Brevet FR2607549A1 — publié le 19880603

L'invention a pour objet une machine pour le creusement de tunnels et de galeries constituée par un bouclier cylindrique dont le diamètre est sensiblement égal à celui du tunnel à forer, une tete de coupe placée à l'extrémité avant du bouclier et constituée par un plateau circulaire portant des outils d'abattage et/ou des molettes de concassage et entrainé en rotation autour de son axe, qui coïncide avec celui du bouclier, une cloison transversale disposé à l'arrière de la tête de coupe, à une certaine distance de celle-ci, et délimitant avec elle une chambre de forage isolée de manière etanche de l'intérieur du bouclier et des moyens pour amener éventuellement de 1 'eau ou de la boue souks pression dans ladite chambre et pour évacuer la boue et/ou les déblais hors de celle-ci. L'invention concerne plus particulièrement les machines à forer dans lesquelles les déblais sont évacués de la chambre de forage par un transporteur a vis dont le corps est raccordé de manière étanche à une ouverture de la cloison de séparation et qui est conçu pour permettre de creer une contre-pression équilibrant la pression regnant dans la chambre de forage soit du fait de l'injection d'un fluide hydraulique, soit à cause de la pression hydrostatique du terrain. La vitesse de rotation de la vis est adaptée à la vitesse d'avancement de la machine de façon que le corps du transporteur soit constamment rempli, la masse contenue dans celui-ci formant un bouchon qui permet de maintenir la pression nécessaire dans la chambre de forage.Cependant, lorsque cette masse n'est pas suffisamment compacte, elle ne permet pas d'équilibrer des pressions élevées et il est alors nécessaire de prévoir des moyens, trappe, clapet, ou autre, étranglant 1 'ouverture de déchargement du transporteur à vis et présentant l'inconvénient de limiter le débit d'évacuation des déblais. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif d'évacuation des déblais permettant de créer une contre-pression réglable et variable sur une plage très étendue et ne présentant pas les inconvénients des dispositifs connus. Le dispositif objet de la présente invention est caractérisé en ce su'il est constitué par un transporteur à vis- comportant, dans un même corps tubulaire, de vis indépendantes disposées en alignement de façon à ménager entre elles un espace libre et des moyens d'entrainement des vis en rotation permettant de faire tourner les vis à des vitesses différentes. En faisant tourner la vis aval à une vitesse plus faible que la vis amont on peut tasser la masse des déblais dans l'espace compris entre les deux vis pour former un bouchon plus ou moins compact suivant la pression à laquelle il doit résister. On pourra même, éventuellement, inverser le sens de rotation de la vis aval. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la vis aval peut être déplacée axialement dans le corps du transporteur, pour modifier l'écartement axial entre les de vis et, par conséquent, la longueur du bouchon. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le transporteur comprend dans sa partie amont des moyens d'injection de fines particules solides, qui permettent, en venant colmater les vides laissés libres entre les morceaux de la masse de déblais, d'améliorer l'étanchéité du bouchon. Ces particules fines pourront provenir des déblais extraits, après séparation et recyclage, ou d'un produit d'apport. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront a la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple nonlimitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe, par un plan diamétral, d'une machine de creusement de tunnels réalisée conformément a l'invention ; et La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du transporteur à vis équipant la machine de la figure 1. La machine représentée sur la figure 1 est constituée par un bouclier cylindrique 10 équipé à son extrémité avant d'une tête de coupe 12 constituée par un plateau circulaire portant des outils d'abattage et entrainé en rotation autour de son axe, qui coincide avec celui du bouclier, par des moyens non représentés. n l'arrière de la tête de coupe et à une certaine distance de celle-ci se trouve une cloison 16 dont le plan est perpendiculaire a l'axe du bouclier et qui forme, avec 1 'extrémité avant du bouclier et la tête de coupe, une chambre de forage 18 isolée de manière étanche de l'intérieur du bouclier. Les déblais sont extraits de la chambre 18 par un transporteur à vis 20 et amenés à un transporteur d'évacuation 22 du type à vis ou autre. Le transporteur 20 est constitué par un corps tubulaire 24 