Brevet FR2522345A1 — publié le 19830902

ORGANE DE SERRAGE D'UN DISPOSITIF POUR L'ENFONCEMENT DANS LE SOL ET L'EXTRACTION D'ELEMENTS DE TIGE La présente invention s'applique à la technique du bâtiment et des fondations et a notamment pour objet un organe de serrage d'un dispositif pour l'enfoncement dans le sol et l'extraction d'éléments de tige. L'invention peut être utilisée pour l'enfoncement dans le sol de longs éléments sous forme de tige, et s'applique particulièrement à l'en foncement d'eléments en tige flexibles, tels que des électrodes de terre des ancres, des sondes, etc. On contact un organe de serrage d'un dispositif pour l'enfoncement des électrodes de terre dans le sol, comprenant un corps renfermant une cavite conique qui le traverse de part en part et dans laquelle sont disposés des éléments de coincement et un ressort maintenant constamment les éléments de coincement en contact avec le corps et la tige à enfoncer. L'organe de serrage connu fonctionne avec un vérin hydraulique qui est fixé par des colliers sur un poteau d'une ligne de transport d'énergie électrique et qui effectue l'enfoncement de la tige lorsque le liquide sous pression est amené dans la chambre supérieure, et ramène 1 'organe de serrage à la position initiale, lorsque le liquide est introduit dans la chambre inférieure. L'organe de serrage connu est rigidement relié à la tige du vérin hydraulique et transmet l'effort d'enfoncement à la tige à enfoncer du fait que celle-ci se trouve serrée par un organe à coin pendant le mouvement de la tige du vérin vers le bas; la force de réaction du sol qui en résulte et qui agit sur le corps du verin hydraulique est supportée par le poteau de la ligne de transport d'énergie électrique auquel le corps du vérin hydraulique est relié de façon rigide. Lorsque l'organe de serrage s'approche de la surface du sol, un distributeur b tiroir amène le liquide sous pression dans la chambre inférieure du vérin hydraulinue, La tige du vérin et l'organe de serrage se déplacent alors vers la position supérieure initiale par rapport aux élements fixes à savoir l'élément a enfoncer retenu dans le sol par les forces d'adhérence, et le corps du vérin hydraulique fixé sur le poteau de ligne de transport d'énergie électrique. Lorsque la tige du vérin et l'organe de serrage se trouvent dans leur position supérieure initiale, le distributeur à tiroir dirige le liquide sous pression vers la chambre supérieure du vérin hydraulique. Le piston du vérin et sa tige reliée de manière rigide à l'organe de serrage commencent à se déplacer vers le bas. La tige a enfoncer se trouve serrée dans les éléments en coin de l'organe de serrage et est enfoncee dans le sol d'une profondeur égale à la course du piston du vérin hydraulique. Le cycle se répète Jusqu'à l'enfoncement total de la tige. L'inconvénient de l'organe de serrage connu réside dans le fait qu'il n'est capable de transmettre la charge que dans un seul sens; du cOté de la plus grande base du cone de la cavité conique du corps, c'està-dire dans le sens d'enfoncement. il est donc impossible de l'utiliser dans des mécanismes à vibration ou à percussion se caractérisant, comme on le sait, par des forces de recul alternatives et necessitant une liaison fixe avec la tige pendant son enfoncement. On connait un organe de serrage pour l'enfoncement dans le sol d'éléments en tige à l'aide d'un mécanisme de vibration. Le corps de l'organe de serrage connu renferme deux douilles coniques disposées de manière que leurs plus petites bases soient orientées l'une vers l'autre. Les cavités coniques des douilles coniques renferment des éléments de coincement a ressort constitués par des billes séparées par une cage supérieure et une cage inférieure. La cage supérieure est reliée par une cheville à l'une des extrémités d'un basculeur dont l'autre extrémite porte des ressorts fixés dans des logements et est reliée au cable d'un appareil de levage. Le vibreur avec l'organe de serrage fixé sur lui s'appuie par ses basculeurs sur des poids attachés au cible. Les ressorts sont alors comprimés d'une course de compression egale à la course du basculeur, alors que la cage supérieure et les billes de la douille conique supérieure se trouvent en position haute et l'organe de serrage est en position ouverte. Lorsque la tension des cibles de levage est annulée, l'organe de serrage se ferme sous l'action du poids du vibreur et de la force de réaction des ressorts qui, par l'intermédiaire des cages, serrent les billes entre les surfaces coniques des douilles et la tige a enfoncer. Les billes de la douille conique intérieure transmettent