Brevet FR2400107A1 — publié le 19790309

La présente invention concerne une machine de creusement comprenant un bras de coupe monte de façon à pouvoir pivoter en hauteur sur un corps-de machine orientable ou analogue pouvant lui-même tourner autour d'un axe vertical et une tête de coupe rotative équipée de deux cylindres de coupe ou analogues, qui peuvent tourner autour d'un axe commun s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du bras de coupe. De telles machines de creusement, réalisées sous la forme de machines assurant une coupe partielle, sont utilisées pour le creusement de tunnels, de galeries ou de cavités analogues. Elles comportent un châssis equipé par exemple d'un train porteur à chenilles et portant lui-même le bras de coupe orientable et pouvant pivoter en hauteur (voir la demande de brevet allemand nO 2.240.872). Toutefois, ces machines de creusement, qui se sont affirmées dans la pratique, ne permettent pas de réaliser des profils de galeries en forme de voûtes avec des parois-lisses ne comportant pas de gradins ou reprises. Afin de remedier à cet inconvénient, on a proposé, dans la demande de brevet allemand n" 2.437.683, de monter le bras de coupe de façon pivotante en hauteur sur un support de bras de coupe cylindrique, lui-même monté de façon à pouvoir pivoter par rapport au corps de machine orientable autour d'un axe dirigé dans la direction de creusement et monté sur ce corps de machine orientable de façon à pouvoir coulisser également dans la direction de creusement. Dans le cas d'une machine de creusement présentant cet agencement, la tête'due coupe peut être amenée avec les deux cylindres de coupe montés sur un axe commun dans une position de pivotement dans laquelle ces cylindres de coupe sont disposés obliquement l'un au-dessus de l'autre.Par pivotement du bras de coupe autour de l'axe mentionné, on peut alors réaliser sans difficulté des coupes en arc de cercle, c'est-à-dire des profils de galeries en forme de voûtes comportant des parois lisses, sans gradins ou reprises. Dans les machines de creusement de ce dernier type, le déplacement par pivotement du support du bras de coupe sur le corps de machine orientable exige toutefois des moyens constructifs importants, ce qui augmente de façon notable l'ensemble des frais de fabrication. Le but de l'invention est de faire l'économie des moyens coûteux nécessaires à l'obtention de coupes en arc de cercle, sans gradins ou reprises, et de réduire ainsi les frais de fabrication, tout en diminuant autant que possible ltencom- brement en hauteur de la machine de creusement. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait que les cylindres de coupe ont des diamètres différents et que la différence Ar entre les rayons des deux cylindres de coupe présente au moins sensiblement la valeur ci-après où r est le rayon de courbure de l'arc formant la voûte de la galerie à réaliser par coupe, et a est l'écartement axial entre les plans médians des deux cylindres de coupe. Etant donné que les cylindres de coupe disposés de part et d'autre du bras de coupe ont, suivant l'invention, des diamètres différents, il est possible de tailler des profils de galeries en arc de cercle ou en forme de voûtes avec des parois lisses, sans gradins ou reprises, sans que la tête de coupe doive être montée de façon pivotante autour d'un axe s'étendant dans la direction de l'axe longitudinal du bras de coupe.Les dimensions différentes des diamètres des cylindres aboutissent au fait que lors du pivotement latéral du bras de coupe dans l'un des sens de pivotement, il se produit non seulement une coupe sous l'effet du cylindre de coupe avant le plus petit, qui agit par sa face terminale extérieure, mais aussi sous l'effet du cylindre de coupe de plus grand diamètre, se déplaçant derrière l'autre cylindre, qui agit par sa face terminale intérieure, tandis que lors du pivotement du bras de coupe en sens opposé, seul le cylindre de coupe le plus grand, qui forme le cylindre avant, assure un travail de coupe. Cette asymétrie dans le mcde de travail n'aboutit pas toutefois à un effet défavorable notable sur le travail de coupe et sur l'action de dégagement exercée sur le front de taille. On comprend que les diamètres des cylindres de coupe et leur écartement latéral doivent être adaptés au profil de galerie devant être chaque fois réalisé. Une adaptation à des profils de galeries différents peut être obtenue sans difficulté en remplaçant l'un des deux cylindres de coupe par un cylindre de coupe d'un autre diamètre, ou bien en réalisant l'un au moins des deux cylindres de coupe de telle sorte que son diamètre puisse être réglé ou modifié, resultat qui peut etre atteint par exemple à l'aide de segments ou analogues pouvant être rapportés amoviblement à la périphérie du cylindre. Par ailleurs, une adaptation des cylindres de coupe aux profils de galeries en forme de voûtes chaque fois rencontrés peut également être obtenue par modification de l'écartement axial entre les plans médians des deux cylindres (dimension a). Les moyens de coupe peuvent également être constitués par des disques étroits. Ils sont garnis d'outils-de coupe à la fois sur leur périphérie et sur leurs faces terminales extérieures, opposées l'une à l'autre, le cylindre de plus grand diamètre présentant également des outils de coupe sur sa face terminale ou sur sont côté intérieur La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est une vue de profil d'une machine de creusement suivant l'invention. La Fig. 2 est une vue montrant l'extrémité avant du bras de coupe, selon la ligne 11-11 en Fig. 1, en regardant en direction du front de taille. La machine de creusement représentée comporte d'une- façon en soi connue un châssis 10 équipé d'un train porteur à chenilles 11. Un corps orientable 12 est monté sur le châssis 10 de façon à pouvoir tourner autour d'un axe vertical.