Brevet FR2578876A1 — publié le 19860919

La présente invention concerne une excavatrice de tranchée et plus précisément une telle excavatrice qui peut creuser une tranchée de section rectangulaire convenant à un mur enterré à diaphragme. Les murs enterrés à diaphragmessont maintenant uti- lisés comme structures enterrées qui remplacent les cais- sons, les fondations rigides destinées à des bâtiments à plusieurs étages et aux bâtiments analogues à des tours, les réservoirs enterrés et analogues. Lors de la formation d'un tel mur enterré à diaphragme, une excavatrice de tranchée est d'abord utilisée afin qu'elle creuse une tranchée de forme analogue à celle du mur, dans le sol, la tranchée étant remplie d'un agent stabilisant tel qu'une eau contenant une boue de bentonite ou analogue, pendant le creusement. Ensuite, les armatures sont descendues dans la tranchée creusée et du béton est coulé dans la tranchée à partir du sol afin qu'un mur à "un élément" soit formé. Ensuite, plusieurs murs à éléments sont raccordés les uns aux autres afin qu'ils forment un mur continu dans le sol. Ce mur continu est appelé mur à diaphragme. Habituellement, on a proposé divers types d'exca- vatrices de tranchéespouvant être utilisées pour le creu- sement lors de la fabrication de tels murs enterrés à diaphragmes. Par exemple, dans un type d'excavatrice classique de tranchée, plusieurs arbres verticaux sont pla- cés parallèlement les uns aux autres et, aux extrémités inférieures des arbres verticaux, des organes de coupe sont disposés en alternance de manière qu'ils se recouvrent, si bien que des tranchées peuvent être creusées. Cependant, les excavatrices classiques de tranchées de ce type qui ont des arbres rotatifs verticaux précités présentent des inconvénients car les deux extrémités de chaque tranchée sont formées en arc de cercle puisque les organes de coupe tournent dans un plan horizontal. En conséquence, on con- naît un système de construction de mur enterré à diaphragme n'ayant pas de tuyauteries de blocage et dans lequel, après durcissement du béton, pendant le creusement de la face d'extrémité d'une fondation de béton formée antérieurement, une tranchée adjacente est creusée. L'excavatrice de tranchée du type classique précité, lorsqu'elle est utilisée pour la réalisation d'un tel système, présente un autre inconvénient car elle ne permet pas un creusement précis de la tranchée avec la configuration et la position prédé- terminées étant donné que les mouvements de rotation des organes de coupe dans leurs plans horizontaux provo- quent un déplacement du châssis de l'excavatrice. Comme l'indique la description qui précède, l'excavatrice classique de tranchée ayant des arbres rota- tifs verticaux ne peut pas creuser une tranchée de section rectangulaire. Ainsi, on a proposé, pour l'élimination des inconvénients de l'excavatrice classique précitée, l'utilisa- tion d'un autre type d'excavatrice de tranchée ayant des arbres rotatifs horizontaux et des organes de coupe fixés aux deux extrémités de chaque arbre rotatif horizon- tal. Ce dernier type d'excavatrice est par exemple décrit dans le modèle d'utilité japonais n 2242 de 1975 et dans le brevet japonais n 4692 de 1981. Cependant, les excavatrices de tranchées décrites dans ces documents posent aussi certains problèmes. Ainsi, dans ces excava- trices, une partie correspondant à un espace formé entre deux tambours de coupe placés aux deux extrémités de chaque arbre horizontal rotatif, n'est pas creusée, et présente une résistance pendant l'excavation. De plus, des canaux d'aspiration en sens inverses sont formés dans les parties supérieures des tambours de découpe et rendent difficile l'enlèvement de la terre creusée et laissant des boues au fond de la tranchée. Ceci est dû au fait que, comme les deux tambours de coupe sont placés des deux côtés d'un organe de support de chaque arbre horizontal rotatif et en conséquence comme une transmission destinée à faire tourner l'arbre horizontal rotatif doit être placée au centre afin que l'arbre tourne, les deux tambours doivent être séparés d'une distance au moins égale à l'espace occupé par l'organe de support afin que celui-ci et les tambours ne puissent pas se gêner. Lorsque la distance entre les tambours de coupe est réduite afin que la