Brevet FR2586963A1 — publié le 19870313

L'invention concerne un procédé et un appa- reil pour la production d'un tuyau en béton par le sys- tème à tête garnisseuse. Elle a trait en particulier à une tête garnisseuse, à une machine de fabrication de tuyaux en béton et a un procédé de fabrication de tuyaux en béton qui donne une plus grande production par unité de. temps donnée, élimine la torsion de la cage d'armature qui pose actuellement un problème dans le procédé à tête garnisseuse de production de tuyaux en béton, et élimine les vides dans le béton entourant la cage métallique. Il est prévu une tête garnisseuse à utiliser dans une machine de fabrication de tuyaux en béton, laquelle tête est d'un fonctionnement bidirectionnel par le fait que la tête à galets (ou le bâti du bloc à ailettes) tourne indépendamment et de préférence en sens opposé à celui du fond tournant (ou truelle). En particulier, la tête à galets et le fond tournant sont mis en rotation à des vitesses différentes, dans le même sens ou, de préférence, aux mêmes vitesses ou à des vitesses différentes, dans des sens opposes. En outre, les vitesses périphériques de l'élément de garnis- sage peuvent être élevées du maximum, actuellement uti- lisé en pratique, d'environ 305 m/min jusqu'à environ 355 m/min sur des tuyaux de béton à la fois de faible diamètre et de grand diamètre, en éliminant la torsion de la cage de fils ou câbles métalliques formant la cage d'armature du tuyau et en éliminant en même temps les vides du béton que l'on rencontre souvent, voire invariablement, dans les systèmes classiques (y compris les systèmes à têtes garnisseuses doubles). L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation, avec arrachement partiel pour plus de clarté, d'une machine de fabrication de tuyaux en béton qui comporte la tête garnisseuse perfectionnée selon l'invention; la figure 2 est une coupe verticale de la tête garnisseuse de l'invention, à échelle agrandie par rapport à celle de la figure 1; les figures 3A et 3B sont, respectivement, une vue schématique en perspective d'une tête garnis- seuse très courante dans l'art antérieur et un diagramme montrant la torsion qu'elle produit sur la cage d'arma- ture du tuyau; les figures 4A et 4B sont, respectivement, une vue schématique en perspective d'une autre tête garnisseuse de l'art antérieur, dans ce cas une tête garnisseuse double, et un diagramme montrant la torsion qu'elle produit sur la cage d'armature du tuyau; et les figures SA et 5B sont, respectivement, une vue schématique en perspective de la tête garnisseuse selon l'invention et un diagramme montrant la torsion qu'elle produit sur la cage d'armature d'un tuyau en béton en cours de fabrication. Sur les dessins, les mêmes références numéri- ques sont utilisées sur les diverses figures pour dési- gner les mêmes éléments. La figure 1 représente une machine de fabri- cation de tuyaux en béton indiquée globalement en 10. La machine comprend un châssis principal 11 globalement en forme de U retourné qui comporte une plate-forme horizontale 12 et des éléments horizontaux 13, 14, 15 et 16 ainsi que des éléments verticaux 17 et 18. Un coulisseau, indiqué globalement en 20, est supporté par les éléments horizontaux 15 et 16 et les éléments verticaux 17 et 18 au moyen de brides ou d'éléments 21 et 22 de fixation, de forme en U. Une boîte de transmission est indiquée en 23. Un groupe d'entraînement qui peut, si cela est sou- haité, être un système d ' entrainement auxi- liaire de la tête à galets, est indiqué en 24, le système d'entraînement auxiliaire des galets étant boulonné sur la boîte de transmission 23 de laquelle il descend. Le système d'entraînement auxiliaire comprend un moteur hydraulique 26 qui actionne un pignon d'attaque 27 qui, lui-même, entraîne une roue dentée 28. Cette dernière est elle-même reliée à un arbre creux 29 d'en- traînement de la tête à galets qu'elle fait tourner, comme on peut mieux le voir sur la figure 2. En référence à présent à la figure 2, on voit que l'arbre 29 d'entraînement de la tête à galets est fixé, par exemple par des soudures 30, à une plaque circulaire 31 de montage sur laquelle peuvent être montés plusieurs galets 32, 33, 34 et 35 (voir la figure 5A pour les galets 34 et 35). Il convient de noter que tout nombre souhaitable de galets peut être utilisé. Les galets peuvent comprendre tout type et tout nombre d'ailettes 36 et 37 de distribution. Un ensemble à fond tournant est indiqué globalement en 40, cet ensemble à fond tournant et la tête à galets, indiquée globalement en 41, constituant, avec leurs moyens respectifs d'entraînement, ensemble, la tête garnisseuse bidirectionnelle 42 selon l'inven- tion. L'ensemble à