Brevet FR2241000A1 — publié le 19750314

L'invention con@er@e les boucliers de @reusement, et notamment ceux d'entre eux qui comportent ut organe d'attaque coulissant, déplacé par un système de vérins, On connaît bien des boucliers de creusement dans lesquels l'or gane d'attaque du type roue préférentiellement sous la forme d'un plateau armé d'outils d'abattage, est fixé sur un châssis coulissant à laide duquel il est monté dans le bouclier Les déplacements du châssis coulissant et, en commun avec lui, de l'organe d'attaque, en vue de faire pénétrer ce dernier dans le terrai ou de le ramener à sa position initiale, sst assurés par des vérins hydrauliques, dont les cylindres sort fixés à la carcasse du bouclier, et les tiges accouplées par des articulations au châssis coulis sant portant l'organe d'attaque. Ce châssis est monté dans des guidages longitudinaux par rapport à la car@asse, grâce auxquels ses déplacements longitudinaux sous l'action des vérins deviennent possibles L'inconvénient de ces boucliers de creusement réside dans l'impossibilité d'assurer. ave les vérins qui y sont montés, des efforts suffisants pour l'avancement de l'organe attaque lors de labatrage de roches dures.Il en résulte que de tels boucliers sont insuffisamment effi- caces dans le creusement des roches dures, Cela s'explique par la limitation de la puissance des vérins hydrauliques assurant le coulissement du chassis portant l'organe d'attaque. La pratique a fait apparaître qu'une forte augmentation de la puissance des vérins provoque de grandes irrégularités de distribution des efforts de pénétration sur la surface de l'organe d'attaque, résultant de ce que le châssis de l'organe d'attaque et, en conséquence, les vérins qui le déplacent, sont disposés préférentiellement dans le prolongement de la partie centrale de l'organe d'attaque, De ce fait, quand le bouclier de creusement travaille dans des massifs composites, l'irrégularité de distribution de la résistance du terrain sur la surface de l'organe d'attaque provoque l'appa-. rition d'obliquités d'importance telle qu'il peut se produire des ruptures graves dans le bouclier, par exemple aux endroits ù l'organe d'attaque est assemblé au châssis le portant, ainsi que dans le chassis lui'meme, etc. Un autre inconvénient toc moins important de ces boucliers est l'impossibilité de les réaliser dans de grands diamètres, car lorsque le diamètre de leur organe attaque dépasse 5 m, au creusement des massifs composites il apparaît aussi des obliquités provoqués par les moments fléchis- sants dus aux efforts appliqués à la périphérie de l'organe d'attaque5 ces moments étant d'autant plus grands que le diametre de l'organe d''attaque est grand. Tout cela peut r-ettre le bouclier da:.-s on état d'avarie qui devient enc@re plus problable lors du creusement d'un mass@@ composite @ les roches tendres alternent avec des roches dures. Il est conru que pour pallier les obliquités de l'organe d'atta que dans certains boucliers de creusement on a monté des vérins hydrauliques supplémentaires disposés suivant la partie périphérique de l'organe d'attaque et fixés sur le châssis coulissant. Les chambres de pression de ces vérins étaient mises en communi- ,ation entre elles et alimentées par une pompe colle@tive (yar exemple, boucliers de creusement couverts par le certificat d'auteur d'in-\-ertion n@ 347392, cl.EOLg302). Dans ce cas, les vérins hydrauliques suppléme@taires indiqués jouent le rdle de butée h@draulique pour la partie périphérique de l'organe d 'attaque Quoiqu'un tel perfectionnement permette, @@ règle générale, de supprimer les obliquités de l@@rgane d'attaque, il ne permet toutefois pas de porter la puissance des vérins hydrauliques faisant avancer l'organe d'attaque à une valeur suffisante pour assurer le @reusement efficace des roches dures Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués des boucliers de creusement susmentionnés, ainsi que d'assurer le déplacement en synchronisme de tous les vérins centraux et périphériques agissant sur l'organe d'attaque, indépendamment de l'irrégularité de la résistance du terrain au front d'attaque. Il s'agissait donc de perfectionner la comma@de assurant le coulissement de l'organe d'attaque. Le problème posé est résolu par le fait que, dans un bouclier de creusement à organe d'attaque coulissant, comportant des vérins agissant sur l'organe d'attaque par l'intermédiaire d'un châssis coulissant à l'aide duquel cet organe est monté dans le bouclier, et des@vérins agissant sur ce meme organe à sa partie