Brevet FR2578903A1 — publié le 19860919

Cette invention se rapporte à un engin excavateur et de façon plus particulière à un engin pour excaver dans des chantiers miniers à ciel ouvert en terrain dur et dans des chantiers de génie civil. Tout au long de cette spécification et des revendications, la référence à un engin excavateur inclut les engins qui brisent simplement le matériau aussi bien que ceux qui a la fois le brisent et l'enlèvent. Sur de nombreux chantiers, on rencontre un matériau qui consiste en un terrain relativement dur qu'il n'est pas possible d'enlever par de nombreuses techniques conventionnelles d'excavation. La pratique actuelle avec ce type de matériau consiste à placer des explosifs dans des trous forés dans le terrain dur et, après détonation, à enlever le matériau fragmenté qui en résulte au moyen d'un équipement conventionnel de génie civil ou minier. Une telle technique prend du temps et elle est coûteuse dans la mesure où il s'agit de forer, puis de positionner des explosifs, et, de ce point de vue, elle est également dangereuse, du fait qu'il faut éloigner l'équipement de la face de l'excavation avant l'abattage et l'y ramener ensuite pour recommencer à excaver et à forer de nouvelles positions de trous d'abattage.C'est donc un but de la présente invention d'apporter un engin excavateur qui puisse briser de façon relativement continue un tel terrain dur sans qu'il soit nécessaire de le fragmenter par abattage à l'explosif. Conformément à l'invention, on apporte un engin excavateur comportant un châssis principal monté sur chenilles ou sur roues, pour être mobile, une rangée de dispositifs formant marteaux dynamiques que l'on peut faire fonctionner pour briser le terrain dur à excaver, ainsi que des moyens pour supporter ledit alignement sur ledit châssis principal. On va maintenant décrire deux réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins joints sur lesquels la figure 1A est une vue schématique en élévation latérale de la section avant d'une réalisation préférée de l'engin ; la figure 1B est une vue schématique en élévation latérale de la section arrière de l'engin de la figure 1A ; la figure 2 est une vue avant prise selon la ligne 2-2 de la figure 1A ; la figure 3 est une vue en coupe prise selon la ligne 3-3 de la figure 1A ; la figure 4 est une vue en plan de l'ensemble formant convoyeur d'évacuation, monté sur la section arrière de l'engin de la figure 1B ; la figure 5 est une vue en coupe prise selon la ligne 5-5 de la figure 1B ; la figure 6 est une vue en coupe prise selon la ligne 6-6 de la figure 1B ; et la figure 7 est une vue schématique en bout d'une seconde réalisation préférée de l'engin. Comme représenté schématiquement sur les figures 1A et 1B, l'engin est constitué d'un châssis principal 21 qui supporte l'équipement et qui est monté sur des chenilles 10, pour être mobile, ou sur des roues si les conditions du terrain conviennent. Le châssis principal porte au moins une paire de sections de flèche 11 et 12 formant un agencement de flèche commandé par des vérins hydrauliques, à savoir le vérin hydraulique 22 pour faire pivoter la section de flèche extérieure 12 par rapport à la section de flèche intérieure 11 autour du point de pivotement 34, et le vérin hydraulique 23 pour relever et abaisser l'agencement de flèche par rapport au châssis principal autour d'un point de pivotement inférieur (non représenté) situé à l'intérieur du châssis principal.L'extrémité extérieure de l'agencement de flèche porte une rangée de dispositifs formant marteaux dynamiques 13 supportés sur une structure-support 24 fixée elle-même à une paire de bras-supports 32 espacés et fixés, avec possibilité de pivotement, en 33 à l'extrémité de l'agencement de flèche, les dispositifs 13 s'étendant transversalement par rapport à l'agencement de la flèche. Un vérin de commande 25 est prévu entre la section de flèche extérieure 12 et les bras-supports 32 pour permettre le réglage de l'orientation verticale de la rangée de marteaux. Pour pouvoir briser le terrain dur sur une largeur significative de gradin sur la face de l'excavation 20, on pense que dix dispositifs formant marteaux, comme représenté sur la figure 2, ou meme davantage, peuvent être nécessaires.On peut manoeuvrer les dispositifs formant marteaux 13 pour qu'tels attaquent simultanément, ou bien, par une commande convenable, on peut les faire manoeuvrer pour attaquer selon une séquence prédéterminée ou modifiable par l'opera- teur. Comme représenté sur la figure 2, les dispositifs formant marteaux 13 de la rangée sont inclinés dans le sens transversal de l'engin, avec un angle progressivement croissant pour chacun des dispositifs depuis ceux qui sont