Brevet FR2568934A1 — publié le 19860214

L'invention concerne une fixation d'un cylindre ou rouleau de coupe monté sur la tôle de recouvrement de la tête de forage, en particulier d'un engin de creusement de tunnels, qui permet le montage et le démontage du rouleau de coupe depuis l'intérieur de l'engin, la fixation étant constituée essentiellement d'une caisse soudée à la tôle de recouvrement, comprenant des paliers de support pour les tronçons d'axe du rouleau de coupe et une ouverture par la- quelle le rouleau de coupe fait partiellement saillie au- dessus de la surface de la tôle de recouvrement. L'invention concerne des têtes de forage dont les rouleaux de coupe découpent des formations géologiques par forage de trous de grand diamètre sous la terre. De préfé- rence, l'invention est utilisée pour des engins de creuse- ment en section complète qui servent au creusement de gale- ries et de tunnels. La tôle de recouvrement sert à la trans- mission de l'énergie cinétique de rotation ou d'avance au moyen de laquelle les rouleaux de coupe avancent en rou - lant sur la sole du trou foré ou sur le front de taille.Les rouleaux de coupe sont répartis individuellement ou par groupes sur la totalité de la surface de la tôle de recou- vrement de la tête de forage, par exemple d'un engin de creusement de tunnels, de manière que, lorsque la tête de forage tourne, la formation qu'elle rencontre soit réduite en menus fragments par la pression qu'elle exerce sur la ré- gion terreuse ou rocheuse à forer; les menus de forage sont évacués dans le sens inverse de l'avance. Sur les côtés de la tôle de recouvrement sont disposés les rouleaux dits de calibrage qui permettent de conserver le diamètre désiré pour le trou foré. Les fixations connues sont constituées de manière que le montage et le démontage des rouleaux de couppe ne puis- sent être réalisés que de l'extérieur. Il faut alors rame- ner la tête de forage en arrière sur environ 800mm de ma- nière à constituer un espace libre entre la tête de fora- ge et le front de taille. Le monteur se met dans cet espa- ce en passant par une ouverture pratiquée dans la tôle de recouvrement et change alors les rouleaux usés. Ce travail, 2 2568934 qui s'effectue dans un espace non soutenu et non protégé, est dangereux et, en outre, très fatigant du fait que les rouleaux pèsent environ 100 kg. Comme la fixation est orientée en direction de l'abattage, des menus de forage et des blocs de pierre se mettent naturellement dans le mécanisme, ce qui fait que le démontage des rouleaux usés est encore plus difficile. C'est pourquoi on a propose, selon l'état de la technique, de disposer les fixations sur la tôle de recou- vrement de manière que le monteur puisse remplacer les rou- leaux à partir de l'intérieur de la tête de forage. Mais une fixation de ce type exige que les tronçons d'arbre des rouleaux soient soutenus vers l'arrière pour résister à la pression formidable du forage. On connaît des fixations dans lesquelles les rouleaux comprennent des tronçons d'axe de section rectangulaire qui sont enfoncés dans des fentes prévues dans l'élément de réception d'axe. On fait ensuite tourner les tronçons d'axe sur 900 dans les rainures cor- respondantes. On connaît, en outre, une fixation o les tronçons d'axe sont également enfoncés dans des fentes pré- vues dans l'élément de réception d'axe. Quand cette opéra- tion est terminée, il faut faire tourner les rouleaux de coupe radialement sur environ 90 . Puis on fait revenir les rouleaux de coupe dans le logement d'axe pour réaliser le vissage dans la position de montage correcte. Le montage et le démontage décrits ci-dessus doivent être réalisés dans la région de la fixation des rouleaux de coupe o la place disponible est très réduite. Les deux solutions connues présentent, en outre, l'inconvénient que l'introduction et la fixation subséquente par rotation soit de l'axe, soit de l'ensemble du rouleau, est extrêmement difficile, deman- de beaucoup de temps et n'est guère possible sans autres auxiliaires. Les tronçons d'axe situés à l'extérieur cons- tituent également un inconvénient dans ces solutions déjà connues. Ils se salissent pendant le forage, ce qui fait que des salissures peuvent également parvenir entre eux et les logements d'axe pendant le montage et qu'un serrage précis des vis n'est plus assuré. Il est possible que les 3 2568934 liaisons par vis se bloquent. Un autre inconvénient vient de la forme désavantageuse de la section des tronçons d'axe en direction de la charge principale et du danger de ruptu- re qui lui est lié. C'est pourquoi l'invention a pour but de proposer une fixation du