Brevet FR2546551A1 — publié le 19841130

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de montage pour un organe excavateur et plus par- ticulièrement à un dispositif de montage grâce auquel on peut positionner l'organe excavateur dans diverses posi- tions par rapport au sol qui est travaillé. L'idée de modifier la position ou l'orientation des dents d'un instrument de terrassement n'est pas nouvelle, comme le montrent, par exemple, les brevets des EUA N O 3 091 044 et No 3 117 386 Cependant, ces agencements n'ônt pas été largement utilisés du fait de l'importance limitée du changement de position qui était possible du fait des structures utilisées. Conformément à la présente invention, il est prévu un dispositif de montage et son procédé d'utilisation suivant lesquels un adaptateur est muni d'une paroi extérieure for- mant une zone sphérique disposée entre les extrémités de l'adaptateur et conçue pour pouvoir être montée dans un évi- dement formé dans un instrument excavateur ou autre ins- trument de terrassement En outre, la tige ou extrémité de montage de l'adaptateur a des dimensions inférieures à cel- les de la partie coopérante de l'évidement de l'instrument excavateur de façon à permettre l'introduction d'une matiè- re thermoplastique qui facilite la réorientation et produit, en outre, un organe avantageux transmettant les efforts. Bien que l'idée d'introduire une matière s'adaptant à la forme dans l'àlvéole d'une dent excavatrice soit déjà con- nue voir le brevet des EUA N O 1 399 337, cet agencement connu ne facilitait pas le repositionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre donnée à titre d'exemple aux dessins annexes la Fig 1 est une vue en perspective d'un désagréga- teur de drague qui utilise les enseignements de la présente invention, vue sur laquelle on a représenté une dent en vue éclatée; la Fig 2 est une vue partielle, en perspective; d'un évidement d'un instrument excavateur, de tels évide- ments devant être prévus a divers emplacements sur les bras du désagrégateur de drague de la Fig 1; la Fig 3 est une vue en perspective d'une variante d'adaptateur mettant en oeuvre les enseignements de la pré- sente invention; la Fig 4 est une vue partielle en perspective de la partie de montage de la Fig; 2 dans laquelle le mode de réalisation préféré de l'adaptateur est sur le point d'être introduit; la Fig 5 est une vue partielle, en élévation, avec coupe partielle, d'une dent assemblée montée sur le désa- grégateur-; la Fig 6 est une vue en coupe, prise suivant la ligne 6-6 de la Fig 5; la Fig 7 est une vue en coupe, prise suivant la ligne 7-7 de la Fig 5; et - la Fig 8 est une autre vue partielle, en coupe, d'une dent assemblée mais prise à angle droit de celle re- présentée sur la Fig 5, c'est-à-dire une vue de dessus par rapport à une vue de côté. Dans l'exemple donné à titre d'illustration et sur la Fig 1 à laquelle on se référera tout d'abord, la référence générale 10 désigne un désagrégateur de drague qui, con- formément à la pratique courante est équipé de plusieurs bras Il en spirale, chaque bras portant une serie de dents 12 Comme représenté, le désagrégateur 10 comporte cinq bras ll et chaque bras est muni de sept dents 12 On com- prendra que des constructions différentes de désagrégateurs peuvent comporter un plus grand nombre ou un plus petit nombre de bras et des nombres variables de dents sur cha- que bras, selon le type particulier de réalisation. Comme on peut le voir en considérant la partie infé- rieure gauche de la Fig 1, chaque dent 12 comporte un adap- tateur 13 fixé au bras de manière amovible par montage dans un alvéole 14 qui fait partie intégrante du bras. L'adaptateur 13 est muni d'un nez 15 conçu pour être reçu dans l'alvéole 16 (voir la Fig 5) de la pointe 17 On trouvera d'autres détails relatifs au mode de réalisation préféré du mécanisme de verrouillage utilisé-pour assujet- tir la pointe dans le brevet des EUA No 4 335 532 dont la Demanderesse est cotitulaire. Sur la Fig 2 à laquelle on se référera maintenant, on a représenté une vue à plus grande échelle du bras Il du désagrégateur