Brevet FR2433401A1 — publié le 19800314

L'invention a pour objet un procédé de découpage de corps solides au repos au moyen de jets de liquide à grande vitesse orientes vers le corps. L'invention s'étend à un dispositif pour la mise en application de ce procédé. On connatt déjà un tel procédé et un dispositif de découpage par jets de liquide d'après le brevet U.S 4.081.200. Ce brevet concerne un dispositif qui permet de découper des pièces de béton armé au moyen de jets de liquide à grande vitesse de sortie. Le jet de liquide peut autre orienté en direction et modifié à l'aide d'une installation de réglage. On-obtient ainsi que le fer d'armature est dégagé du béton de sorte-qu'il peut être tranché par le jet de liquide. ~L-'installation de réglage de direction du jet est protégée pàr une enveloppe du jet lui même et des particules séparées du beton par celui-ci, tandis que la buse d'éjection fait saillie hors de l'enveloppe de protection. Cependant la buse ntest pas protégée contre les particules projetées à grande vitesse et on ne peut pas éviter, avecce dispositif, la destruction de la buse. Dans ce brevet U,S, l'efficacité du jet de liquide est fortement limitée par le fait que le jet est maintenu dans la même direction tant qu-8il n'a pas été commuté sur une nouvelle direction. Pendant ce temps relativement long de maintien du jet de liquide dans une direction-prédéterminée le-jet se borne à une action de broyage sur le matériau déja' détaché du corps solide, et il est inefficace pour le travail de découpage proprement dit. Cet inconvénient ne peut être qu'en très faible partie -compensé par une grande-vitesse d'avancement du dispositif de découpage. Dans un dispositif conforme à ce brevet U.S, se --trouve perdu l'effet connu dans la littérature sous le nom de "marteau d'eau". Cet effet consiste en ce que, au moment de l'impact du jet de liquide sur la structure du corps solide, il se produit une pression extremement élevée, qui a pour effet de faire éclater la structure à la surface de la pièce a' découper. Dans cette action, des particules de matière sont projetées avec une grande force d'inertiea Si cependant le jeu de liquide. est maintenu dans la surface de la fente formée, cette pression décret rapidement et le jet perd de son efficacité. Cet inconvénient se manifeste dans le dispos-itif conforme au brevet U.S mentionné. D'apurés le brevet DT 1.287.916, cet inconvénient est évité par le fait que le jet de liquide est guidé à travers un rotor tournant à grande vitesse et pourvu de canaux radiaux et débouche dans des buses disposées sur le pourtour du rotor pour sortir en direction du corps solide à découper. Ce dispositif présente effectivement l'avantage d'une grande vitesse de balayage de la pièce, car le jet de liquide ne séjourne qu'un très court instant sur la surface de couple; et les points d'impact sur la pièce se modifient dans une succession rapide, de sorte que l'effet "de marteau" se produit. Cependant l'inconvénient essentiel réside en ce que le dispositif est par luimeAme très comateux et que d'autre part il ne peut réaliser que des coupes circulaires. Un autre dispositif de découpage par jets de liquide est connu d'après le brevet DT 22 32 993. Dans ce dispositif, les buses de jet et les autres parties du dispositif sont dans une position non protégée à l'égard des particules arrachées de la paroi rocheuse à découper. Les buses travaillent sans mouvement de rotation ni de pivotement de va et vient et ne possédent en conséquence qu a une vitesse de balayage étroitement limitée. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif pour son application, avec lesquels il est possible de découper un corps solide au moyen de jets de liquide à grande vitesse de sortie et grande vitesse de balayage, le jet de liquide pouvant être maintenu en orientation sans gêne, et le dispositif étant protégé contre les particules détachées du corps solide. L'outil de coupe du dispositif de découpage doit être réalisé de telle manière qu'il puisse être utilisé à plusieurs fins et adapté facilement au degré de dureté du corps solide. I1 doit posséder une longue durée d'emploi avec une consommation d'énergie aussi réduite que possible. L'invention concerne à cet effet un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que la vitesse de balayage du jet de liquide oscillant en va et vient est- nettement supérieure à la vitesse d'avancement du dispositif de projection du jet de liquide. L'invention part de la constatation qu'il est nécessaire de prévoir une nouvelle disposition de l'outil et de la pièce (corps solide) peut résoudre le problème ci-dessus. L'outil et la pièce doivent, après