type spécifié ci-dessus qui simplifie le montage et le démontage des rouleaux de coupe et qui rend la fixation de ces rouleaux de coupe pJus fiable. L'invention résout ce problème grâce à une fixation qui se caractérise principalement en ce que les paliers de support sont munis de canalisations de réception, ouvertes en direction du côté interne de l'engin de creusement et dont le profil correspond au profil des tronçons d'axe, et en ce que le rouleau de coupe est fixé dans les canalisa- tions de réception par des coins qui sont introduits dans des rainures de guidage prévues dans les paliers de support et maintenus chacun dans sa position de serrage par des vis. L'avantage est que le rouleau n'est aligné qu'une fois et est ensuite enfoncé en ligne droite dans lescana- lisations de réception des paliers de support. Le montage peut être réalisé sans autre rotation pendant la mise en place ou le remplacement. Les coins agissent alors comme des verrous qui peuvent supporter les énormes forces de pression du fait de leur section qui a.une forme avantageu- se. Le logement de l'axe est également très bien protégé contre l'usure et les salissures pendant le forage du fait qu'il est totalement fermé en direction du front de taille. Il est possible, si les rouleaux de coupe deviennent un peu lâches dans leur fixation pendant le forage, d'enfoncer le coin plus avant dans son dispositif de guidage par serrage de la vis, et ce coin s'applique alors à nouveau fermement contre les tronçons d'axe et les presse dans la canalisa- tion de réception du palier de support. Alors qu'avec les solutions déjà connues en forage l'ensemble des forces doit être supporté par les tronçons d'axe des rouleaux de cou- pe, qui peuvent donc être facilement détruits et ce qui con- duit au remplacement de l'ensemble du rouleau, un avantage de l'invention est que les forces de pression sont répar- ties sur lecoin par l'intermédiaire des tronçons d'axe.Si 4 2568934 le coin vient à être détruit, il est facile de le rempla- cer alors qu'on peut continuer à utiliser le rouleau de coupe. Selon un mode de réalisation avantageux, le rouleau peut être préalablement fixé dans les canalisations de ré- ception avant le serrage au moyen des coins. On peut obte- nir ce résultat par exemple au moyen de deux vis. La fixa- tion préalable assure que des rouleaux dont le poids peut atteindre 100 kg restent dans la position désirée dans la canalisation de réception des paliers de support jusqu'à ce que les coins aient été enfoncés dans leur position de précontrainte par les vis de serrage. Lorsque l'ouverture pour les rouleaux est constituée dans la tôle de recouvrement de manière qu'un interstice étroit subsiste entre rouleau et tôle de recouvrement, il est impossible que des déchets grossiers provenant du fora- ge pénètrent à l'intérieur de la tête de forage. Si l'interstice compris entre le rouleau et la tôle de recouvrement est muni d'un élément d'étanchéité, par exemple en "Vulcolan", la pénétration de la poussière dans la tête de forage est alors fortement limitée. En outre, une tête de forage fermée de ce type forme une barrière s'opposant à la pénétration de la boue. L'invention prévoit, en outre, que les paliers de support des rouleaux de coupe disposés latéralement sur la tête de forage, dits rouleaux de calibrage, sont guidés de façon mobile dans un-dispositif de guidage coulissant d'une seconde caisse, radialement par rapport à la direction du creusement, et peuvent être fixés dans leurs positions res- pectives. Il est donc possible de compenser dans certaines limites la diminution de la section du forage provoquée par l'usure des rouleaux de calibrage en déplaçant la fixation vers l'extérieur et en la fixant dans cette nouvelle posi- tion. L'invention va maintenant être expliquée plus en dé- tail dans ce qui suit, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une vue en coupe d'une fixation, 2568934 Fig. 2 est une vue de dessus de la fixation dans la- quelle est introduit un rouleau représenté en traits tire- tés, Fig. 3 est une vue en coupe de la fixation, transver- salement à la direction de la rotation du rouleau, par exem- ple d'un rouleau de calibrage. La tôle de recouvrement d'une tête de forage qui est représentée découpée est indiquée par la référence 1. Dans la tôle de recouvrement 1 est prévue une ouverture 2 dont le bord 3 a une section en gradin. Sur le bord en gradin 3 repose une caisse 5 par l'intermédiaire d'un épaulement 4. La caisse 5 est soudée à la tôle de recouvrement 1. La cais- se 5 comprend, sur son côté supérieur, une ouverture 7 par laquelle le rouleau de coupe 6 fait saillie