Pour permettre de positionner chaque adaptateur 13, le bras -est muni de plusieurs ouvertures dont une a été désignée par la référence 14 sur la Fig 2 (voir également la Fig 4) L'adaptateur 13 de la Fig 4, qui comporte une tige polygonale 18 est la version préfé- rée Par contre, dans certains cas, on peut utiliser l'a- daptateur 113 de la Fig 3 qui est équipé d'une tige cylin- drique 118. On comprendra mieux les détails de la structure de l'invention et son'mode d'utilisation qui constitue le pro- cédé de l'invention en examinant la Fig 5; Sur la Fig 5, la partie du bras 11 est, à nouveau, représentée partiellement Ici, on comprendra que l'inven- tion n'est pas limitée aux désagrégateurs de drague et ana- loguès mais peut être utilisée avantageusement avec une grande diversité d'instruments excavateurs ou de terrasse- ment Cependant, l'invention est plus particulièrement a- vantageuse dans son emploi en combinaison avec un désagré- gateur de drague du fait de la nécessité d'orienter les organes excavateurs, à savoir les dents 12, dans une grande diversité de positions. Sur la Fig 5, l'évidement ou alvéole a, à nouveau, été désigné par la référence 14 et on voit qu'il est orien- té vers l'extérieur Au voisinage immédiat des extrémités extérieures de l'évidement 14, la paroi 19 de l'évidement est façonnée pour former une zone sphérique, c'est-à-dire une forme définie en faisant passer des plans parallèles espacés l'un de l'autre à travers une sphère, parallèle- ment à son équateur A l'intérieur par rapport à la paroi 19 formant une zone sphérique, l'évidement 14 est délimité par une paroi approximativement tronconique 20 Enfin, le sommet ou fond de l'évidement 14 est formé par une paroi intérieure 21 qui forme un segment de sphère Des segments de sphère ont déjà été utilisés sur des surfaces d'appui de dents excavatrices, comme on peut le voir en se repor- tant au brevet des EUA No 3 012 346, dont la Demanderesse est cotitulaire. La partie de queue 22 de l'adaptateur 13 est montée dans l'évidement 14 On comprendra à ce poin-tque, d'une manière classique, l'adaptateur 13 comporte une extrémité de montage qui comporte la queue 22 et une extrémité de travail 22 a, laquelle porte la pointe 17 Le mode de réali- sation représenté est particulièrement avantageux mais on comprendra que l'on peut utiliser avantageusement diverses extrémités de travail en combinaison avec la mise en oeu- vre de l'invention, à savoir différentes formes de fixa- tion de la pointe remplaçable, des dents pleines, etc La queue 22 (toujours en référence à la Fig 5) com- porte une paroi extérieure 23 formant une zone sphérique qui est agencée de manière à étre en appui contre la partie intérieure 19 formant une zone sphérique de l'évidement 14 A l'arrière de la paroi 23 formant une zone sphérique, c'est-à-dire dans la direction opposée à l'extrémité dée - travail de l'adaptateur 13, la queue 22 se prolonge par la partie de tige 18 de section transversale réduite qui en fait partie intégrante Enfin, la partie d'extrémité de la queue 22, c'est-à-dire l'extrémité de montage, se termine par une paroi d'extrémité 24 laquelle est également un seg- ment de sphère comme la paroi d'extrémité intérieure 21 de l'évidement 14. La partie 18 de la queue a été représentée en coupe sur la Fig 6 et on voit qu'elle a la forme d'un polygone régulier Le polygone représenté a douze côtés et on voit que ceux-ci sont espacés régulièrement vis-a-vis de la pa- roi intérieure 20 de l'élément support 1 l On comprendra que le nombre des côtés de la partie de tige polygonale 18 de la queue peut être différent de celui représenté. Pour l'emploi du dispositif de l'invention, on intro- duit la queue 22 de l'adaptateur 13 dans l'évidement 14 de l'élément support 11 Grâce aux parois en vis-a-vis 19 et 23, on peut faire tourner l'adaptateur 13 autour d'axes longitudinaux et transversaux jusqu'a ce qu'il soit dans la position désirée Dans le mode de réalisation représen- té, le mouvement autour d'axes transversaux est de l'or- dre d'environ 6 de la manière déterminée par la - divergénce vers l'arrière de la paroi