 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la portion arrière (13) du bâti possède un prolongement arrière (35) qui constitue une glissière pour lesdits 25 moyens de guidage (36) du dispositif d'ancrage (37), lesdits moyens de guidage étant disposés sur le dispositif d'ancrage au-dessus des vérins hydrauliques (40) des patins. 9 - Machine suivant la revendication 8 caractérisée en ce qu'un convoyeur (28) de transport des débris provenant de la 30 paroi frontale du tunnel s'étend au-dessous du dispositif d'ancrage (37). 10 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que des moyens (75, 76) sont susceptibles de supporter la jjortion arrière (13) du bâti lorsque ledit disposi- 35 tif d'ancrage (37) est relâché. 11 - Machine suivant l'une des revendications 6 à 10 caractérisée en ce qu'une paire de vérins hydrauliquès (75, 76) est susceptible de supporter la portion arrière (13) du bâti lorsque lesdits patins de serrage (38, 39) du dispositif d'ancrage 40 sont relâchés. 72 06483 8 2126420 12 - Machine suivant la revendication 9 caractérisée en ce que le convoyeur (28) comporte un "bâti (30) articulé à la portion avant (12) du bâti, une remorque (33) étant connectée à l'extrémité arrière du "bâti (30) du convoyeur.