~Ce corps de machine orientable 12 porte un bras de coupe 14 qui peut pivoter sur ledit corps de machine autour d'un axe d'articulation horizontal 15 ou qui est monté sur un support 16, lequel est prévu lui-même sur le corps de machine orientable. Le support 16 du bras de coupe peut être monté de façon à pouvoir être déplacé télescopiquement dans la direction de creusement sur le corps orientable de la machine de creusement, d'une façon en soi connue. Le pivotement en hauteur du bras de coupe 14 autour de l'articulation 15 est assuré au moyen de vérins de pivotement hydrauliques 17. Pour le pivotement latéral du corps de machine orientable, et ainsi du bras de coupe 14, on peut prévoir de même des vérins de pivotement ou des dispositifs analogues, d'une façon en soi connue.' La machine de creusement comporte un dispositif de chargement avec convoyeurs. Ce dispositif de chargement est constitué par une goulotte 'de chargement 18 inclinée par rapport au mur 19 de la galerie et deux convoyeurs de chargement 20 disposés de part et d'autre de cette goulotte et constitués par des convoyeurs à raclettes à channes.Un bras de chargement (non représenté), déplacé en un mouvement de va-et-vient pendu 1aires coopère avec la goulotte de chargement 18 et repousse les matériaux latéralement dans les convoyeurs de chargement 20, de sorte que ces matériaux sont évacués par ceux-ci vers l'ar rere de la machine et sont déversés au point de transfert 21 sur un dispositif convoyeur prévu en aval. Les machines de creusement du type décrit ci-avant sont connues. A l'extrémité libre du bras de coupe 14, il estprévu une te te de coupe 22 constituée par deux cylindres de coupe étroits ou par deux disques de coupe 23 et 24 qui peuvent tourner autour d'un axe commun 25 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du bras de coupe 14. Les deux cylindres de coupe 23 et 24 sont disposés de part et d'autre du bras de coupe 14. Comme visible sur la Fig. 2, le cylindre de coupe 24 a un diamètre supérieur à celui du cylindre de coupe 23.La différen- ce entre les rayons des deux cylindres de coupe 23 et 24 est désignée par ar et la distance axiale entre les plans médians des cylindres de coupe e est désignée par a. La dimension r désigne le rayon de courbure de l'arc correspondant à la voûte de la galerie devant etre taillée. La dimension ar est donnée par- la relation suivante : La différence r entre les rayons des deux cylindres de coupe 23 et 24 est. suivant l'invention. déterminée de telle sorte qu'elle soit égale ou supérieure à la quantité r Si le bras de coupe 14 portant les deux cylindres de coupe 23 et 24 entraînés positivement est déplacé angulairement dans la direction indiquée par la flèche S, le cylindre de coupe avant 23 assure un travail de coupe par les outils de coupe (non représentes) prévus sur sa face terminale extérieure 23tus et en meme temps le cylindre de coupe arrière 24 assure un travail de coupe par les outils de coupe prévus sur sa face terminale intérieure 24'.Lors d'un déplacement angulaire de sens opposé, dans la direction indiquée par la flèche S', seul le cylindre de coupe le plus grand 24 assure par contre un travail de coupe. Les deux cylindres de coupe sont garnis d'outils de coupe à la fois sur leur périphérie et sur leurs faces terminales extérieures 23',24', tandis que le cylindre de coupe le plus grand porte des outils de coupe également sur sa face terminale intérieure 24". CJn voit sans difficulté que, par suite des diametres différents. des deux cylindres de coupe en forme de disques, on peut creuser des profils de galeries comportant une voûte lisse B sans gradins ou reprises, selon un arc de rayon r. Pour pouvoir creuser des profils de galeries ayant des rayons de courbure r différents, on peut monter les cylindres de coupe 23 et 24 de façon facilement interchangeable sur le bras de coupe 14. Mais l'agencement peut également être réalisé de telle sorte qu'il soit possible de faire varier la distance a entre les plans médians des cylindres et (ou) leur diamètre extérieur. D'autres modifications encore peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Machine de creusement comportant un bras de coupe monté de façon à pouvoir pivoter en hauteur sur un corps de machine orientable ou analogue pouvant tourner autour d'un axe vertical et une tête de coupe rotative munie de deux cylindres de coupe ou analogues pouvant tourner autour d'un axe commun orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du bras de coupe, caractérisée en ce que les cylindres de coupe (23, 24) pré sentent des diamètres différents, et en ce que la différence a r entre les rayons des deux cylindres de coupe est au moins sensiblement égale à la valeur donnée par l'équation suivante dans laquelle r est le rayon de courbure de l'arc correspondant à la voûte de la galerie à creuser (B) et a est la distance axiale entre les plans médians des deux cylindres de coupe 2.- Machine de creusement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'un au moins des deux cylindres de coupe (23, 24) est réglable ou variable. 3.- Machine de creusement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre du cylindre peut être modifié à l'aide de segments adaptés amoviblement à la périphérie de ce cylindre. 4.- Machine de creusement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la distance a entre les plans médians des deux cylindres de coupe (23, 24) est variable.