alors à la tige l'effort d'enfoncement et les billes de la douille supérieure, l'effort de réaction du vibreur, ce qui empêche l'organe de serrage de se déplacer vers le bas ou vers le haut respectivement. Après la mise en marche du vibreur, la tige commence à s'enfoncer dans le sol et l'organe de serrage fermé sur la tige se deplace avec le vibreur en direction de la surface du sol. Lorsque l'organe de serrage atteint la surface du sol, on met en action l'appareil de levage, pour l'ouvrir et le ramener à la position initiale. Les basculeurs déplacent alors la cage supérieure vers le haut et libèrent la tige. Parmi les inconvénients de cet organe de serrage connu on peut citer le fait qu'il est compliqué, encombrant et lourd et qu'il nécessite un appareil de levage pour libérer la tige et ramener le dispositif d'enfoncement à la position initiale. On connait également un organe de serrage destiné au dispositif d'enfoncement dans le sol d'éléments de tige de faible rigidité, comprenant un corps renfermant une cavité conique axiale qui le traverse de part en part et dans laquelle sont disposes des éléments de coincement actionnes par des ressorts. Sur la surface extérieure du corps sont pré- vus des bossages percés de trous recevant des axes portant des leviers dont l'une des extrémités est libre, tandis que l'autre extremite engagée dans une ouverture pratiquée dans la paroi latérale du corps agit sur les éléments de coincement. La genératrice de la cavite conique du corps est inclinée par rapport à son axe sous un angle inférieur à l'angle de coincement du coin. L'angle au sommet du cone étant faible, il se produit un coincement de la tige entre les éléments de coincement sous l'effet de la charge de choc, c'est-à-dire que l'organe de serrage se ferme. Dans ce cas, la composante axiale de la force de coincement de la tige est bien supérieure à la force de recul du dispositif d'enfoncement de sorte que celui-ci reste fixé rigidement d la tige et que le dispositif d'enfoncement se déplace avec la tige pendant l'enfoncement de celle-ci. Lorsque le dispositif s'approche de la surface du sol, les extrémités libres des leviers viennent se poser sur le sol, les leviers tournent sur leurs axes et repoussent par leurs autres extrémités les éléments de coincement vers le bas, en augmentant ainsi la section de passage entre eux et en libérant la tige. L'organe de serrage est ouvert. L'inconvénient de cet organe de serrage connu réside dans l'instabilité de son ouverture en cas d'enfoncement des tiges dans un sol accidenté ou dans un sol peu consistant. Cela s'explique par le fait que lorsque le dispositif s'approche de la surface du sol accidenté, ses leviers peuvent ne pas toucher simultanément le sol, de sorte que l'un des leviers s'appuie déja sur le sol, alors que l'autre ne touche pas encore. Le premier levier fait alors descendre l'un des éléments de coincement, tandis que l'autre reste en place. I1 en résulte un gauchissement de la tige entre les éléments de coincement, le desserrage intempestif de l'or -gane de serrage et son glissement ou bien des difficultés de desserrage. Des perturbations de fonctionnement analogues peuvent se produire en cas d'enfoncement dans un sol meuble, lorsque l'un des leviers peut s'enfoncer a une plus grande profondeur que l'autre, sans provoquer le déplace- ment vers le bas des éléments de coincement. En outre, le fait que l'organe de serrage ne peut pas s'ouvrir à temps conduit a ce qu'il se trouve enfoncé dans le sol et souillé par les particules du sol qui pénè- trent dans ses parties actives. Tout cela nuit à la sécurité de fonctionnement de l'organe de serrage et, en fin de compte, au rendement du procédé d'enfoncement. Un autre inconvénient de l'organe de serrage connu réside dans sa durée de service courte, car certains de ses eléments, tels que axes, bossages et leviers, subissent des charges dynamiques importantes au moment de l'ouverture et provoquent des pannes fréquentes. On s'est donc proposé d'augmenter le rendement du procédé d'enfoncement des tiges grace à une amélioration de la stabilité de l'ouverture de l'organe de serrage,ainsi qu'à une amélioration de la sécurité de fonctionnement de celui-ci et de sa durée de service. A cet effet, l'organe de serrage pour un dispositif d'enfoncement dans le sol et d'extraction d'éléments de tige, comprenant : un corps dont la paroi latérale est percée d'ouvertures avec une cavité axiale conique qui le traverse de part en part et dont la génératrice est inclinée par rapport à l'axe du corps sous un angle inferieur à l'angle de coincement du coin, des éléments de coincement actionnés par des ressorts et disposés dans cette cavité, et des leviers disposés dans les ouvertures du corps et actionnant, par leur extrémité intérieure, les éléments de coincement, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon de butee pre- sentant un évasement de sa surface intérieure et monté à la surface extérieure du corps, et un amortisseur en un matériau élastomère disposé entre la partie supérieure de l'evesement et les extrémités extérieures des leviers. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention dans les organes de serrage existants, les éléments de serrage sont réalisés sous forme de tiges à gradin qui sont disposées dans des rainures de guidage inclinées formées dans le corps parallèlement à la génératrice de sa cavité conique, et les extrémités intérieures des leviers sont réalisées sous forme de fourches entourant la plus petite section des éléments de coincement. Un autre mode de réalisation de l'invention prévoit que les rainures inclines et les éléments de coincement sont cylindriques et que des me- plats sont pratiqués sur toute la longueur de la plus petite section des éléments de coincement. Un tel mode de réalisation de l'organe de serrage permet d'améliorer la stabilité du processus d'ouverture, ainsi que d'augmenter la sécurité de fonctionnement et la durée de service. L'invention consiste essentiellement à assurer le fonctionnement simultané des leviers en cas d'enfoncement des tiges dans un sol accidenté grace à quoi le contact avec le sol de n'importe quelle partie du manchon de butee provoque un deplacement axial de celui-ci par rapport au corps de l'organe de serrage et, en meme temps, une action sur les extrémités extérieures des leviers. Les extrémités intérieures des leviers repoussent alors en même temps les éléments de coincement vers le bas et provoquent ainsi l'ouverture de l'organe de serrage, ce qui permet d'éviter le gauchissement et le coincement des éléments de coincement qui peuvent se produire en cas de fonctionnement asynchrone des leviers. En outre, en cas d'enfoncement des tiges dans des sols peu consistants, la grande surface d'appui du manchon de butee lui permet de se déplacer de manière sûre par rapport au corps. On assure ainsi une stabilité suffisamment élevée du processus d'ouverture de l'organe de serrage et on évite la pénétration des particules du sol à l'intérieur de celui-ci. Pour augmenter la surface de contact entre le corps et les éléments de coincement, on a prévu dans le corps des rainures de guidage inclinées, tandis que les elements de coincement sont réalisés sous forme de tiges à gradin disposées dans ces rainures. Ceci permet de diminuer les contraintes de contact et d'augmenter la durée de service du corps et des élé- ments de coincement. Pour éviter des concentrations de contraSntes, le corps et les leviers de l'organe de serrage présentent des formes simples, ce qui contre bue encore à augmenter la sécurité de fonctionnement et la durée de service. L'application de l'invention permet d'augmenter de 1,5 à 2 fois le rendement du procédé d'enfoncement de tiges grâce à une meilleure stabilite du processus d'ouverture de l'organe de serrage, et ainsi d'augmenter de 2 à 3 fois la durée de service de l'organe de serrage. D'autres buts, caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description de différents modes de réalisation faits à titre d'exemplesnon limitatifs,et en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement en coupe un organe de serrage pour un dispositif d'enfoncement dans le sol et d'extraction d'elements de tiges, selon l'invention; - la figure 2 représente un organe de serrage selon l'invention, dont les éléments de coincement sont réalisés sous forme de tiges à gradins disposées dans des rainures de guidage Inclinées formées dans le corps; - la figure 3 est une coupe selon la figure III-III de la figure 2. L'organe de serrage du dispositif pour l'enfoncement dans le sol et l'extraction d'éléments de tige (figure 1), faisant l'objet de l'lnvent- tion, comprend un corps 1 dont la paroi latérale est percée d'ouvertures 2 et qui renferme une cavité axiale conique 3 le traversant de part en part. La cavité conique 3 du corps 1 renferme des elements de coincement 4 poussés vers le haut par un ressort 5 s'appuyant sur une rondelle 6 bloquéedans le corps 1 par une bague d'arrêt 7. Dans les ouvertures 2 du corps 1 sont disposés des leviers 8 de maniere que leur extrémités inté- rieures viennent en contact avec les éléments de coincement 4. Sur la surface exterieure du corps 1 est monté un manchon de butee 9 présentant