Brevet FR2507674A1 — publié le 19821217

La présente invention se rapporte à une machine pour creuser des tunnels dans le sol et concerne plus particulièrement un dispositif pour évacuer la terre enlevée par une telle machine. On connaît déjà un dispositif d'évacuation de la terre destiné à être utilisé dans les machines à creuser les tunnels, qui comprend un carter tubu- laire disposé horizontalement pour maintenir une chambre de pression formée dans le corps du carter de protection de la machine en communication avec le compartiment à pression atmosphérique, un arbre extérieur monté à rotation dans ce carter et comportant une lame hélicoïdale pour le transport de la terre le long de son pourtour extérieur, et un arbre intérieur monté à rota- tion dans l'arbre extérieur et comportant un prolongement s'avançant dans la chambre de pression, à l'une des extrémités de l'arbre extérieur, ce prolonge- ment étant pourvu d'une lame hélicoïdale pour "pétrir" la terre Les arbres intérieur et extérieur et les lames hélicoïdales forment ensemble un convoyeur à vis L'arbre extérieur est supporté à rotation par une partie du carter, tandis que l'extrémité antérieure de l'arbre intérieur est supportée à rotation au centre de rotation de la tête de coupe placée en avant de la chambre de pression, ce qui fait que ce convoyeur à vis est retenu dans une position déterminée du fait qu'il est supporté en deux points. Avec ce dispositif, la terre enlevée par la tête de coupe et qui entre dans la chambre de pression peut être efficacement pétrie par la lame hélicoî- dale de pétrissage avec la boue injectée dans cette chambre, développant ainsi une pression interne dans ladite chambre, ce qui évite effectivement que le sol s'effondre à l'avant de la machine Toutefois, le dispositif ci-dessus se heurte à certaines contraintes du fait que le convoyeur à vis doit être monté horizontalement avec son extrémité antérieure supportée au centre de rotation de la tète de coupe De plus, la disposition consistant à supporter l'extrémité du convoyeur au moyen de la tête de coupe, laquelle est entraînée en rotation d'une manière entièrement indépendante du convoyeur soulève des problèmes mécaniques Quand le corps du carter principal a un petit diamètre, il est nécessaire d'incliner le dispositif d'évacuation de la terre de façon qu'un convoyeur d'enlèvement puisse être installé à l'arrière Ceci pose un problème en ce que la tête de coupe doit elle aussi être inclinée de façon à être perpendiculaire à l'arbre double du convoyeur à vis La boue mentionnée ci-dessus sert à fluidifier la terre, à réduire sa force de gainage et à fermer les interstices entre les particules de terre. Compte tenu de ce qui précède, la présente invention s'est fixé pour but d'apporter un dispositif d'évacuation pour une machine à creuser les tunnels qui peut être conçue avec une plus grande liberté, dans laquelle ne se pose aucun problème mécanique et qui est capable d'empêcher efficacement le sol de s'effondrer en pétrissant efficacement la terre enlevée. Pour atteindre ce but, la présente invention apporte un dispositif d'évacuation de la terre pour une machine à creuser les tunnels, qui comprend un carter tubulaire ayant à l'une de ses extrémités une entrée pour la terre détachée et à l'autre extrémité une sortie pouvant être fermée pour cette terre un arbre extérieur creux monté à rotation dans le carter et pourvu d'une lame pour le transport de la terre le long de son pourtour extérieur, l'arbre étant supporté à rotation sur le carter, au voisinage de l'extrémité mentionnée en premier par un organe annulaire disposé autour de la lame; et un arbre inté- rieur logé à rotation dans l'arbre extérieur et comportant un prolongement dépassant l'une des extrémités de l'arbre extérieur et l'entrée pour la terre du carter, ce prolongement étant pourvu d'une lame pour pétrir la terre. Dans le dispositif ci-dessus, les arbres intérieur et extérieur, la lame pour le transport de la terre et la lame pour pétrir celle-ci forment ensemble un convoyeur à vis qui est supporté sur le carter en un point par l'organe annulaire et en un second point dans une position appropriée (qui toutefois ne fait pas l'objet de l'invention), également par le carter Ainsi, ce convoyeur est complètement indépendant des autres organes rotatifs, (par exemple de la tête de coupe) de la machine, de sorte que le dispositif d'évacua- tion de la terre peut être conçu avec une plus grande liberté, sans que des objections mécaniques puissent s'opposer à son incorporation dans une machine a creuser les tunnels. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe annulaire est logé dans une cavitéannulaire ou gorge formée dans le carter et est sup- porté à rotation par un coussinet logé dans cette gorge. Cet organe annulaire, s'il dépassait la surface intérieure du carter, pourrait gêner le transport de la terre, mais cet inconvénient a été évité en logeant l'organe annulaire dans une gorge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale représentant une machine à creuser les tunnels équipée d'un dispositif classique pour évacuer la terre la figure 2 représente une machine à creuser les tunnels équipée d'un dispositif d'évacuation de la terre conforme à l'invention; la figure 3 est une coupe partielle agrandie de la figure 2; la figure 4 est une vue schématique illustrant la relation entre la longueur axiale de l'organe annulaire et le pas de la lame hélicoïdale. la figure 5 est une vue en coupe illustrant un autre mode de fixation d'une lame hélico 5 dale à un arbre la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 5 la figure 7 est une coupe longitudina Jeillustrant un autre mode de fixation de l'organe annulaire à l'arbre; et la figure 8 est une vue en coupe suivant le ligne II-II de la figure 7. Avant de décrire des exemples de réalisation de l'invention, on se propose de considérer en détail la structure des dispositifs de terrassement traditionnels et les problèmes qu'ils posent en se référant à la figure 1. En considérant la figure 1, on voit une tete de coupe 2 montée à rotation à l'une des extrémités du corps 1 d'un écran de protection qui ren- ferme une chambre de pression 3 située immédiatement en arrière de la tête 2, et un compartiment atmosphérique 4 en arrière de la chambre 3 Un dispositif pour évacuer la terre est placé horizontalement pour maintenir la chambre de , pression 3 en communication avec le compartiment atmosphérique 4 Le disposi- tif 5 comprend un arbre extérieur creux 6 monté à rotation dans un carter tubulaire, une lame hélicoïdale 7 fixée au pourtour extérieur de l'arbre 6, un arbre intérieur-8 supporté à rotation par l'arbre extérieur 6 et comportant un prolongement s'étendant à l'intérieur de la chambre de pression 3, prolonge- ment auquel est fixée une vis de pétrissage 9 L'une des extrémités de l'arbre extérieur 6 est supportée par le carter tubulaire, tandis que l'extrémité antérieure de l'arbre intérieur 8 est supportée au centre de rotation de la tête de coupe 2, ce qui fait que le convoyeur à vis 6, 7, 8 et 9 est maintenu dans une position déterminée La référence 10 désigne un convoyeur au moyen duquel la terre évacuée du dispositif 5 est transportée vers un emplacement approprié. Comme il a été expliqué, le dispositif 5 pour évacuer la terre ayant la structure ci-dessus présente des inconvénients mécaniques et de conception du fait que le convoyeur à vis 6, 7, 8 et 9 doit être monté horizontalement avec son extrémité antérieure supportée au centre de rotation de la tête de coupe, laquelle est entraînée en rotation d'une manière complètement indé- pendante du convoyeur De plus, quand le corps 1 du carter de protection a un petit diamètre, on a besoin d'incliner le dispositif 5 pour augmenter la dis- tance entre la base de celui-ci et la base du corps 1 du carter à l'endroit o l'une des extrémités du convoyeur 10 est placée Ceci a pour conséquence que la tête de coupe 2 doit elle aussi être inclinée de façon à être perpen- diculaire au convoyeur à vis 6, 7, 8 et 9. On va décrire maintenant un mode de réalisation de l'invention conçu pour remédier aux difficultés ci-dessus. h En se référant aux figures 2 et 3, on voit que le corps 11 du carter de protection a un contour correspondant à la forme du tunnel que l'on veut creuser et qu'il comporte a son extrémité antérieure une tête de coupe qui est entraînée