partie qui n'est pas creusée soit réduite, l'espace laissé pour le passage de la trans- mission est réduit en conséquence si bien que l'énergie transmise n'est pas suffisante et la résistance mécanique de l'organe de support diminue aussi. Au contraire, les deux organes de coupe -doivent être séparés l'un de l'autre par une distance qui permet une transmission suffisante d'énergie, si bien que la partie non creusée augmente en conséquence. Cette partie non creusée non seulement cons- titue un obstacle pour un creusement régulier de la tranchée mais réduit aussi le rendement d'enlèvement de la terre creusée puisque les canaux d'aspiration en sens inverses sont placés aux parties supérieures des tambours de coupe. En conséquence, les boues peuvent rester au fond de la tranchée et ont un effet nuisible sur la résistance méca- nique du mur enterré à diaphragme lui-même. De plus, dans de telles excavatrices de tranchées, l'espace disponible pour le logement de l'organe de support est très limité si bien que sa résistance mécanique est réduite. En consé- quence, ces excavatrices ne conviennent pas au creusement de tranchées destinées à des murs épais (par exemple ayant une épaisseur de 1,5 à 3,2 m) qui nécessitent une grande puissance de creusement. L'invention concerne- l'élimination des inconvé- nients des excavatrices de tranchées de type connu. Elle concerne essentiellement une telle excavatrice qui peut former une tranchée destinée à un mur enterré à diaphragme, ne comprenant pas de parties non creusées et ayant une résistance mécanique convenable. Plus précisément, l'invention concerne une excava- trice de tranchée qui comporte un corps qui peut être suspendu, deux tambours de coupe placés coaxialement à la partie inférieure du corps de l'excavatrice, à un inter- valle prédéterminé, et ayant chacun un arbre rotatif hori- zontal, un organe annulaire de coupe placé entre les deux tambours, et une source d'entraînement en rotation des deux tambours et de l'organe circulaire de coupe, caracté- risée en ce que les deux tambours et l'organe circulaire de coupe placé entre eux forment un ensemble, et plusieurs ensembles sont disposés parallèlement les uns aux autres à la partie inférieure du corps de l'excavatrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation frontale d'un premier mode de réalisation d'appareil selon l'invention; la figure 2 est une coupe de l'appareil de la figure 1, suivant la ligne A-A; la figure 3 est un schéma montrant la configura- tion d'une tranchée creusée avec l'excavatrice selon l'invention; la figure 4 est une élévation frontale représen- tant la construction générale d'un second mode de réalisa- tion de l'invention; la figure 5 est une élévation frontale représen- tant un autre exemple d'arrangement d'organes annulaires de coupe utilisés dans l'excavatrice selon l'invention; et la figure 6 est une coupe d'un autre mécanisme de transmission d'énergie selon l'invention. La figure 1 représente un corps 10 d'excavatrice réalisé de manière qu'elle puisse être suspendue à partir du sol par des câbles 12. Le corps 10 de l'excavatrice a, à ses faces avant et latérale, plusieurs guides 14 disposés verticalement et porte aussi une source 16 d'entraînement en rotation telle qu'un moteur électrique, hydraulique ou analogue. La source 16 d'entraînement en rotation peut être un moteur électrique étanche ou analogue qui peut être utilisé sous l'eau. Comme l'indique la figure 2, le corps 10 de l'excavatrice a, à sa partie inférieure, une transmission 18 sur laquelle sont articulés des arbres rotatifs horizon- taux 20. Des organes de coupe analogues à des tambours 22 (appelés tambours de coupe dans la suite du présent mémoire) sont fixés aux arbres rotatifs horizontaux 20. Le tambour 22 a une dimension telle que la transmission 18 peut être logée à l'intérieur. Le tambour 22 a plusieurs bords de coupe 24 à sa surface périphérique externe. Les deux tambours 22 sont à une distance prédéterminée l'un de l'autre comme l'indique la figure 2. Une transmission 18A est placée dans l'espace formé au-dessus des tambours et entre eux et est destinée à relier la transmission 18 à une autre transmission placée sur le côté du corps de l'excavatrice, comme décrit dans la suite du présent mé- moire. La transmission 18 est