un évasement 10 de sa surface intérieure. Le manchon de butée 9 est porté par un amortisseur en caoutchouc 11 monté dans l'évasement 10 et en butée sur les extrémités extérieures des leviers 8. Le corps 1 de l'organe de serrage est relié à un dispositif d'enfoncement 12 (par exemple, un dispositif de percussion pneumatique) comportant une cavité axiale ouverte 13 dans laquelle est engagée une tige à enfoncer 14. L'organe de serrage fonctionne de la manière suivante. Le dispositif d'enfoncement, tel qu'un dispositif de percussion pneumatique 12 pourvu d'un organe de serrage, est placé verticalement sur la surface du sol. Le manchon de butée 9 s'appuyant sur le sol par sa partie inférieure se déplace alors par rapport au corps 1 et actionne les leviers 8 qui font deplacer les eléments de coincement 4 vers le bas, en augmentant ainsi la section de passage entre ces derniers. La tige a enfoncer 14 est introduite a partir du haut dans le dispositif d'enfoncement 12 et engagée dans l'organe de serrage jusqu a ce qu'elle vienne s'appuyer sur le sol. En maintenant la tige 14 appliquée contre la surface du sol, on fait monter par rapport a cette tige le dispositif d'enfoncement 12 avec l'organe de serrage a une hauteur de 0,5 a 0,7 m au-dessus de la surface du sol. Les éléments de coincement 4 sont repoussés par le ressort 5 vers le haut jusqu'au contact avec la tige à enfoncer 14. Sous l'action du poids du dispositif d'enfoncement 12, les éléments de coincement 4 serrent la tige 14 et empêchent le dispositif d'enfoncement 12 de glisser vers le bas sur la tige 14.Apres la mise en marche du dispositif d'enfoncement 12, les chocs de son percuteur se transmettent au corps 1 de l'organe de serrage. Sous l'effet de ces chocs, le corps 1 de l'organe de serrage tend a se déplacer vers le bas. Les éléments de coincement 4 serrés contre la tige 14 glissent sur la surface conique de la cavité 3, se rapprochent et coincent la tige 14. La force de réaction agit de manière que le dispositif de percussion pneumatique 12 tende a se déplacer avec l'organe de serrage vers le haut sur la ti3e 14. Conme les forces nécessaires pour l'ouverture de l'organe de serrage sont supérieures a la force de réaction, l'organe de serrage reste coincé sur la tige a enfoncer. Sous l'effet des chocs, la tige 14 s'enfonce dans le sol et le dispositif de percussion pneumatique 12 avec l'organe de serrage descendent avec elle. Lorsque l'organe de serrage s'approche du sol, la semelle d'appui de son manchon de butée vient se poser sur le sol et le manchon de butée s'ar réte. Le corps 1 de l'organe de serrage continue cependant sa descente par rapport au manchon de butée 9 et les bords supérieurs de ses ouvertures 2 viennent s'appuyer sur les extrémités intérieures de leviers 8. Comme les extrémités extérieures des leviers 8 s'appuyent à ce moment sur le manchon de butée 9 immobile, les extrémités intérieures des leviers 8 poussent les éléments de coincement 4 vers le bas par rapport à la surface de la cavité conique 3 du corps 1, en augmentant ainsi la section de passage entre ces éléments et en libérant la tige 14. Il se produit l'ouverture de l'organe de serrage. Au moment de la libération de la tigel4, la force de réaction du dispositif de percussion pneumatique 12 a pour effet de faire rebondir celui-ci vers le haut avec l'organe de serrage sur la tige 14 a une hauteur de 0,3 a 0,5 m au-dessus de la surface du sol. Un nouveau choc du percuteur provoque le coincement de la tige 14 dans l'organe de serrage et celle-ci continue a s 1enfoncer dans le sol. Ce cycle se répète jusqu'a l'enfoncement complet de la tige. C'est ainsi que l'organe de serrage selon l'invention permet d'enfoncer dans le sol des éléments detigeàl'aide de mécanismes de percussion ou de vibration, en assurant une stabilité élevée des processus de fermeture et d'ouverture. Selon un autre mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, l'organe de serrage pour le dispositif d'enfoncement dans le sol et d'extraction des éléments de tige comprend, d'après l'invention, un corps 1, dont la paroi latérale est percée d'ouvertures 2 et qui possède une cavité axiale conique 3 le traversant de part en part. Dans le corps 1 sont formées des rainures de guidage inclinées 15 dans lesquelles sont disposés des éléments de coincement 4 réalisés sous forme de tiges a gradins et repoussés vers le haut par des ressorts 5 en butée sur une rondelle 6 fixée dans le corps 1 par une bague d'arret 7. Dans les ouvertures 2 du corps 1 sont disposés des leviers 8 dont les extrémités inté- rieures sont réalisées sous forme de fourches entourant