Brevet FR2546227A1 — publié le 19841123

La présente invention concerne le génie civil ou le bâtiment et a notamment pour objet un dispositif pour le percement de trous dans le sol. Le dispositif peut trouver des applications, par exemple, pour le percement de trous dans le sol pour la pose de canalisations souterraines sans creusement de tranchées. L'expérience de l'utilisation des dispositifs automo- teurs à percussion pour lepercement de trous dans le sol a montré leur haute efficacité et leur commodité d'emploi. D'autre part, il a été établi que la fiabilité du dis- positif et la précision du percement des trous dépend notablement des propriétés du sol à percer Ainsi, dans le cas d'un sol d'une grande hétérogénéité, ou en cas de présence dans le sol de vides et d'inclusions étran- gères (grosses pierres), de restes de structures de génie civil, il peut se produire, lors du percement, des flexions du fut du dispositif et des incurvations du trou obtenu Les fortes flexions du fût du dispositif de percement peuvent provoquer des pannes, dues au coincement du frappeur dans le fût. On connaît un dispositif pour le percement de trous dans le sol (certificat d'auteur URSS no 658224, publié en 1979), comprenant une tige de forage, une partie cylindrique de calibrage, une partie conique avant et une douille conique nervurée disposée entre la partie de calibrage et la partie avant La partie avant est séparée de la douille conique par la partie cylindrique La réalisation du dispositif avec deux surfaces coniques axialement espacées a le même effet que sa réalisation avec une seule partie conique de diamètre maximal égal au diamètre maximal de la douille conique nervurée, c'est-à-dire que l'on peut considérer qu'un tel dispositif n'a qu'une seule partie conique qui, lorsque sa partie de tête rencontre un obstacle, s'écarte de l'axe de percement, de sorte que le trou obtenu est curviligne. On connaît aussi un dispositif pour le percement de trous dans le sol (brevet Etats-Unis d'Amérique no 4 144 941, publié le 20 mars 1979), comprenant un fût cylindrique, un frappeur placé dans ce fût de façon qu'il puisse porter des coups sur la partie avant dudit fût, et un mécanisme de distribution d'air La partie avant du fût a un diamètre plus grand que celui du reste du fût. Ce dispositif est caractérisé par la surface rela- tivement réduite de contact des parois du fût avec le sol, ce qui se traduit par une diminution des forces s'opposant au recul du fût lors de l'accélération du frappeur et, par conséquent, par un abaissement de la vitesse de percement, et même par un arrêt du déplacement du fût, surtout dans les sols peu compacts et humides En outre, la partie renflée du fût diminue l'énergie du coup par unité de surface du trou en cours de percement, c'est-à-dire qu'en définitive elle abaisse la vitesse de percement. De plus, la présence d'un renflement sur la partie avant du corps accroît la masse du fût, ce qui se traduit par une diminution de l'efficacité de transmission du coup au sol et, par conséquent, par un abaissement de la vitesse de percement. La petite longueur de la partie renflée du fût destinée à entrer en contact avec le sol n'assure pas la stabilité voulue de la direction de déplacement du dispositif dans le sol, surtout quand la partie renflée conique rencontre un obstacle, par exemple un bloc de pierre. On connaît en outre un dispositif pour le percement de trous dans le sol (brevet Etats-Unis d'Amérique N O 4 132 277, publié le 02 01 79), comprenant un fût cylindrique, un frappeur placé dans ce fût de façon qu'il puisse porter des coups sur sa partie avant, et un mécanisme de distri- bution d'air. Ce dispositif est caractérisé par une valeur relati- vement faible de l'épaisseur de paroi du fût, ce qui est favorable du point de vue de l'obtention d'une énergie maximale du coup du dispositif et d'une efficacité maximale de la transmission des coups- au sol (grâce à la faible masse du fût). Le dispositif est aussi caractérisé par une valeur suffisamment grande de la longueur de son fût, ce qui contribue à l'accroissement de