articulée sur un arbre rotatif horizontal 28 d'un organe annulaire de coupe 26. Comme les tambours 22, l'organe 26 a des bords de coupe 27 à sa périphérie externe. L'organe annulaire 26 a un diamètre inférieur à celui du tambour 22 et son axe central 28 est excentré par rapport à celui du tambour. En d'autres termes, comme l'indique la figure 1, l'organe annulaire 26 de coupe a son arbre rotatif horizontal 28 qui est excen- tré de manière que les faces latérale et inférieure du tambour 22 se trouvent pratiquement au niveau des faces latérale et inférieure de l'organe annulaire 26 de coupe, respectivement. Comme l'indique la figure 2, une transmission 30 est placée au-dessus de la transmission 18A, sur le côté du corps 10. Des groupes de pignons réducteurs sont montés dans les transmissions 30, 18A et 18 et sont destinés à transmettre l'énergie provenant de la source 16 d'entrai- nement en rotation. Ainsi, le moteur 16 a un arbre 32 de sortie auquel est couplé un pignon 34. L'énergie est ainsi transmise du pignon 34 aux pignons 36, 38, 40, 42, 44 placés dans la transmission 30. Les forces de rotation du pignon 44 sont transmises par des pignons 46, 48 se trouvant dans la transmission 18A à un pignon 50 se trouvant dans la transmission 18. Les forces de rotation du pignon 50 sont alors dirigées vers les pignons 54, 55 placés des deux côtés d'un arbre horizontal rotatif 52 et l'énergie est alors transmise aux deux tambours 22 de coupe. En d'autres termes, les forces de rotation des pignons 54, 55 sont transmises par l'intermédiaire de pignons fous 56 aux pi- gnons 58 montés sur les arbres rotatifs horizontaux 20 afin que ceux-ci tournent et fassent tourner les tambours 22. En outre, le pignon gauche 58 est destiné à être en prise, par l'intermédiaire d'un pignon fou 59, avec un pignon 60 monté sur l'arbre horizontal rotatif 28 afin que l'organe annu- laire 26 de coupe soit aussi entraîné en rotation. Comme l'indique la figure 1, deux ensembles comprenant chacun deux tambours 22 et l'organe annulaire 26 placé entre eux et auxquels les forces de rotation sont transmises de la manière indiquée précédemment, sont placés parallèlement l'un à l'autre. Dans un tel arran- gement à deux ensembles placés parallèlement, comme l'organe annulaire de coupe 26 a un diamètre inférieur à celui du tambour 22, un espace correspondant à cette différence existe entre les faces en regard des deux ensembles et un trépan 62 peut y être placé. Ce trépan 62 se trouve à l'extrémité inférieure d'un arbre 63 et est placé entre les organes annulaires de coupe. Cet arbre 63 est destiné à faire tourner le trépan 62 par l'intermédiaire d'une transmission 63A reliée à la transmission qui relie la source 16 d'entraînement en rotation aux tambours 22. La boue formée par -les tambours 22, l'organe annulaire 26 et le trépan 62 est retirée depuis l'intérieur de l'arbre 62 vers le sol. L'arbre 63 peut être entraîné en rotation par la source motrice 16 ou peut avoir une source motrice particulière pour l'arbre 63. On considère maintenant le fonctionnement du mode de réalisation décrit précédemment. Les forces de rotation transmises par la source motrice 16 sont d'abord transmises par les transmissions 30, 18A et 18 aux tambours 22 et à l'organe annulaire 26. Pendant cette transmission et comme l'indique la figure 1, les tambours 22 et les organes annulaires 26 des ensembles droit et gauche tournent en sens opposés si bien que les couples de réaction pro- duits par les différents organes peuvent se compenser. Dans ces conditions, lorsque le corps 10 est descendu, une tranchée de section rectangulaire peut être creusée dans le sol. La figure 3 représente la configuration générale d'une tranchée creusée avec l'excavatrice selon l'invention. Comme l'indique la figure 3, chacune des faces latérales 66 de la tranchée 64 a une forme régulière puisque les faces latérales du tambour 22 et de l'organe 26 se trouvent pratiquement au même niveau, et les faces inférieures 68 se trouvent pratiquement dans le même plan parce que les faces inférieures des tambours 22 et de l'organe annulaire 26 se trouvent pratiquement au même niveau. Bien qu'une partie non creusée 70 soit formée au centre de la tranchée 64, elle peut être retirée par le trépan 62 qui, comme indiqué précédemment, est