placés prés du centre de la rangée jusqu'à ceux qui sont placés aux extrémités de la rangée, ce qui permet de laisser un dégagement sur la face de l'excavation au fur et à mesure que cette excavation progresse. Comme représenté sur la figure 2, les dispositifs formant marteaux sont supportés par des sous-structures supports individuelles 35 au moyen de boulons 36 ou mécanismes analogues à dégagement rapide, de façon que l'on puisse enlever facilement et rapidement les différents dispositifs formant marteaux et les remplacer aux fins de réparation ou d'entretien, en laissant ainsi l'engin arrêté pendant un temps minimal. La structure-support d'ensemble 24, et toute sa rangée de dispositifs formant marteaux, estfixée aux bras supports 32 au moyen de connexions 37 détachables, de préférence à dégagement rapide, ce qui fait que l'on peut enlever l'ensemble de la rangée de marteaux si nécessaire.De plus, des amortisseurs 38 en caoutchouc ou matériau analogue absorbant les chocs sont montés en sandwich entre les corps des dispositifs formant marteaux 13 et leurs sous-structures supports respectives 35. On considère que les dispositifs formant marteaux qui conviendront pour les applications de cette invention seront de grands marteaux hydrauliques, lourds, dont certains existent déjà. Des exemples de tels marteaux sont le marteau HM1600 fabriqué par Krupp Pty. Ltd., le marteau H-30X fabriqué par Nippon Pneumatic Mfg. Co. Ltd., le marteau UB 23A2 fabriqué par Okada et le marteau S2000HD fabrique par Rammer. Le matériau brisé par les dispositifs formant marteaux tombe à la base de l'excavation et, dans la réalisation des figures 1A à 6, ce matériau est enlevé par une lame de décapeuse 14 qui est portée, avec possibilité de pivotement, à l'avant de l'engin en 19 et qu'un vérin 27 peut relever et abaisser. On force la lame de décapeuse sous le matériau qui se trouve à la base de la face de l'excavation, après quoi, au moyen d'un convoyeur soupLe 26, ce matériau est transporté vers l'arrière et déchargé dans une trémie 15 montée sur le châssis principal. Le moteur d'entraînement du convoyeur souple est indiqué en 28. En variante, ou en complément, la lame peut être élevée et basculée vers l'arrière, au moyen d'un câble, d'une chaîne ou d'un vérin hydraulique, pour évacuer le matériau dans la trémie 15 montée sur le châssis principal. La lame de décapeuse 14 peut présenter des dents durcies sur son bord d'attaque et peut comporter un volet à charnière sur la lame ainsi que des plaques latérales pour maintenir le matériau sur la lame. Des bras de collecte ou autres mécanismes convenables (non représentés) peuvent être incorporés à la lame de décapeuse pour aider à anasser le matériau brisé. De plus, comme représenté sur la figure 1A, on peut prévoir de fixer un ou plusieurs vérins hydrauliques 30 entre la lame de décapeuse 14 et le châssis principal pour forcer la lame sous le matériau en cours d'excavation. Le matériau provenant de la trémie 15 est transféré à l'extrémité d'un agencement de transporteur de transfert 16 qui comporte une paire de tapis transporteurs sans fin 16a disposés côte à côte (ou un unique tapis transporteur plus large), à l'intérieur du châssis principal, et qui transfère le matériau sur le transporteur d'évacuation qui lui-même a son tour le transporte sur un dépôt en tas ou dans des camions ou ,dans certains cas, sur une autre channe de transporteurs. Si, pour le transport, il est nécessaire que le matériau soit broyé à une granulométrie plus faible, on peut prévoir un broyeur, par exemple un broyeur du type à rouleaux 17, ou autre machine de réduction de la granulométrie, à la base de la trémie 15 pour réduire le matériau avant de l'évacuer à l'extrémité de l'agencement de transporteur de transfert 16 (voir figure 3). L'agencement de transporteurs de transfert 16 transporte le matériau vers l'arrière de l'engin (voir figure 1B), ou il l'évacue dans une trémie 60 qui, à son tour, envoie le matériau sur un agencement de transporteur d'évacuation 61 consistant en un tapis transporteur sans fin d'évacuation 62. L'agencement de transporteur d'évacuation, y compris la trémie 60, est porte à l'intérieur du châssis 63 de façon à s'étendre vers le haut et vers l'arrière en s'éloignant de l'engin, le châssis étant porté, avec possibilité de pivotement, sur l'extrémité arrière de l'engin par l'intermédiaire d'un agencement tournant 64 qui permet de faire pivoter (basculerdans un plan horizontal) l'agencement du transporteur, le support permettant également un treuillage (levage et abaissement) de l'agencement de transporteur 61. En se référant à la figure 1B, et aux figures 4 à 6, pour assurer ces mouvements de pivotement etde