chaque opération de travail, être déplacés de manière déterminée l'un par rapport à l'autre. I1 en est ainsi aussi bien pour le déplacement de coupe que pour le déplacement d'avancement et le déplacement de positionnement. Pour ltopération de coupe, il est essentiel que le jet de liquide soit projeté à grande vitesse et en mettant à profit l'effet dénommé "effet de marteau" sur les points d'impact de la surface de coupe qui changent dans une succession rapide en détachant des particules de la matière solide. En vue de mettre à profit l'effet de marteau, non seulement une vitesse de sortie élevée du jet de liquide hors de la buse est nécessaire, mais encore il doit se produire une vitesse de balayage élevée. Cela signifie que les points d'impact du jet de liquide doivent changer rapidement, de telle manière que le jet tombe toujours sur de nouveaux points d'impact de la surface de coupe. Conformément à l'invention, cet effet est obtenu par un déplacement de pivotement de va et vient à fréquence suffisante du jet de liquide. La fréquence de ce déplacement de pivotement dépend de la dureté du corps solide et de la vitesse de s-ortie du jet de liquide. Par exemple, pour des corps solides possédant une résistance à la pression de 30 à 50 N/mm, cette fréquence doit être choisie entre 6 à 8 Hertz. Le déplacement d'avancement de l'outil dépend également de la dureté du corps solide. Dans le cas de corps très durs, il faut adopter un déplacement d2avancement très lent. Le déplacement de coupe et le déplacement d'avancement doivent être accordés l'un à l'autre. Dans le cas de grandes vitesses de balayage du jet de liquide pivotant en va et vient, on obtient une grande profondeur découpe de sorte que le déplacement d'avancement peut être réglé en correspondance à une vitesse élevée, ce qui donne la possibilité d'un rendement de coupe important. Pour obtenir une grande profondeur de coupe1 il est en outre nécessaire d'accorder le déplacement de positionnement de l'outil par-rapport a' la pièce. Etant donné que l'énergie due à la vitesse du jet de liquide décrott rapidement avec la distance, il est nécessaire, pour l'obtention d'une grande profondeur de coupe, d'amener la sortie du jet de la buse à la distance la plus faible possible de la surface de coupe du corps solide. Avec une bonne adaptation de la vitesse de sortie et de la vitesse de balayage du jet de liquide oscillant envia et vient, et un très faible éloignement du corps solide, on peut obtenir un rendement aussi élevé que possible de coupe de l'outil, avec une utilisation la plus favorable de l'énergie dépensée. En tous cas, il faut faire ensssorte que le jet de liquide ne soit pas perturbé dans son effet par les particules qui sont projetées avec une grande énergie hors de la pièce et que l'outil lui-meme ne soit pas endommagé par le choc de ces particules de matière. Pour obtenir une longue durée de service de l'outil de coupe, il est donc indispensable de prévoir des dispositifs de protection pour celui-ci. Pour une application optimale du procédé, il est en outre nécessaire que les particules de matière arrachées au -corps solide soient toujours détachées dans le seul domaine d'action du jet de liquide. Pour satisfaire à toutes ces conditions, l'invention a pour objet un dispositif pour la mise en application du procédé décrit plus haut, dispositif-caractérisé en ce que le support de buse avec l'entratnement en oscillation et la buse sont montés dans un carter fermé sur tous les coAtéa et en position protégée, le carter étant pourvu d'une fente pour la sortie du jet de liquide oscillant en va et vient. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le carter enveloppe de l'outil de coupe est fermé par une plaque frontale amovible sur laquelle est fixé le support de buse, qui peut ainsi, après détachement de la plaque frontale, être sorti du carter et-éventuellement échangé. L'outil constitue ainsi un corps compact, fermé sur tous ses cavés, dans lequel le support de buse est sûrement maintenu et protégé contre les particules projetées hors de la pièce découpée tout en étant facilement accessible pour son entretien. Conformément à l'invention, le support de buse se compose d'une partie stationnaire et d'une partie oscillante sur laquelle les buses sont fixées de manière interchangeable. Le support de buse est pourvu d'un entraînement oscillant dont le mouvement de pivotement en va et vient est transmis sur la partie mobile oscillante du jeu de buses. La buse est, conformément à l'invention, protégée par un coin démontable --relié à la plaque frontale. Après enlèvement de ce coin, la buse peut etre sortie à travers l'ouverture formée dans la plaque en vue de son échange éventuel. Le dispositif de coupe conforme à l'invention est utilisable pour des buts divers, par exemple pour la séparation d'éléments de construction dans des plans de coupe verticaux ou horizontaux. Dans ce cas, l'outil --est monté sur un porte-outil en forme de T -relié au carter, et qui sert a' son guidage dans une voie de guidage à section transversale en forme de T correspondante. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective de outil de l'invention - la figure 2 est une vue en coupe verticale suivant la flèche Il de la figure 1 montrant le support de buse - la figure 3 est une vue en plan de la figure 2 - la figure 4 est une vue latérale en perspective du dispositif de -l'invention-pour réaliser une gorge dans un élément de construction - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 pour la réalisation d'une coupe verticale dans un élément de construction - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 pour la réalisation d'une coupehorizontale dans un élément de construction; - - la figure 7 est une vue en élévation latérale d'un dispositifconforme à l'invention monté dans un véhicule d'un chantier de construction Dans la figure 1 est représenté l'outil du dispositif de L'invention destiné au découpage de corps solides tels que ceux représentés dans les figures 4 à 7. Cet outil comprend un support de buse 2 qui est monté de manière completement protégée dans un carter - enveloppe 5 Le carter 5 est pourvu d'une plaque frontale amovible 5a sur laquelle est fixé le support de buse 2 avec une buse 4. Après séparation de la plaque frontale 5a du carter 5, le support de buse 2 peut être retiré du carter en vue éventuellement d'un échange. Un coin 5b est fixé à la plaque frontale 5a de manière amovible. Après enlèvement de ce coin 5b, la buse 4 est facilement accessible à travers l'ouverture 5c laissée libre par le coin dans ia plaque frontale 5a, sans qu'il soit nécessaire de séparer la plaque du carter. Le carter 5 possède une seule ouverture, sous la forme d'une fente étroite 6 dans la plaque frontale 5a, cette fente livrant le passage au jet de liquide 7 vers le corps solide à découper 1. La buse exécute alors un mouvement d'oscillation représenté dans les figures 2 et 3, à l'intérieur d'un angle de pivotement do Etant donné que le coin Sb de la plaque frontale 5a est placé plus haut que la base du carter, le jet de liquide se propage au-dessous de la face inférieure du coin. Les particules arrachées au corps solide 1 et projetées à l'extérieur ne peuvent pas frapper la buse ni perturber le jet de liquide. Les figures 2 et 3 représentent le support de montage 2 de la buse. Ce support se compose de deux parties, a savoir une partie fixe 2a autour de laquelle la partie oscillante 2b peut pivoter en va et vient avec une fréquence réglable, en donnant ainsi au jet de liquide un mouvement d'oscillation avec vitesse de balayage élevee. La partie oscillante 2b du support de buse est entratnée hydrauliquement par un mécanisme de pivotement traditionnel 3. Dans la figure 3 sont indiquées les positions extremes de pivotement 3b' et 3b de la partie oscillante 2b du support de buse 2. Ce mouvement de pivotement est provoqué par le dispositif d'entratnement 3 relié à la partie oscillante 2b. Le fluide hydraulique de commande est amené au dispositif d'entratnement en oscillation par les conduites 3a La partie oscillante 2b du support de buse 2 est pourvue d'un alésage 2c à travers lequel le liquide à haute pression est amené à la buse 4. Dans le mode de réalisation représenté dans la figure 2, la partie oscillante 2b du support de buse 2 a une forme telle que le.jet de liquide 7 qui sort de la buse 4 a une grande vitesse exécute des mouvements d'oscillation dans le plan perpendiculaire au dessin. Dans la figure 3, on voit que ce mouvement d'oscillation s'accomplit entre les positions extrêmes 2b' et 2b de la pièce 2b en forme de col de cygne, et que le jet de buse 7 se déplace en balayant un angle i. Le jet de liquide oscillant de cette manière utilise ainsi avantageusement l'effet dit "de marteau". Chaque point d'impact de la surface de coupe est frappé avec une fréquence multipliée par le jet au lieu d'un point unique qui serait frappé par un jet conservant une seule et même direction. Le jet de liquide oscillant en va et vient réalise ainsi une vitesse dite de balayage qui ne pourrait pas astre atteinte avec un jet fixe, même avec une grande vitesse d'avancement de l'outil. La mise à profit de l'effet de marteau avec une grande vitesse de balayage par le jet de liquide oscillant en va et vient a pour résultat, que le dispositif conforme o l'invention