fond tournant comprend une plaque de fond circulaire 44 présentant des ouvertures 45 permettant un accès aisé aux galets 32-35. Une bride de montage est indiquée en 46 et porte une lame de distri- bution à rouleau circulaire lisse ou truelle 47 qui est fixée en totalité à la périphérie de la bride 46 de montage par tous moyens convenables 48 de fixation. La plaque circulaire 44 de fond est soudée, comme indiqué en 49, à un arbre 50 d'entraînement du fond tournant. La boite 23 -de transmission est agencée de façon à entraîner l'ensemble 40 à fond tournant en sens opposé à celui de la rotation de la tête à galets 41. L'utilisation et le fonctionnement de l'inven- tion seront à présent décrits. La tête garnisseuse et les arbres d'entraîne- ment de la figure 1 sont descendus dans un coffrage de tuyau en béton dans lequel a été mise en place une cage d'armature classique en fil ou cable métallique. La tête garnisseuse est abaissée jusqu'au fond du cof- frage au commencement du cycle. Puis elle est alimentée en matière et est mise en rotation à une vitesse périphé- rique supérieure à 305 m/min pour tous les diamètres de tuyau. La vitesse précitée désigne la vitesse péri- phérique de l'ensemble 40 à fond tournant. Si cela est souhaité, l'alimentation en matière est réglée par modula- tion automatique afin de maintenir une production cons- tante, mais le procédé peut être mis en oeuvre avec succès avec une augmentation en matière à commande manuelle. Le sens de rotation de l'ensemble à fond tournant est indiqc par la flèche 52 sur la figure 5A. En même temps que la rotation de l'ensemble à fondtournantet de son arbre 50 d'entraînement, la tête 41 à galets et en particulier la plaque circulaire 31 de montage des galets sont mises en rotation en sens opposés par l'arbre 29 d'entraînement. Le sens de rota- tion est de préférence tel qu'indiqué par une flèche 53 sur la figure 5A. Les galets individuels 32-35 sont mis en rotation en sens opposés au sens fondamental de rotation de la tête 41 à galets, comme indiqué par des flèches 54. En conséquence de ce mode de fonctionnement, le système approche d'un état de torsion ou de moments nuls sur la cage d'armature du tuyau en béton, comme illustré par le diagramme des forces de la figure 5B. En particulier, en ce qui concerne ce dia- gramme, la ligne zéro correspond à la ligne de torsion nulle, la lettre "H" désigne une torsion dans le sens horaire ou sens des aiguilles d'une montre et les lettres "AH" désignent une torsion dans le sens antihoraire ou contraire de celui des aiguilles d'une montre, les torsions étant imposées aux fils ou câbles de la cage d'armature. Les chiffres "1" à "4"' indiquent le degré ou l'amplitude de la torsion imposée aux fils de la cage d'armature et peuvent être considérés, de façon théorique, comme indiquant des centimètres par centimètre ou des centimètres par mètre de longueur de la tête garnisseuse. Dans la forme de réalisation représentée, l'ensemble 41 de la tête à galets peut apparaître comme conférant une torsion dans le sens anti-horaire d'une amplitude de "2" à la cage d'armature, laquelle torsion de sens anti-horaire est annulée par la torsion de sens opposé, c'est-à-dire de sens horaire, du fond tournant , ce qui a pour résultat l'application d'une torsion nulle à la cage d'armature. La dimension verticale du diagramme de tor- sion peut être considérée comme étant la profondeur de l'ensemble à tête garnisseuse bidirectionnelle 42. En fonctionnement réel, les torsions de sens anti-horaire et de sens horaire apparaissent simultanément et peuvent, à tout instant donné, se superposer à leurs points d'ap- plication à la cage d'armature, de sorte que les forces s'annulent en fait mutuellement à tout instant. Le dia- gramme des forces illustré indique l'état le plus défa- vorable, comprenant un degré maximal de torsion de "2". Par contre, les figures 3A et 3B illustrent la tête à galets classique à un seul étage et montrent que les seules forces de torsion appliquées à la cage d'armature sont des forces de torsion de sens anti- horaire auxquelles ne s'oppose aucune force de torsion de sens horaire. En conséquence, l'amplitude de la torsion est approximativement double de celle du système selon l'invention, ainsi qu'il ressort d'une comparaison des diagrammes des forces des figures 3B et 5B. Sur la figure 3A, les sens de rotation de l'ensemble à fond tournant, de l'ensemble à tête à galets et du fond tournant et de la tête à galets ont été indiqués par les références numériques utilisées sur la figure 5A, auxquelles une lettre A a été ajoutée. La figure 4A représente le système classique à tête garnisseuse double, ce système comprenant essen- tiellement deux systèmes