treuillage,unsouschâssis 65 est monté à l'arrière de l'engin de façon à s'étendre vers le haut et vers l'arrière comme représente sur la figure 1B et il est relié, par une série d'agencements de poulies et de câbles de pivotement et de treuillage, 66 et 67 respectivement, à un sous-châssis supplémentaire 68 porté par le châssis 63 de l'agencement de transporteur d'évacuation 61.L'agencement de poulies et de câbles de pivotement 66 comporte une paire de câbles de pivotement 69 qui s'étendent depuis un tambour d'enroulement 70, sur l'un et l'autre côté de l'engin, et qui sont montés sur son châssis principal, de façon à passer de l'un à l'autre des côtés opposés du sous-châssis 65, puis autour de la poulie auto-réglable 71, avant de s'étendre jusqu'aux points d'ancrage 72 sur le sous-châssis 68 porté par le châssis 63 de l'agencement de transporteur d'évacuation 61.En entraînant les tambours d'enroulement 70 dans les mêmes sens, par exemple sens horaire ou sens anti-horaire, il est apparent que l'un des câbles sera tiré sur l'un des tambours tandis que l'autre câble se devidera de l'autre tambour de façon à permettre à l'agencement du transporteur d'évacuation de pivoter d'un côté, tandis que la rotation inverse des tambours respectifs 70 va faire pivoter l'agencement du côté opposé. En se référant à nouveau à la figure 1B et aux figures 4 à 6, l'agencement de poulies et de câbles de treuillage 67 comporte un unique câble de treuillage 73 qui s'etend depuis un tambour d'enroulement 74 monté sur le châssis principal de l'engin et passe sur une poulie auto-réglable 75 montée sur le sous-châssis 65, puis autour d'une poulie folle 76 montée sur le sous-châssis supplémentaire 78, d'où il s'etend jusqu'à un point d'ancrage 77 sur le sous-châssis 65. Il est apparent que si on roule le câble 73 sur le tambour 74, l'agencement de transporteur d'évacuation 71 s'élèvera vers le haut, tandis que si on dévide le câble hors du tambour 74, on permet à l'agencement 71 de s'abaisser vers le bas. Les poulies auto-réglables 71, 75 pour les agencements de poulies et de câbles pour pivotement ettreuillage66et67respec- tivement, dont l'une est représentée plus en détail sur la figure 5, comportent une poulie 78 qui peut tourner librement dans une chape support 79 portée par un disque 85 tenu dans un carter 80 de façon à pouvoir y tourner-. Une série de billes sphériques 81 sont logées entre la portion de bordure périphérique du disque 85 et un collet 82, dirige vers l'intérieur, dans le sens radial, puis retourné vers l'intérieur, dans le sens axial, du carter, de façon à donner en pratique un ensemble formant roulement à billes.Chaque carter 80 est à son tour fixe, de façon souple, par un câble metallique 86, à un bâti de connexion, à savoir un bâti 83 porté en tête du sous-châssis 65 dans le cas de l'agencement de treuillage et un bâti 84 pour chacun des agencements de poulies et de câbles formant les agencements de pivotement 66 et portés de chaque côté du sous-châssis 65. Comme représenté sur la figure 1A, une cabine de commande 18 pour un opérateur de l'engin est également prévue en une position élevée, ce qui permet à l'opérateur d'observer et de comman- der la manoeuvre de la rangée de dispositifs formant marteaux, le mouvement vers l'avant de l'engin et de la lame de décapeuse pour recueillir les débris brisés, la commande de son basculement dans la trémie et la manoeuvre des autres équipements de l'engin. Un compar- timent moteur 31 est monté sur le châssis principal 21 derrière la cabine de commande 18. La figure 7 des dessins représente une seconde réali- sation de l'engin de la présente invention, engin qui est constitué d'un châssis principal 39 pour supporter l'équipement et qui est monté sur des chenilles 40, pour être mobile, ou sur des roues Si les conditions du terrain conviennent. Le châssis principal supporte un agencement d mâts comportant une paire de mâts 41 espacés (la vue latérale de la figure 7 en représente un seul) et cet agencement est commandé par un vérin hydraulique 42 qui peut faire pivoter l'agencement par rapport au châssis principal 39.L'extrémite inférieure de l'agencement de mâts porte une rangée de dispositifs fondant marteaux dynamiques 13 et supporte une structure identique à celle représentée sur la figure 3, les mêmes chiffres de référence étant utilisés lorsqu'il y a lieu. Les extrémités inférieures des mâts sont reliés, en des positions espacées, à la structure-support 24 au moyen de connexions pivotantes à dégagement rapide 43. Un vérin hydraulique 44, couplé entre l'agencement de mâts et les bras pivotants (ou un gousset pivotant 45), eux-mCmes fixés au support de la rangée de marteaux 24, permet de régler l'angle de