permet d'obtenir une capacité de découpage égale a un multiple de celle qu'il serait possible d'obtenir avec un jet de liquide non oscillant a' direction fixe. Dans la figure 4 est représenté le mode d'action du dispositif pour la réalisation d'un gorge dans un élément de construction. Dans ce cas, le dispositif comprend un support d'outil 8 en forme de T, en une seule pièce avec le carter 5 du support de buse 2, qui est maintenu dans une voie de guidage 9 en forme de T et déplacé avec une vitesse d'avancement déterminée. Le support de buse 2, actionné par ltentraSnement oscillant vertical, exécute dans le c-orps solide 1 une coupe horizontale. L'alimentation de la buse 2 avec un liquide à haute pression et l'alimentation du dispositif d'entratnement en oscillation 3 avec un fluide hydraulique de commande, ont lieu au moyen de la conduite double 10, introduite par l'arrière dans le carter et alimentée par l'agrégat de pompage 11. Cet agrégat 11 contient la pompe à liquide pour le jet de découpage 7 et également la pompe hydraulique pour 1'entratnement en oscillation 3. Les deux pompes sont entratnées par un moteur commun lla. La pompe à liquide de jet aspire le liquide au moyen de la conduite d'aspiration lOa. Pour le travail de découpage de corps solides 1 de grande dureté, il est prévu, dans la forme de réalisation de la figure 4, de monter, dans le carter 5, latéralement au support de buse 2, des outils d'entaillage en vue d'obtenir des surfaces de coupe latérales bien délimitées. La figure 5 représente le dispositif pour la réalisation d'une coupe verticale dans un corps solide 1, avec un support de buse 2 disposé horizontalement. Le support 8 de guidage de l'outil ainsi que la conduite d'alimentation 10 et le groupe de pompage 11 sont constitués de la meme manière que dans la figure 4. La figure 6 montre un dispositif pour la réalisation d'une surface de découpage horizontale dans un corps solide 1. Le support de buse 2 est alors disposé verticalement. La figure 7 montre une autre possibilité d'utilisation du dispositif conforme à-l'invention. Dans ce cas, le support de buse 2 est monté dans l'appareil de rabotage de route d'un engin de travaux publics. Le porte-buse exécute alors, au moyen du jet de liquide 7, sortant de la buse 4 à travers une fente étroite 6 de l'appareil de-rabotaget une entaille entre le revêtement et l'infrastructure de la route et soulève le revetement sous la forme d'un copeau. L'alimentation en-énergie de la buse 2 est assurée par l'agrégat de pompage auxiliaire incorporé dans le véhicule de travail. R E V E N D I-C A T I o N S 1 ) Procédé pour le découpage de pièces de construction au repos en matières minérales ou bitumineuses, telles que béton, pierre, solide routes ou analogues, au moyen d'un jet de liquide orienté sortant d'un dispositif de projection mobile, caractérisé en ce que la vitesse de balayage du jet de liquide (7) oscillant en va et vient est nettement supérieure à la vitesse d'avancement du dispositif de projection du jet de liquide. 20) Dispositif pour la mise en application du procédé suivant la revendication I, avec un appareil de découpage de pièces de construction consistant en un support de buse avec entratnement en oscillation et buse entourée par un carter, la buse étant disposée à un faible éloignement géométrique de la pièce à découper, dispositif caractérisé en ce que le support de buse (2) avec ltentratnement en oscillation (3) et la buse (4) sont montés dans carter fermé sur tous les c8tés et en position protégée, le carter (5) étant pourvu d'une fente (6) pour la sortie du jet de liquide (7) oscillant en va et vient. 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en-ce quelle carter (5) est fermé par une plaque frontale amovible (Sa) sur laquelle est fixé le support de buse (2), lequel, après détachement de la plaque frontale, peut tre sorti du carter, éventuellement pour l'échanger. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3r caractérisé en ce que le support de buse se compose d'une partie fixe (2a) et d'une partie pivotante (2b) sur laquelle la buse t4) est fixée de manière interchangeable. 50) Dispositif suivant -l-'une quelconque des revendications I a' 4, caractérisé en ce que le support de buse (2) comporte un dispositif d'entraSnement à oscillation dont le mouvement en va et vient est transmis a' la partie pivotante (2b) du support dé buse. 60) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la buse (4) est protégée par une pièce en coin amovible(5b) reliée a' la plaque frontale (5a) et, après enlèvement cette pièce en coin, peut étire sortie et échangée à travers 1'ouverture (5c) de la plaque frontale.