tronconique 20. Ensuite, on introduit une matière thermoplastique, sous une forme liquide, par, l'orifice 25 (voir également la Fig 6) de façon à remplir-l'espace 26 de forme générale annulaire situé entre les parois polygo- nales de la partie 18 de la queue et la paroi intérieure tronconique 20 On a trouvé avantageux de préparer préala- blement la surface d'acier de la queue 22 avec de la grais- se, de la vaseline ou autre matière qui crée un film sur la surface de l'acier, Une fois que la matière thermopl as- tique a durci, il est formé un alvéole polygonal dans l'é- videment 14 de sorte que si un repositionnement supplémen- taire s'avère nécessaire pour disposer l'adaptateur 13 dans une position différente, il suffit de le retirer de l'évidement puis de le replacer dans la position correcte, ce repositionnement pouvant s'effectuer par incrément de 300 dans le cas du dodécagone représenté. L'adaptateur 13, immédiatement à l'avant de la queue 22, a avantageusement une forme sphérique dans le prolonge- ment de la paroi sphérique 23 de façon à former une surfa- ce normale à la paroi 27 orientée vers l'avant de l'élément support 11 La jonction des surfaces 23 et 27 est avanta- geusement utilisée pour y former une soudure d'angle 28 simple et bon marché de façon à fixer l'adaptateur en place dans l'évidement 14 La soudure peut être facilement for- mée par un équipement de soudage entièrement automatique du fait que la région de soudure s'étend sur un cercle complet Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser un adaptateur de remplacement, par exemple à la suite de la rupture acci- dentelle de l'élément de nez, on enlève la soudure et on installe rapidement un nouvel adaptateur dans la cavité réceptrice en matière thermoplastique Si l'on désire chan- ger la position de l'adaptateur de façon à optimiser la configuration d'usure de la pointe 17, par exemple au moyen d'avances incrémentielles successives autour de la cavité, on peut facilement enlever la soudure Aussi bien, dans le cas o l'on désirerait utiliser un angle de nez d'adapta- teur différent, on peut chauffer l'élément support Il pour provoquer la fusion de la matière thermoplastique et son expulsion de sorte que le processus de mise en place peut être répété Ain-si, on peut voir qu'il suffit de quelques minutes pour changer un adaptateur alors que la technique existante nécessite le travail d'un opérateur pour posi- tionner l'adaptateur avec une jauge à trousser et souder les branches de l'adaptateur au bras du désagrégateur. Dans le mode de réalisation représenté, la pointe 17 est fixée à l'adaptateur 13 au moyen d'une attache 29 de la forme décrite en plus de détailsdans le brevet des EUA No 4 335 532 précité Par exemple la pointe 17 est équi- pée de languettes 30 s'étendant vers l'arrière (voir les Fig 8 et 1) Ces languettes sont façonnées de manière à recevoir l'attache 29 et, dans le mode de réalisation re- présenté, elles remplissent une autre fonction qui consis- te à retenir l'écran 31 de protection de l'alvéole voir en particulier la Fig 7 On fait glisser l'écran 31 sur le nez 15 de l'adaptateur, qui protège ainsi la soudure d'an- gle 28 formée entre l'adaptateur et la paroi de l'alvéole, il sert également à écarter la matière projetée de la fa- ce supérieure de l'alvéole pour supprimer ou au moins ré- duire considérablement l'usure de la surface extérieure du bras ou autre support de montage dans lequel est for- mé l'alvéole L'écran 31 a une forme essentiellement cir- culaire et il comporte une ouverture centrale 32 (voir la Fig 7) dont la forme correspond à celle du nez de l'adap- tateur immédiatement à l'avant de la queue 22 de l'adap- tateur L'ouverture est formée de façon à présenter des parties-de patte 33 opposées, s'étendant vers l'intérieur, qui sont alignées avec les languettes 30 (voir la Fig 8). De même, dans le mode de réalisation représenté, un joint d'étanchéité torique 34 voir la partie centrale des Fig 5 et 8 est utilisé pour empêcher les fines abra- sives de p-énétrer dans l'alvéole 16 de la pointe Ceci ré- duit considérablement l'usure de la partie de portée