la rangée de marteaux par rapport à l'agencement de mâts autour des connexions pivotants 43. Pour élever et abaisser l'agencement de mâts et la rangée de marteaux qu'il supporte, chaque mât 41 comporte une chaîne a articulation 46 qui s'étend sur sa longueur, d'une e;trémité à lltautre5 et qui est ancrée aux points d'ancrage supérieur et inférieur 47 et 48. Chaque chaîne collabore avec une roue dentée d'entraînement 49 supportée dans un manchon 51 par lequel passe le mât, au contact de galets de guidage (non représentés) à l'intérieur du manchon. Au fur et à mesure que l'on fait tourner les roues dentées d'entraînemen le fait qu'elles soient en prise avec leur chaîne respective se traduit par le fait que l'agencement de mâts s'élève et s'abaisse. Une pression dirigée vers le bas est maintenue sur les pointes des marteaux de la rangée du fait de la prise, dirigée vers le bas, de la roue dentée et de la chaine- lorsque les pointes des marteaux sont au contact de la face de l'excavation. L'axe de la roue dentée fournit également le point de pivotement 50 autour duquel l'agencement du mât et du manchon pivote sous l'action du vérin hydraulique 42. A la différence de l'engin de la réalisation des figures 1 à 6, qui travaille depuis la base de l'excavation et enlève le matériau également depuis la base de l'excavation, l'engin de la figure 7 se déplace en haut de l'excavation et le matériau que brisent les dispositifs formant marteaux 13 tombe à la base de l'excavation et y est enlevé par un équipement de collecte et de transfert convenable distinct qui envoie le matériau vers une benne basculante ou vers un dépôt en tas au moyen d'un équipement de tramage, ou vers des camions ou, dans certains cas, vers une chaîne de transporteurs. Si, pour le transport, il est nécessaire de broyer le matériau à une granulométrie plus faible, on peut placer un broyeur, par exemple un broyeur du type à rouleaux ou autre machine de réduction de la granulométrie, à la base de l'excavation pour réduire le matériau avant son enlèvement. Comme représenté, une cabine de commande 52 pour un opérateur de l'engin est également prévue à une position élevée, ce qui permet à l'opérateur d'observer et de commander la manoeuvre de la rangée de dispositifs formant marteaux et le mouvement de l'engin. Un agencement de contrepoids et de compartiment moteur 53 est également monté sur le châssis principal 39. REVENDICATIONS 1") Engin excavateur, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis principal (21) monté sur des chenilles (10) ou des roues, pour être mobile, une rangée de dispositifs formant marteaux dynamiques (13) pouvant opérer pour briser du terrain dur, ainsi que des moyens pour supporter l'alignement sur ledit châssis principal. 2") Engin excavateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rangée de dispositifs, formant marteaux (13) consiste en un certain nombre de dispositifs formant marteaux placés côte-à-côte et inclinés d'angles progressivement croissants dans le sens de la longueur de la rangée, pour chaque dispositif, depuis ceux qui sont placés près du centre de la rangée jusqu'à ceux qui sont placés aux extrémités de la rangée. 3 ) Engin excavateur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la rangée de dispositifs formant marteaux (13) est reliée, de façon amovible, à des moyens supports. 4 ) Engin excavateur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque: dispositif formant marteau est monté de façon amovible dans la rangée. 5 ) Engin excavateur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que l'engin est adapté à travailler en haut de l'excavation et en ce que les moyens supports sont un agencement de mâts, et en ce que des moyens sont prévus pour élever et abaisser l'agencement de mâts pour positionner la rangée de dispositifs formant marteaux. 6 ) Engin excavateur comme revendiqué dans la revendication 5, caractérise en ce que ledit agencement de mâts est adapté à se déplacer vers le haut ou vers le bas sur la face de l'excavation. 7 ) Engin excavateur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'engin est adapté à travailler à la base de l'excavation ; et en ce que lesdits moyens supports sont un agencement articulé de flèche comportant des moyens pour élever et abaisser l'agencement pour positionner la rangée des dispositifs formant marteaux. 8 ) Engin excavateur comme revendiqué dans la revendication 7, caractérisé en ce qu'il inclut des moyens pour recueillir et transporter le matériau excavé. 9 ) Engin excavateur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit engin comporte en outre un dispositif de broyage (17) qui fait partie des moyens pour recueillir et transporter le matériau excavé.