raccordé de manière étanche au bord d 'une ouverture ménagée dans la cloison 16 et deux vis alignées : une vis amont 26 et une vis aval 28. Le corps 24 est en de parties 24a et 24b raccordées 1 'une a 1 autre par un carter 30 dans lequel sont montés les moyens d'entrainement en rotation de la vis amont 26. Ces moyens comprennent un manchon cylindrique 32, de même diamètre que le corps 24 du transporteur et auquel sont fixées, par leur périphérie, les dernières spires de la vis 26, et un moteur , par exemple hydraulique, 34 dont l'arbre porte un pignon engrenant avec une couronne dentée solidaire du manchon 32. Le manchon est monté sur le carter par l'intermédiaire d'une couronne à roulements 36. Des j joints d'étanchéité sont prévus entre le manchon et le carter. La vis 28 est supporté à son extrémité aval par un boitier 38 qui est monté dans le corps 24b du transporteur, avec interposition de joints d'étanchéité, de façon à pouvoir être déplacé axialement au moyen d'un vérin 40. Cette disposition permet de modifier la longueur de 1 'espace 41 ménagé entre les deux vis. Le boitier 38 porte le moteur d'entrainement 42 de la vis 28. Le transporteur d'évacuation 22 est raccordé à l'orifice de déchargement au transporteur 20 et une trappe 44, manoeuvrable par un vérin 46 permet d'isoler l'un de 1 'autre ces deux transporteurs. Une tuyauterie 48 branchée sur la partie aval 74a du corps du transporteur 20 permet d'y injecter une suspension de fines particules. Le remolissage intégral du transporteur 20, condition indispensable à une bonne résistance à la pression, est assuré grâce au contrôle et a la régulation des vitesses de rotation des deux vis 26 et 28 qui permettent d'ajuster le débit du transporteur à la vitesse d'avance du bouclier. La zone tampon 41 aménagée entre les deux vis permet de former un bouchon de matière par compactage des déblais. Ce bouchon de longueur variable améliore la résistance à la pression hydraulique du transporteur tout en lui conservant ses performances. Dans le cas de pressions hydrauliques très élevées, on pourra créer une résistance supplémentaire en inversant le sens de rotation de la vis aval 28. L'injection de fines particules au niveau de la vis amont, au moyen de la tuyauterie 48, permettra, d'augmenter la teneur en fines particules dans les déblais et, par conséquent, améliorer 1 'étanchéité du bouchon. Des moyens d'injection d'eau sous pression peuvent également être prévus de part et d'autre de la zone tampon 41 pour dissoudre le bouchon de matières au cas od celui-ci prendrait en masse. I1 est bien entendu que toutes les modifications qui peuvent être apportées au mode de réalisation décrit par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICTTONS 1. Machine de creusement de tunnels ou de galeries constituée par un bouclier cylindrique, une tête de coupe placée à l'avant du bouclier, une cloison transversale disposée à l'arrière de la tête de coupe et délimitant avec celle-ci une chambre de forage isolée de manière étanche de l'intérieur du bouclier et un transporteur à vis servant à extraire les déblais de la chambre de forage, à travers ladite cloison, caractérisée en ce que ledit transporteur à vis (20) comporte, dans un même corps tubulaire (24), deux vis indépendantes 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'entrainement des vis en rotation (34, 42) permettent de faire tourner les deux vis en sens inverses. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée ne ce que ledit transporteur (2b) comporte des moyens (38, 40) permettant de déplacer la vis aval (28) axialement dans le corps (24) du transporteur. 4. Machine selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit transporteur (2) comporte des moyens (48) pour injecter des fines particules dans la partie amont (4a) du corps du transporteur. 5. Machine selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps du transporteur 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens d'entrainement en rotation de la vis amont (26) comprennent un manchon cylindrique (32) de même diamètre que le corps (24) du transporteur, placé à l'intérieur dudit carter (30) et fixé aux dernières spires de ladite vis. 7. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de déplacement axial de la vis aval (28) comprennent un boitier (38) monté coulissant dans le corps (24) dudit transporteur, à son extrémté aval, et supportant l'extrémité adjacente de ladite vis, et un vérin (40) permettant de déplacer ledit boitier dans le corps du transporteur. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'injection d'eau sous pression de part et d'autre dudit espace libre (41).