entre l'alvéole de la pointe et le nez, accroissant, de ce fait, la durée de vie du nez A cette fin, chacune des languettes est munie, au voisinage de l'alvéole 16, d'une rainure (voir la Fig 8) qui sert à porter commodément le joint toeique 34 pendant l'installation Le reste du joint d'é- tanchéité torique est porté entre la partie en vis-à-vis du nez-et d'un chanfrein 36 formé dans la pointe 17 au voi- sinage de l'arrière de l'alvéole 16 voir la Fig 5 En- suite, le joint d'étanchéité torique est quelque peu défor- mé, d'une configuration circulaire à une configuration ovale ou semiovale, du fait que la pointe vient en appui contre la nervure segmentée 37 de l'adaptateur Cette ner- vure 37, comme expliqué dans le brevet des EUA No 4 335 532, sert, également, à soutenir et à retenir l'attache 29 (voir- la Fig 5). Comme précédemment indiqué, la matière thermoplas- tique non seulement donne une adaptation excellente et sûre entre l'évidement 14 et la queue 22 mais elle sert aussi de milieu de transmission des efforts Son emploi conver- tit les forces de traction et de compression, normalement supportées par la partie 18 de la queue, essentiellement en charges de compression accroissant ainsi considéra- blement la résistance de l'assemblage sans être pénalisé par un accroissement de poids. Par exemple, il n'est pas habituellement possible d'obtenir un ajustage de portée (même avec des pièces îo forgées ou coulées, neuves) à la fois entre les parois 19 et 23 qui forment des zones sphériques et entre les parois 21 et 24 qui forment des segments de sphère Par consé- quent, on coule normalement les parois formant des zones sphériques de façon à produire un ajustage de portée avec un léger jeu entre les parois 24 et 21 qui forment des seg- ments de sphère Cet intervalle (non représenté) est rem- pli par la matière thermoplastique de façon à transmettre les efforts et on a trouvé que la matière utilisée avait la capacité de supporter les efforts de compression. Plus particulièrement, l'emploi des surfaces de por- tée 19 et 23 formant des zones sphériques permet de posi- tionner l'adaptateur 13 par rotation soit autour d'un axe s'étendant longitudinalement (sur 360 ) soit autour d'un axe transversal Ceci assure que l'angle de creusement op- timal est obtenu Ces surfaces de portée 19 et 23 formant des zones sphériques sont avantageusement engendrées autour d'un centre de révolution C situé à l'avant de la partie à section transversale polygonale, à savoir dans le plan de la paroi 27 orientée vers l'avant. Une fois que-l'on a obtenu l'angle désiré du nez qui est normalement fixé, sans y être limité, à l'intérieur d'un déplacement angulaire de plus ou moins 6 , tel que déterminé par la divergence vers l'arrière de la paroi tron- conique 20 on verse de la matière thermoplastique pour remplir la région vide 26. L'ensemble résultant convertit les charges de flexion, de cisaillement et de traction externes essentiellement en charges de compression De ce fait, on obtient des rapports résistance/poids plus élevés et des coûts de fabrication et d'entretien sur le chantier moins élevés, ce qui accroit considérablement les avantages économiques du produit La partie de tige de forme polygonale assure une souplesse de positionnement angulaire supplémentaire en permettant une-rotation indexée pour améliorer la pénétration de la dent et/ou accroître sa durée de vie Le remplacement sur le chantier d'un adaptateur dont le nez est cassé, usé ou déformé peut ainsi être effectué en quelques minutes au lieu de plusieurs heures, avec un moindre endommagement du matériau de base par la chaleur associée au chauffage et au soudage Dans le cas o l'on change la position d'une dent individuelle ou de toutes les dents par rotation au- tour de leurs axes longitudinaux et/ou transversaux pour modifier les caractéristiques de creusement, une chaleur de quelques centaines de degrés appliquée au moyen d'un chalumeau fait fondre très facilement toute la matière ther- moplastique On peut alors établir une nouvelle position de l'adaptateur ou de chacun des adaptateurs de la manière précédemment décrite. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de montage d'un organe excavateur, agencé de manière à pouvoir positionner ledit organe dans diverses positions, comportant une structure support métal- lique ( 11) munie d'un évidement ( 14) dont l'ouverture est orientée vers l'extérieur et un organe excavateur métal- lique ( 13) ayant une extrémité pénétrante et une extrémi- té de montage, l'extrémité de montage comportant une queue ( 22) montée dans l'évidement de la structure support et des moyens ( 28) assemblant la structure support et l'organe excavateur de manière à maintenir ce dernier dans une posi- tion prédéterminée, caractérise en ce que la queue comporte une paroi extérieure ( 23) formant une zone sphérique espa- cée de l'extrémité de montage et une paroi d'extrémité ( 24) située à ladite extrémité de montage, l'évidement compor- tant une partie de paroi intérieure ( 19) positionnée en appui sur la paroi extérieure formant une zone sphérique de la queue, la queue dans sa partie ( 18) située entre la pa- roi extérieure form-ant une zone sphérique et la paroi d'ex- trémité étant es-pacée-( 26) de la paroi ( 20) de l'évide- ment qui fait face à cette partie, et une matière thermo- plastique étant contenue dans l'espace situé entre ladite partie de queue et la paroi intérieure qui lui fait face. 2 Dispositif de montage-selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie précitée ( 18) de la queue a une section transversale polygonale. 3 Dispositif de montage selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la structure support ( 11) est munie d'un orifice ( 25) qui communique avec l'espace précité ( 26) pour permettre l'introduction de la matière thermoplastique. 4 Dispositif de montage selon la revendication-l, ca- ractérisé en ce que la structure support comporte une paroi extérieure ( 27) disposée autour de l'évidement ( 14) et une matière de soudure ( 28) assemblant cette paroi extérieure à la paroi extérieure formant une zone sphérique de l'organe excavateur pour fixer temporairement entre eux la struc- ture support et l'organe excavateur dans une position fi- xe. 5 Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe excavateur est un adapta- teur muni d'un nez ( 15) à son extrémité pénétrante, une pointe ( 17) comportant un alvéole étant montée sur le nez, et en ce qu'un écran ( 31) de forme générale circulaire est interposé entre la pointe et la structure support métalli- que pour protéger les moyens d'assemblage. 6 Dispositif de montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage sont consti- tués par une soudure périmétrale ( 28). 7 Dispositif de montage 'selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe excavateur est un adapta- teur muni d'un nez ( 15) à son extrémité pénétrante, une pointe ( 17) comportant un alvéole étant montée sur le nez, l'alvéole ayant une extrémité ouverte et en ce qu'un joint d'étanchéité déformable ( 34) est positionné dans l'al- véole, au voisinage de son extrémité ouverte, pour coopérer avec l'adaptateur afin d'empêcher la pénétration de matière dans l'alvéole. 8 Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi ( 20) de l'évidement qui fait face à la partie précitée ( 18) de la queue diverge en direction dé l'extrémité de montage pour permettre un mou- vement de rotation limité de l'organe excavateur autour d'un axe transversal à sa longueur. 9 Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémitê de montage comporte une paroi d'extrémité ( 21) formant un segment de sphère. Procédé de-montage de l'organe excavateur de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à in- troduire la queue ( 18) *dans l'évidement ( 14) de façon que les parois ( 19, 23) formant des zones sphériques de la queue et de l'évidement soient disposées face à face et en contact, à orienter l'organe excavateur dans une posi- tion prédéterminée, à fixer temporairement l'organe exca- vateur à la structure support et à introduire une matière thermoplastique liquide dans l'espace ( 26) situé entre la queue et l'évidement, puis à solidifier la matière thermo- plastique.