périphérique d'après l'invention, les vérins agissant sur la partie péripherique de l'organe d'attaque so@t fixés à la carcasse du bouclier5 et tous les verins de l'organe d'attaque ont des groupes motopompes individuels associés dans un montage électrique d'asservissement communs et sont dotés de capteurs de déplacement linéaires de leurs parties mobiles, ces capteurs étant branchés dans le meme montage électrique d'asservissement et l'un deux faisant office d'organe de consigne. Plus bas, on donne la description détaillée de l'invention dans une forme de réalisation concret avec référence aux dessins annexes, dars lesquels - la figure 1 représente un bouclier de creusement, conforme à l'invention, en coupe longitudinale, - la figure 2, le meme bouclier, section rl-II de la figure 1; - la figure 3 à une échelle plus grande le détail III de la figure 1, dans lequel on voit l'un des vérins hydrauliques agissant sur l'or- gante d'attaque à sa périphérie; - la figure 4 représente schématiquement les circuits d'alimentation des vérins hydrauliques agissant sur organe d'attaque;; - la figure 5 représente le schéma électrique de commande de ces memes vérins (par convention pour ne pas compliquer le schéma, on n'a représente que deux vérins sur l'un desquels est monté un capteur de déplacement linéaire faisant office d'organe de consigne). Dans la carcasse 1 (figures 1. 2, 3 ) du bouclier de creusement sont montés des guidages longitudinaux 2 (figures 1 et 2) dans lesquels est placé un chaSsis mobile 3 portant l'organe attaque 4 (figures 1 et 3). L'organe d'attaque 4 est monté sur le châssis@3 de façon qu'il puisse tourner. Pour rendre possible la rotation de l'organe d'attaque 49 le chassie 3 comporte un palier 5 (figure l)g dans lequel est engagé l'axe 6 de l'organe d'attaque 4. La retenue de l'axe 6 et, par conséquent5 de l'organe d'attaque 4, dans le palier 5 est assurée par un écrou 7. Suivant la surface extérieure du palier 5 sont montés des galets 8 (figures 1 et 2) sur lesquels l'organe d'attaque 4 s'appuieà l'aide de son guidage circulaire g (figure 1). La rotation de L'organe d'attaque 4 est assurée par des ensembles moteurs électriques 10 (figures l et 2), par l'intermédiaire d'une roue dentée- Il (figure 1) fixée sur le guidage circulaire 9 de I'organe d'attaque 4. Les ensembles moteurs électriques sont fixés sur le chassie 3 Celui-ci peut se déplacer le long des guidages 2 pour assurer l'avancement de l'organe d'attaque 4 en vue de sa-pénétration dans le terrain à creuser et son retour à la position initiale. Le déplacement du châssis 3 s'effec- tue à ltaide de vérins hydrauliques 12 et 13 (figures 1 > 2, 3 et 4) fonctionnant à partir de groupes motopompes individuels 14 (figure 4). Les vérins hydrauliques 12 sont disposés dans la partie centrale du bouclier. Leurs cylindres sont fixés à la carcasse 1 du bouclier5 sur des supports 15 (figure 2), par des articulations interdisant leur déplacement longitudinal. Les tiges mobiles des vérins 12 sont accouplées au châssis 3 par des articulations. Les vérins hydrauliques 13 sont disposés auprès de la paroi de la carcasse 1 du bouclier suivant la partie périphérique de l'organe d'attaque 4. Les vérins 13 ont leurs cylindres fixés à la surface intérieure de la carcasse 1 du bouclier; leurs tiges mobiles contactent l'organe d'attaque 4 par l'intermediaire de galets 16 (figures 1 et 3) fixés à leur bout libre et cooperant avec le guidage circulaire 9 de l'organe d'attaque. Chaque vérin hydraulique 12 et 13 est raccordé à une pompe respective 14 par un circuit hydraulique individuels comprenant un distri buteur a tiroir 17 (figure 4) et des soupapes de rareté 18 et 19. Les moteurs électriques 20 des pcmpes 14 sont connectés à un montage électrique d'asservissement commun, comportant des capteurs électriques 21 de déplacement linéaire des parties mobiles - tiges 22 des vérins hydrauliques 12 et 13 - l'un de ces capteurs faisant office d'organe de consigne, et un bloc de comparaison 23 auquel sont reliés électriquement tous les capteurs 21 (figures 1, 3) et le capteur de consigne 21a (figures X et 5).Le bloc de comparaison 23 (figure 5) est relié aux moteurs électriques 20 des pompes 14 par l'intermédiaire de blocs de commande 24 et 25 individuels (figure 5) pour chaque moteur électrique. Dans la variante concrete considérée de réalisation du montage électrique, les blocs de commande 24 et 25 sont des redresseurs commandés de puissance. Un régulateur manuel 26 de vitesse du moteur est relié au bloc de commande 25 du moteur électrique