en rotation par une unité motrice 13 Une chambre de pression 14 est formée immédiatement en arrière de la tête de coupe 12 et un comparti- ment atmosphérique 15 est prévu en arrière de la chambre 14 La disposition décrite ci-dessus est identique à celle représentée sur la figure 1, la différence étant que le dispositif d'évacuation de la terre 16 est incliné. Le dispositif 16 comprend un carter tubulaire 17 qui est supporté invariablement par le corps 11 et qui comporte à l'une de ses extrémités (à l'extrémité antérieure) une entrée pour la terre et qui communique avec la chambre de pression 14, et une sortie pour la terre formée à l'autre extrémité (à l'extrémité arrière) et qui peut être fermée par une porte 18 commandée par un cylindre 19 Un arbre extérieur creux 20 est logé dans le carter 17 et comporte, le long de son pourtour extérieur, une lame hélicoïdale 21 pour le transport de la terre L'extrémité antérieure de l'arbre 20 est supportée par un organe annulaire 22 fixé au pourtour extérieur de la lame hélicoïdale 21, sur un coussinet 24 logé dans une cavité annulaire 23 formée dans le carter 17 L'extrémité arrière de l'arbre 20 est supportée sur le carter 17 par un coussinet 25 Les coussinets 24, 25 sont fermés hermétiquement par des joints 26, 27 L'arbre 20 est entraîné en rotation avec la lame hélicoïdale 21 par une unité motrice 28 prévue à l'arrière du carter, par l'intermédiaire de pignons 29 et 30 Un arbre intérieur 31 est monté à rotation dans l'arbre extérieur 20, son extrémité antérieure s'avançant au-delà de l'extrémité antérieure de l'arbre extérieur 20, à l'intérieur de la chambre de pression 14 L'arbre intérieur 31 est supporté sur l'extrémité antérieure de l'arbre extérieur 20 par un coussinet 32 et sur l'extrémité postérieure du carter 17 par un autre coussinet 33 Le coussinet 32 est fermé par un joint 34 Une lame hélicoïdale de pétrissage 35 est fixée au prolongement de l'arbre intérieur 31 et est entraînée en rotation avec ce dernier par une unité motrice 36 au moyen de pignons 37 et 38. Il est souhaitable que la longueur de l'organe annulaire 20 soit infé- rieure au pas de la lame hélicoïdale 21 pour les raisons suivantes: l'organe annulaire 22 est fixé à la lame hélicoïdale 21 et de ce fait, ne peut pas se déplacer par rapport à celle-ci et d'autre part, la section A entourée par l'organe annulaire 22 n'a, par elle-même, aucune propriété particulière de transport, comme on le voit sur la figure 4 En conséquence, la terre qui entre dans cette section A est entraînée passivement vers l'avant par la poussée de la fraction de la terre qui s'avance d'une section inférieure Or, lorsque la longueur axiale de l'organe annulaire 22 est supérieure au pas de la lame hélicoîdale 21, cette dernière s'étend sur tout un tout dans la section A, de sorte que cette section A apparaît comme étant complètement fermée par la lame 21 si l'on regarde dans la direction de la flèche B de la figure 4 Ceci freine sérieusement le mouvement vers l'avant de la terre dans la section A, avec éventuellement pour résultat que le convoyeur devient incapable de transporter la terre du fait de la stagnation de celle-ci dans la section A. Le fonctionnement de la machine à creuser les tunnels ayant la struc- ture précédente fonctionne comme suit: d'abord, la tête de coupe 12 entraînée par l'unité motrice 13 creuse le sol devant elle La terre ainsi enlevée entre dans la chambre de pression 14 par les fentes ménagées dans la tête de coupe 12 Cette terre est efficacement "pétrie" par la lame hélicoïdale 35 pendant que de la boue est injectée dans la chambre de pression 14 par des moyens appropriés, non représentés, remplissant ainsi la chambre 14 en développant dans celle-ci une certaine pression interne qui empêche effectivement le sol de s'effondrer à l'avant La terre fluidifiée est ensuite transportée le long du carter 17 par la lame hélicoïdale 21 Pendant ce transport, l'organe annu- laire 22 qui est logé dans la gorge 23 du carter, sans s'avancer dans le canal de transport, ne gêne pas l'opération de transport De plus, étant donné que la longueur axiale de l'organe annulaire 22 est inférieure au pas de la lame hélico dale de transport 21, l'entraînement de la terre n'est gêné en aucune manière La terre est éventuellement déchargée par la sortie et est enlevée par un convoyeur 39. Bien que dans le mode de réalisation précédent, la lame hélicoïdale 21 soit fixée directement à l'arbre extérieur 20, une lame hélicoidale 40 pourrait également être fixée indirectement à l'arbre 20 par des rayons 41, comme repré- senté sur les figures 5 et 6. De plus, l'organe annulaire 22 pourrait être fixé à l'arbre extérieur par des rayons 42, comme on le voit sur les figures 7 et 8. Le carter 17 peut évidemment être monté dans une position horizontale ou inclinée. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'évacuation de la terre pour une machine à creuser les tunnels, caractérisé en ce qu'il comprend un carter tubulaire ( 17) ayant à l'une de ses extrémités, une entrée pour la terre détachée et à l'autre extrémité, une sortie pouvant être fermée pour cette terre; un arbre extérieur creux ( 20) monté à rotation dans le carter ( 17) et pourvu d'une lame ( 21) pour le transport de la terre le long de son pourtour extérieur, l'arbre ( 20) étant supporté à rotation sur le carter ( 17) au voisinage de l'extrémité mentionnée en premier par un organe annulaire ( 23) disposé autour de la lame ( 21); et un arbre intérieur ( 31) logé à rotation dans l'arbre extérieur ( 20) et comportant un prolongement dépassant l'une des extrémités de l'arbre extérieur ( 31) et l'entrée pour la terre du carter, ce prolongement étant pourvu d'une lame ( 35) pour pétrir la terre. 2 Dispositif pour évacuer la terre selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe annulaire ( 22) est supporté à rotation par un coussinet ( 24) logé dans une cavité annulaire ( 23) formée dans le carter ( 17). 3 Dispositif pour évacuer la terre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la lame de transport de la terre comprend une lame hélicoïdale ( 21) et en ce que l'organe annulaire ( 22) est fixé directement sur le pourtour extérieur de la lame ( 21). 4 Dispositif pour évacuer la terre selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la longueur axiale de l'organe annulaire ( 22) est inférieure au pas de la lame hélicoïdale ( 21). Dispositif pour évacuer la terre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la lame hélicoïdale ( 21) est fixée directement sur l'arbre extérieur. 6 Dispositif pour évacuer la terre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la lame ( 21) est fixée à l'arbre extérieur ( 20) par des rayons. 7 Dispositif pour évacuer la terre selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'organe annulaire ( 22) est fixé à l'arbre extérieur ( 20) par des rayons. 8 Dispositif pour évacuer la terre selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour pétrir la terre comprennent une lame hélicoïdale ( 35). 9 Machine pour creuser les tunnels comprenant un corps principal creux ( 11); une tête de coupe ( 12) montée à rotation à l'une des extrémités du corps ( 11); une chambre de pression ( 14) formée dans le corps ( 11) immédiatement en arrière de la tête ( 12); un compartiment à la pression atmosphéique ( 15) formé dans le corps ( 11) en arrière de la chambre de pression ( 14); et un dispositif pour évacuer la terre logée dans le corps ( 11) et qui maintient la chambre de pression ( 14) en communication avec le compartiment à pression atmosphérique (.15), caractérisée-en ce que ce dispositif comprenant un carter tubulaire ( 17) ayant à l'une de ses extrémités, une entrée pour la terre détachée et à l'autre extrémité, une sortie pouvant Ctre fermée pour cette terre; un arbre extérieur creux ( 20) monté à rotation dans le carter ( 17) et pourvu d'une lame ( 21) pour le transport de la terre le long de son pourtour extérieur, l'arbre ( 20) étant supporté à rotation-sur le carter ( 17) au voisinage de l'extrémité mentionnée en premier par un organe annulaire ( 23) disposé autour de la lame ( 21); et un arbre intérieur ( 31) logé à rotation dans l'arbre extérieur ( 20) et comportant un prolongement dépassant l'une des extrémités de l'arbre extérieur ( 31) et l'entrée pour la terre du carter, ce prolongement étant pourvu d'une lame ( 35) pour pétrir la terre.