la plus petite section des éléments de coincement 4.Sur la surface extérieure du corps 1 est monté un manchon de butée 9 présentant un évasement 10 de sa surface intérieure. Le manchon de butée 9 est bloqué contre tout déplacement vers le bas par un amortisseur en caoutchouc il monte dans l'évasement 10 et portant sur les extrémités extérieures des leviers 8. Dans le mode de réalisation envisagé les éléments de coincement 4 et les rainures inclinées 15 sont cylindriques. Les parties de plus faible section des élements de coincement a gradins 4 sont dotées de méplats 16 ménagés sur leur surface extérieure. Le corps 1 de l'organe de serrage est relié à un dispositif d'enfoncement, par exemple a un dispositif de percussion pneumatique 12 présentant une cavité axiale ouverte 13 dans laquelle est engagée une tige à enfoncer 14. L'organe de serrage selon le mode de réalisation qui vient d'être exposé se prête à l'enfoncement de tiges dans des sols compacts ou gelés. On obtient en ce cas des efforts de coincemcnt importants, alors qu'une plus grande surface de contact des éléments de coincement avec le corps permet de diminuer les contraintes de contact entre eux. Le fonctionnement de l'organe de serrage représenté sur les figures 2 et 3 diffère du fonctionnement de l'organe selon la première variante et s'effectue de la manière suivante. Lorsque l'organe de serrage s'approche de la surface du sol, la semelle d'appui de son manchon de butée 9 vient se poser sur le sol oû elle s'arrête. Le corps 1 de l'organe de serrage continuant son mouvement de descente appuie sur les extrémités intérieures des leviers 8 par les bords supérIeurs de ses ouvertures. Les extrémites intérieures des leviers 8 réalisées sous formes de fourches et entourant la plus petite section des éléments de coincement 4 se déplacent alors vers le bas, en s'appuyant sur le manchon de butée 9 immobile, et entrainent les éléments de coincement 4, en repoussant leur section la plus large. La section de passage entre les éléments de coincement s'en trouve augmentée, l'organe de ser rc-.ge s'ouvre et la tige est libérée. Pour la suite des opérations, le principe de fonctionnement est analogue au mode précédemment décrit. L'organe de serrage du dispositif pour l'enfoncement dans le sol et l'extraction d'éléments en tige, permet selon l'invention d'enfoncer des tiges en appliquant une charge axiale d'enfoncement à leur surface latérale et d'assurer le déplacement automatique du dispositif sur la tige au fur et a mesure de l'enfoncement de celle-ci', par l'action d'enfoncement et la force de reaction sur le sol. Par rapport aux organes de serrage existants pour les dispositifs d'enfoncement de tiges, l'organe de serrage selon l'invention permet d'assurer une stabilité élevée des processus de fermeture et d'ouverture des machoires, d'améliorer la sécurité de fonctionnement et d'augmenter la durée de vie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de ]'esprit de l'invention. REYENDICATIONS 1.- Organe de serrage d'un dispositif pour l'enfoncement dans le sol et l'extraction d'éléments de tige, comprenant : - un corps dont la paroi latérale est percée d'ouvertures avec une cavité axiale conique le traversant de part en part et dont la génératrice est inclinée par rapport a l'axe du corps sous un angle inférieur a l'angle de coincement du coin, - des éléments de coincement actionnés par des ressorts et dispo sés dans cette cavité, - et des leviers disposés dans des ouvertures du corps et agissant par leur extrémité intérieure sur les éléments de coincement, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon de butée (9) présentant un évasement.(10) de sa surface intérieure et disposé à la surface exte- rieure du corps (1), et un amortisseur (11) en un matériau elastomère disposé entre la partie supérieure de l'évasement (10) et les extrémités extérieures des leviers (8). 2.- Organe de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de coincement (4) sont réalisés sous forme de tiges a gradins qui sont disposées dans des rainures de guidage inclinées (15) formées dans le corps (1) parallèlement à la génératrice de sa cavité conique (3), et en ce que les extrémités intérIeures des leviers (8) sont réalisées sous forme de fourches entourant la plus petite section des éléments de coincement (4). 3.- Organe de serrage selon l'une des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que les rainures inclinées (15) et les elements de coincement (4) sont cylindriques et en ce que des meplats (16) sont pratiqués sur toute la longueur de la plus petite section des eléments de coincement (4).