entraînant la pompe du vérin 12a sur lequel est monté le capteur de consigne 21a. Le creusement d'un tunnel.par le bouclier décrit ci dessus s'effectue comme suit. Au pupitre de commandes on met en marche les ensembles moteurs 10, qui animent l'organe d'attaque 4 d'un mouvement de rotation. Puis on fait avancer l'organe d'abattage 4 sur le front d'attaque. Pour cela, on met en marche tous les moteurs électriques 20 des pompes 14 alimentant les vérins hydrauliques 12 et 13. Le fluide moteur débité par les pompes 14 passe à travers les distributeurs à tiroir 17 et arrive dans les chambres de piston de tous les vérins 12 et 13, ce qui provoque la translation de leurs tiges, auxquelles sont mécaniquement accouplés les capteurs 21 et le capteur de consigne 21a de déplacement linéaire des tiges de-vérin, Les corps de tous les capteurs 21 et du capteur de consigne 21a sont fixés sur les cylindres des vérins hydrauliques respectifs 12, 13 et 12a.Le coulissement des tiges 22 des vérins hydrauliques 12, 13 et 12a. est suivi par le coulissement des parties mobiles des capteurs 21 et du capteur de consigne 21a. L'un des vérins > le vérin 12a, sur lequel estaonté le capteur de consigne 21a de déplacement linéaire de sa tige 22 '-st le vérin pilote; son fonctionnement est suivi par les autres vérins 12 et 13, ce qui est assuré par le montage électrique d'asservissement. La vitesse de déplacement de la tige du vérin pilote 12a est imposée par le régulateur manuel 26, selon a dureté de la roche à creuser. Lorsque le bouclier creuse un massif composite, et que la résistance opposée par le terrain à un ou plusieurs des vérins 12 et 13 devient plus petite ou plus grande que celle rencontrée par le vérin pilote, la witessededéplacement des tiges de ces vérins augmente ou diminue, ce qui provoque un changement du signai tissu du ou des capteurs 21 respectifs et attaquant le bloc de comparaison 23. Le signal différentiel issu de ce bloc va attaquer le bloc de commande 25 de chaque moteur électrique 20 corres pondant entraînant la pompe 14 du vérin hydraulique 12 ou 13 respectif, dont la tige se' déplace à une vitesse différente de celle du vérin pilote, sur lequei est monté le capteur de consigne 2Ia. Les signaux des blocs de commande 25 provoquent en conséquence une diminution ou une augmentation de la vitesse de moteurs 20 entraînant les pompes 14 respectives des vérins 12 et 13. Il en résulte la diminution ou l'augmentation du débit des pompes 14 respectives et la quantité de fluide moteur arrivant dans chacun des vérins sera plus petite ou plus grande. En définitive, la vitesse de déplacement des tiges des vérins respectifs diminuera ou augmentera jusqu'à ce que les vitessesde toutes les tiges-des vérins deviennent égales à celle de la tige du vérin pilote.Lorsque les vitesses seront devenues égales, les signaux issus des capteurs 21 deviendront égaux au signal-du capteur 21a, l'équilibre dans le montage électrique d'asservissement se rétablira et les moteurs électriques 20 de toutes les pompes 14 marcheront au régime continu prescrit jusqu'à un nouveau dérangement de l'égalité des vitesses de déplacement des tiges pour certains vérins 12 et 13. De la sorte, le système assure le fonctionnement en synchronisme de tous les vérins faisant avancer l'organed'attaque, ce qui prédétermine la marche de celui-ci sans obliquité, indépendamment de la nature du terrain. Le bouclier de creusement decrit plus haut travaille aussi avec -succès dans les roches dures, puisque la présence des vérins hydrauliques 12, 12a et 13, agissant sur l'organe d'attaque non seulement dans sa partie centrale, mais aussi à sa périphérie, permet de produire des efforts de pénétration importants, permettant d'abattre efficacement les roches dures, R E V E N D I C A T I O N Bo@clier de creusement a-organe d'attaque clissant, compor tant des vérins agissant sur cet organe par l'intermédiaire d'un châssis coulissant à l'aide duquel cet organe est monte dans le bouclier, et des verins agissant sur ce mme organe à sa partie périphérique, caractérisé en ce que les vérins agissant sur la partie périphérique de l'organe dat- taque sont fixés à la carcasse du bouclier, et que tous les vérins de l'organe d'attaque ont des groupes motopompes individuels dlentraine- ment associés dans un montage électrique d'asservissement commun et sont munis de capteurs de déplacement linéaire de leurs parties mobiles, ces capteurs étant branchés dans le même montage électrique d'asservissement et l'un d'eux faisant office d'organe de consigne,