la précision du percement. Toutefois, dans le cas d'un fût iong et d'une faible épaisseur de parois, il peut se produire des flexions du fût quand le trou est percé dans des sols hétérogènes ou comportant des vides et des inclusions étrangères, ce qui a pour effet d'écarter le dispositif de la direction de percement prescrite. Des flexions sensibles du fût peuvent provoquer des pannes dues au coincement du frappeur dans le fût. On s'est donc proposé de perfectionner la conception du fût du dispositif pour le percement de trous dans le sol, de façon telle que la rigidité du fût lui-même soit plus grande et que les efforts fléchissants transversaux exercés sur le fût par le sol soient plus faibles, ce qui : permettrait d'élever la précision du percement des trous et supprimerait les pannes du dispositif. Ce problème est résolu du fait que le dispositif pour le percement de trous dans le sol, du type comprenant un fût, un frappeur placé dans ce fût de façon qu'il puisse porter des coups sur la partie avant du fût, et un mécanisme de distribution d'air, est caractérisé,d'après l'invention, en ce que ledit fût comporte sur une partie de sa surface extérieure, du côté de sa partie avant, des saillies et des creux longitudinaux, le diamètre de la partie lisse du fût étant plus grand que le diamètre de la circonférence passant par les fonds desdits creux, et plus petit que le diamètre de la circonférence passant par les sommets desdites saillies. Il est souhaitable que l'aire de section droite de la partie lisse du fût soit sensiblement égale à l'air de section droite de la partie du fût pourvue desdits creux et saillies. Il est avantageux que la partie du fût comportant lesdits creux et saillies soit réalisée sous la forme d'un embout, fourreau ou analogue amovible. Le dispositif pour le percement de trous dans le sol, conforme à l'invention, est fiable, de conception et de fabrication simples. La réalisation de saillies-et de creux longitudinaux sur la partie avant du fût permet d'accroître la rigidité du fût sans augmenter sa masse, ce qui, lorsqu'on a affaire à des sols hétérogènes, contribue à l'accroissement de la précision du percement et à la suppression des pannes du dispositif, sans diminution de l'énergie du coup transmis par le fût au sol. La réalisation du fût conformément à l'invention contribue aussi à la diminution des efforts transversaux exercés sur le fût par un sol hétérogène, grâce au fait que les parties avant des saillies détruisent partiellement les obstacles rencontrés dans le sol et les écartent partiellement des parois de la partie arrière du fût, qui n'effectue ainsi que le calibrage définitif du trou, en déplaçant la terre des creux dans les rainures du sol formées par les saillies. La réalisation du fût conformément à l'invention contribue en outre à la conservation de la force de frottement nécessaire entre le fût et le sol, ce qui ex- clut le glissement du fût dans le sol sous l'action des forces de recul engendrées lors de l'accélération du frappeur, et, en définitive, permet de conserver la vites- se de percement. Le fait que l'aire de section droite de la partie lisse du fût soit sensiblement égale à celle du fût à l'endroit o se trouvent les saillies et les creux, accroit la fiabilité du dispositif sans abaisser la vitesse de percement, car le volume du sol déformé et le diamètre du trou percé restent inchangés. La réalisation de la partie profilée avant du fût sous la forme d'un fourreau amovible permet de changer la géométrie de ladite partie avanttout en ne modifiant pas le reste du fût Le remplacement du fourreau peut aussi être nécessaire quand les saillies sont usées. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec référence au dessin unique annexé dans lequel la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif pour le percement de trous dans le sol, confor- me à l'invention (coupe longitudinale partielle); la figure 2 représente une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; la figure 3 représente la partie avant du fût du dispositif, réalisée sous-la-forme d'un fourreau amovib- le (coupe longitudinale). Le dispositif pour le percement de trous dans le sol comprend un fût cylindrique 1 (figures 1, 2) un frap- peur 2 placé dans le fût 1, et un mécanisme 3 de distribution d'air Sur la partie avant 4 du fût 1 sont réalisés des creux longitudinaux 5 et des saillies longitudinales 6 dont les faces avant sont désignées en 7. Le diamètre de la partie lisse du fût 1 est plus grand que celui de la circonférence passant par les fonds des creux 5, et plus petit que celui de la cir- conférence passant par les sommets des saillies 6. L'aire de section droite de la partie lisse du fût 1 est sensiblement égale à l'aire de section droite de la zone de la partie avant 4 du fût 1 pourvue des creux 5 et des saillies 6 Le frappeur 2 est placé dans le fût 1 de façon qu'il puisse porter des coups sur la partie avant 4 du fût 1 lors de son mouvement commandé par le mécanisme 3 de distribution d'air. La figure 3 représente une variante de réalisation de la partie avant 4 du fût, dans laquelle cette dernière porte un embout, fourreau ou analogue à alésage conique, sur la surface extérieure duquel sont réalisés les creux 5 et 25462 Z? les saillies 6. Le dispositif pour le percement de trous dans le sol fonctionne de la façon suivante. Sous l'action de l'air comprimé admis au mécanisme 3 de distribution d'air, le frappeur 2 effectue dans le fût 1 un mouvement rectiligne alternatif et porte des coups sur la partie avant 4 (plus précisément sur la face inté- rieure avant du fût 1),en l'enfonçant ainsi dans le sol. Les forces de recul apparaissant lors de l'accélération du frappeur 2 et agissant sur le fut 1 sont amorties par les forces de frottement entre la surface extérieur du fût 1 et les parois du trou en cours de percement dans le sol. Sous l'action des coups ainsi portés, le fût 1 et tout le dispositif avancent dans le sol, en l'écartant radiale- ment et en laissant derrière eux le trou à obtenir. Lors de la progression de la partie avant 4 du fût 1, les saillies 6 forment dans le sol des creux (rainures), et les creux 5 y forment des saillies La partie arrière lisse du fût 1 calibre le trou, en déplaçant la terre des creux 5 du fût 1 dans les rainures formées dans le sol par les saillies 6 du fût 1. Lorsque le dispositif rencontre dans le sol des inclusions étrangères (par exemple de grosses pierres), les faces avant 7 des saillies 6 détruisent partielle- ment ces inclusions et les écartent en partie radialement, en les éloignant ainsi de l'axe du dispositif, de sorte que la partie lisse du fût 1 ne subit pas l'action de ces inclusions et le fût 1 du dispositif n'est pas soumis à des efforts fléchissants. Dans le cas o l'on sait que le sol est homogène et sans inclusions, il est avantageux de diminuer la hauteur des saillies Pour cela, on désaccouple la partie avant 4 (figure 3) d'avec la partie restante du fût 1 suivant la surface conique, et on la remplace par un autre fourreau à saillies 6 plus basses. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Dispositif pour le percement de trous dans le sol, du type comprenant un fût cylindrique ( 1), un frappeur ( 2) placé dans ce fût de façon qu'il puisse porter des coups sur la partie avant ( 4) de celui-ci, et un mécanisme ( 3) de distribution d'air, caractérisé en ce que le fût ( 1) comporte sur une partie de sa surface extérieure, du côté de sa partie avant ( 4), des creux ( 5) et des saillies ( 6) longitudinaux, le diamètre de la partie cylindrique lisse du fût ( 1) étant plus grand que le diamètre de la circonfé- rence passant par les fonds des creux ( 5), et plus petit que le diamètre de la circonférence passant par les sommets des saillies ( 6). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire de section droite de la partie cylindrique lisse du fût ( 1) est sensiblement égale à l'aire de section droite de la zone du fût ( 1) pourvue des creux ( 5) et des saillies ( 6). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie du fût ( 1) pourvue des creux ( 5) et des saillies ( 6) est réalisée sous la forme d'un emboutfourreau ou analogue ( 8) amovible.