au-dessus de la tôle de recouvrement 1 et dont le pourtour est adapté au pourtour du rouleau 6 de manière que ne subsiste qu'un étroit interstice. Le rouleau de coupe 6 tourne autour d'un axe dont les tronçons d'axe 8 et 9 sont montés dans des ca- nalisations de réception prévues dans la caisse 5 et qui présentent la même section sensiblement triangulaire que les tronçons d'axe 8,9. Dans la caisse 5 sont prévues, dans le sens de la rotation du rouleau de coupe 6, des rainures de guidage 12 et 13 dans chacune desquelles est introduit un coin 14, 15 qui, à l'aide de vis de serrage 16 et 17 sont tirés sous les tronçons d'axe 8 et 9 et maintiennent ainsi fermement le rouleau de coupe dans les canalisations de réception 10 et 11. Dans ce mode de réalisation, on pré- voit d'autres vis 18 pour le démontage des coins, qui sou- lagent les coins 14 et 15 de leur précontrainte lorsque les vis de serrage 16 et 17 sont dévissées. Sur la Fig. 3 est représenté un rouleau de coupe constitué sous la forme d'un rouleau de calibrage. Pour compenser la diminution de sec- tion du perçage provoqué par l'usure de ces rouleaux, ou pour réaliser une surcoupe, les rouleaux 6 ainsi que la cais- se 5 sont montés de façon radialement mobile par rapport à la direction du forage dans un guide de coulissement non représenté. Le guide de coulissement est disposé dans une autre caisse dont la dimension est plus longue, dans la di- 6 2568934 rection du déplacement, que la caisse 5. Pour fixer la cais- se 5 dans la seconde caisse, on prévoit, entre la caisse 5 et la seconde caisse, des empilements de tôle dont on peut modifier l'épaisseur en fonction de l'usure du rouleau 6. Pour réaliser un déplacement latéral, on retire de l'empi- lement de tôle, du côté de la paroi du trou foré, de trois à quatre tôles par exemple, on déplace le rouleau 6 et on ajoute des tôles à l'empilement de tôle qui se trouve sur le côté du rouleau 6 situé à l'opposé de la paroi du trou de forage. Pour monter le rouleau de coupe 6, on l'aligne, on le pousse en ligne droite dans les canalisations de récep- tion 10 et 11 des paliers de support et on l'y fixe de fa- çon provisoire au moyen de vis non représentées. Puis on tire le coin 14, 15 dans ses rainures de guidage 12, 13, depuis la position représentée en tiretés à la Fig. 1 et à l'aide de la vis de serrage 16, sous les tronçons d'axe 8, 9 et il agit à la manière d'un verrou pouvant absorber, grâce à sa section de forme avantageuse, les énormes for- ces de pression. 7 2568934 REVENDICATIONS 1. Fixation pour un rouleau de coupe monté sur la tôle de recouvrement de la tête de forage, en particulier d'un engin de creusement de tunnels, qui permet le monta- ge et le démontage du rouleau de coupe depuis l'intérieur de l'engin, la fixation étant constituée essentiellement d'une caisse soudée à la tôle de recouvrement, comprenant des paliers de support pour les tronçons d'axe du rouleau de coupe et une ouverture par laquelle le rouleau de cou- pe fait partiellement saillie au-dessus de la surface de la tôle de recouvrement, caractérisée en ce que les paliers de support sont munis de canalisations de réception (10, 11), ouvertes en direction du côté interne de l'engin de creusement et dont le profil correspond au profil des tron- çons d'axe (8,9), et en ce que le rouleau de coupe (6) est fixé dans les canalisations de réception (10, 11) par des coins (14, 15) qui sont introduits dans des rainures de guidage (12, 13) prévues dans les paliers de support et maintenus chacun dans sa position de serrage par des vis (16, 17). 2. Fixation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rouleau de coupe (6) peut être fixé provisoi- rement dans les canalisations de réception (10, 11) avant d'être serré au moyen des coins (14, 15). -.3. Fixation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (16) destinée au rouleau de coupe (6) est constituée dans la tôle de recouvrement (5) de ma- nière que subsiste un étroit interstice entre le rouleau de coupe (6) et la tôle de recouvrement (5). 4. Fixation selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que l'interstice entre le rouleau de coupe (6) et la tôle de recouvrement (5) est muni d'un élément d'étanchéité. 5. Fixation selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que les paliers de sup- port destinés aux rouleaux de coupe (6) disposés latérale- ment sur la tête de forage, dénommés rouleaux de calibra- ge, sont guidés de façon mobile radialement par rapport 8 '2568934 à la direction du creusement dans le guide de coulissement d'une seconde caisse, et en ce qu'ils peuvent être fixés dans leurs positions respectives.