à tête à galets simple du type illustré sur la figure 3A, superposés l'un à l'autre. Ainsi que le spécialiste l'appréciera, ce système est incommode car la hauteur excessive de l'empilage rend très difficile la production de la tulipe du tuyau et demande des réglages de rattrapage sur les deux têtes garnisseuses pour éliminer la torsion de la cage d'arma- ture. Cependant, la torsion de la cage d'armature peut être éliminée comme illustré par le diagramme des forces de la figure 4B o on peut noter que le degré de torsion est d'une amplitude d'environ "3", à comparer avec l'am- plitude de "2" de la figure 5B. Sur la figure 4A, chaque pièce similaire à une pièce correspondante de la forme de réalisation de la figure SA porte la même référence numérique suivie de la lette "B". On voit donc que la structure et le procédé de l'invention, tels qu'illustrés sur les figures 1, 2, 5A et 5B ont pour résultat l'application de forces de torsion nulles à la cage d'armature d'un tuyau en béton pendant sa production, sans faire appel aux agence- ments mécaniques peu commodes propres à un système à tête garnisseuse double, et pour une fraction de son coût, avec, pour autre avantage, l'élimination de vides dans le béton et la possibilité de travailler à des vitesses accélérées d'une valeur pouvant atteindre envi- ron 17 % sur une large gamme de tuyaux à la fois de petitset de grandsdiamètres. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et repré- sentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble à tête garnisseuse à utiliser dans une machine de fabrication de tuyaux en béton, caractérisé en ce qu'il comporte un fond tournant (40) , des moyens (50) destinés à faire tourner le fond dans un premier sens pendant que la tête garnisseuse parcourt une cage métallique d'armature disposée à l'intérieur d'un coffrage de tuyau en béton, une tête (41) à galets qui comprend un élément (31) portant plusieurs galets (32-35) montés sur cet élément, et des moyens (29) des- tinés à faire tourner la tête à galets en sens opposé à celui de la rotation du fond tournant. 2. Machine de fabrication de tuyaux en béton, caractérisée en ce qu'elle comporte un châssis (11), une tête garnisseuse (42), des moyens destinés à déplacer la tête garnisseuse le long d'une cage métallique d'arma- ture disposée à l'intérieur d'un coffrage pour béton, dans une direction verticale, la tête garnisseuse com- prenant un fond tournant (40), des moyens (50) destinés à faire tourner le fond dans un premier sens pendant que la tête garnisseuse parcourt une cage métallique d'armature placée à l'intérieur d'un coffrage de tuyau en béton, une tête (41) à galets qui comprend un élément (31) sur lequel sont montés plusieurs galets (32-35), et des moyens (29) destinés à faire tourner la tête à galets en sens opposé à celui de la rotation du fond tournant. 3. Procédé de fabrication rapide d'un tuyau en béton armé, sans vides, caractérisé par les étapes qui consistent à déplacer une tête garnisseuse verticale- ment dans une cage métallique d'armature placée à l'inté- rieur d'un coffrage de tuyau en béton, à appliquer une première force de projection à du béton arrivant sur le côté supérieur de la tête garnisseuse disposée centra- lement par rapport à la cage d'armature, dans le coffrage, la force de projection étant appliquée dans un premier sens de rotation afin d'accumuler le béton, à appliquer une seconde force de projection au béton accumulé en un emplacement situé au-dessous de l'application de la première force de projection, la seconde force de projection étant appliquée dans un sens de rotation opposé au premier sens de rotation. 4. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la première force de projection est appliquée par un ensemble à tête à galets et la seconde force de projection est appliquée par un ensemble à fond tournant. 5. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en outre en ce que la vitesse périphérique des moyens qui appliquent au moins l'une des forces de projec- tion est d'environ 355 m/min. 6. Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en outre en ce que la première force de projection est appliquée par plusieurs galets dont les axes verti- caux de rotation se déplacent dans ledit premier sens de rotation, mais dont les surfaces en contact avec le béton se déplacent dans ledit sens opposé de rotation- 7. Ensemble à tête garnisseuse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un seul fond tournant et une seule tête à galets. 8. Ensemble à tête garnisseuse selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à faire tourner les galets de l'élément portant ces galets en sens opposé à celui de la rotation de la tête à galets.