placé entre les faces en regard des deux ensembles. En outre, les boues formées lors de ce creusement sont évacuées par l'intermé- diaire de l'arbre 63 jusqu'au sol par une pompe d'aspira- tion ou analogue. Bien que, dans le mode de réalisation décrit précédemment, un trépan 62 soit utilisé, deux trépans 62 peuvent aussi être utilisés. Dans ce cas, les deux trépans 62 sont entraînés en rotation en sens opposés afin que leurs couples de réaction puissent se compenser. Plus précisément, comme l'indique la figure 4, deux arbres 64 peuvent être placés des deux côtés de l'arbre 63 et les deux trépans 62 peuvent être placés aux extrémités infé- rieures des arbres 64. Dans le mode de réalisation de la figure 4, la source motrice 66 des trépans 62 est séparée de la source motrice des organes de coupe. En outre, chaque guide 14 a un guide réglable 14A qui peut être déplacé librement vers l'avant et vers l'arrière et permet un réglage d'attitude. Dans une variante, deux guides réglables 14A peuvent être placés aux parties supé- rieure et inférieure de chacune des quatre surfaces périphé- riques de l'excavatrice. On se réfère maintenant à la figure 5 qui repré- sente un autre mode de réalisation de l'invention comprenant un autre type de mécanisme de transmission d'énergie. Comme l'indiquent les figures 5 et 6, les tambours 22 sont montés sur les arbres rotatifs horizontaux 28 et chaque organe annulaire 26 de coupe est placé de manière que son axe se trouve au-dessus de l'arbre rotatif horizontal 28. En conséquence, dans la partie de l'organe annulaire 26 qui dépasse vers le haut par rapport aux tambours 22 com- me l'indique la figure 6, il reste un espace qui peut être utilisé pour la transmission des forces de rotation de la source motrice 16 à l'organe annulaire 26 et aux tambours 22. On considère maintenant le mécanisme qui transmet l'énergie de la source motrice 16 aux tambours 22 et à l'organe annulaire 26. Comme l'indique la figure 6, les forces de rotation provenant de la source motrice 16 sont d'abord transmises par un groupe de pignons réducteurs a un arbre horizontal rotatif 32 qui tourne ainsi. Cet arbre horizontal 32 part d'un espace formé au-dessus de l'organe annulaire 26 et pénètre dans celui-ci et a un pignon 34 qui est en prise avec un pignon interne 36 formé à la surface périphérique interne de l'organe annulaire 26. En conséquence, les forces de rotation de la source motrice 16 peuvent être transmises par le groupe 30 de pignons réducteurs, l'arbre 32 et le pignon 34 à l'organe annulaire 26 de manière que celui-ci soit entraîné en rotation. En outre, comme le pignon 34 de l'arbre horizontal 32 est en prise avec un pignon 46 formé sur un arbre horizontal rotatif 44, ce dernier peut aussi être entraîné en rotation. L'arbre 44 a un pignon 48 qui est en prise avec un pignon 50 fixé à l'arbre horizontal rotatif 28 des tambours 22 de coupe. En conséquence, l'énergie provenant de la souce motrice 16 peut être transmise par le groupe 30 de pignons, l'arbre horizontal 40, les pignons 42, 46, l'arbre horizontal 44, les pignons 48, 50 aux tambours 22 de coupe. Comme l'indique la figure 5, deux ensembles sont placés parallèlement l'un à l'autre, chacun comprenant deux tambours 22 et un organe annulaire 26 placé entre les tambours 22, l'énergie étant transmise de la manière indiquée précédemment. Le mode de réalisation de l'invention ainsi réalisé a un fonctionnement et des effets analogues à ceux du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 5 et 6, l'organe annulaire 26 de coupe a un diamètre légèrement inférieur à celui du tambour de coupe. Cependant, leurs diamètres peuvent être égaux. Comme décrit précédemment, dans l'excavatrice de tranchée selon l'invention, comme les organes de coupe sont placés sur des arbres rotatifs horizontaux, une tranchée rectangulaire peut être creusée et les faces d'extrémité du béton préalablement durci peuvent être creusées facilement. En outre, selon l'invention, deux tambours de coupe sont montés sur les arbres horizontaux rotatifs avec un intervalle déterminé et un organe annulaire de coupe est placé entre les tambours si bien que les forces de rotation transmises par la source motrice peuvent être transmises aux deux tambours et à l'organe annulaire de coupe et la partie comprise entre les deux tambours peut être creusée par l'organe annulaire de coupe, la conservation d'une partie non creusée n'étant pas possible, comme dans les excavatrices connues. En outre, la disposition de l'organe annulaire de coupe entre les tambours permet l'utilisation d'un espace important pour l'organe de support si bien qu'une tranchée correspondant à un mur de grande épaisseur peut être creusée, et les canaux d'aspiration peuvent s'approcher du fond de la tranchée si bien qu'une tranchée plate peut être creusée avec un rendement élevé d'entraînement de terre. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Excavatrice de tranchée, du type qui comprend: un corps (10) d'excavatrice destiné à être suspendu, deux tambours (22) de coupe disposés coaxialement à la partie inférieure du corps, à une distance prédéter- minée l'un de l'autre, chaque tambour ayant un axe de rota- tion (20) placé horizontalement, un organe annulaire (26) de coupe placé entre les deux tambours, et une source motrice (16) destinée à entrainer les deux tambours et l'organe annulaire en rotation, caractérisée en ce que les deux tambours (22) et l'organe annulaire de coupe (26) placé entre eux forment un ensemble, et plusieurs ensembles sont disposés paral- lèlement l'un à l'autre à la partie inférieure du corps (10) de l'excavatrice. 2. Excavatrice selon la revendication 1, caracté- risée en ce que l'organe annulaire de coupe (26) a un axe de rotation excentré par rapport aux axes de rotation des deux tambours (22). 3. Excavatrice selon la revendication 2, caracté- risée en ce que l'organe annulaire de coupe (26) a un dia- mètre inférieur à celui des deux tambours. (22). 4. Excavatrice selon la revendication 3, caracté- risée en ce que la source motrice (16) est un moteur électrique destiné à fonctionner sous l'eau. 5. Excavatrice selon la revendication 3, caracté- risée en ce que la source motrice (16) est un moteur hydrau- lique capable de fonctionner sous l'eau. 6. Excavatrice de tranchée, du type qui comprend un corps (10) d'excavatrice, destiné.à être suspendu, une source motrice (16) montée dans le corps, deux tambours (22) de coupe placés coaxialement à la partie inférieure du corps, à une distance prédéterminée l'un de l'autre, chaque tambour ayant un axe de rotation dirigé horizontalement, un organe annulaire de coupe (26) disposé excen- triquement par rapport aux axes des tambours, et un mécanisme de transmission d'énergie de la source motrice, par l'intermédiaire d'un espace formé entre les faces supérieures en regard des deux tambours, caractérisée en ce que les deux tambours (22) et l'organe annulaire (26) placé entre eux forment un premier ensemble, et plusieurs ensembles sont disposés parallèlement l'un à l'autre à la partie inférieure du corps de l'excava- trice. 7. Excavatrice selon la revendication 6, caracté- risée en ce qu'un arbre (63) équipé d'un trépan (62) est placé dans l'espace formé entre les ensembles. 8. Excavatrice selon la revendication 6, caracté- risée en ce qu'un arbre (63) est placé dans l'espace délimité entre les ensembles et deux arbres de support de trépan (62) sont placés des deux côtés de l'arbre précédent et ont chacun un trépan à sa partie inférieure. 9. Excavatrice de tranchée, du type qui comprend: un corps (10) d'excavatrice, destiné à être suspendu, une source motrice (16) montée dans le corps, deux tambours (22) de coupe disposés coaxialement à la partie inférieure du corps de l'excavatrice, à une distance prédéterminée l'un de l'autre, chacun des tambours ayant un axe horizontal de rotation, un organe annulaire (26) de coupe placé vers le haut et excentriquement par rapport aux axes des deux tambours, et un mécanisme destiné à transmettre de l'énergie de la source motrice à l'organe annulaire de coupe et aux tambours de coupe par l'intermédiaire d'un espace compris entre les organes annulaires de coupe, caractérisée en ce que les deux tambours (22) et l'organe annulaire (26) placé entre eux forment un premier ensemble, et plusieurs ensembles sont placés parallèlement l'un à l'autre à la partie inférieure du corps de l'exca- vatrice. 10. Excavatrice selon la revendication 9, caracté- risée en ce qu'un arbre (63) équipé d'un trépan (62) est placé dans l'espace formé entre les ensembles.