Brevet FR2645468A1 — publié le 19901012

MACHINE ET PROCEDE POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS TUBULAIRES EN BETON A EMBOîTEMENT ETANCHE La présente invention est reLative au domaine de la fabrication d'éléments tubulaires en béton armé ou non, destinés à être emboités les uns à la suite des autres et comportant chacun, à cet effet, des embouts complémentaires d'emboîtement mâle et femelle prévus aux deux extrémités d'un élément tubulaire. Le domaine concerné est plus spécialement celui des canalisations en fouille d'écoulement des eaux usées ou de ruissellement. Dans Le domaine technique ci-dessus, L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la réalisation d'éléments tubulaires constitutifs des puits verticaux s'élevant sur toute la profondeur de fouille et situés de place en place, en relation avec de teLles canalisations. Ces puits verticaux servent de moyens de vérification de L'état de L'écoulement ou d'intervention, le cas échéant. De tels puits sont également mis en oeuvre lorsqu'il y a lieu de modifier l'orientation dans le plan horizontal de la canalisation, dans la mesure où ils permettent un raccordement hors alignement entre deux éléments tubulaires en assurant un écoulement de transfert entre ces éléments. Chaque puits vertical est réalisé par l'assemblage d'éléments préfabriqués qui possèdent, généralement, une longueur réduite par rapport à celle des éléments tubulaires constitutifs de canalisations. Ces éléments préfabriqués comprennent un élément inférieur formant par son fond, une cunette délimitant un demi-canal permettant de relier Les abouts des éléments tubulaires d'entrée et de sortie de la canalisation. L'élément inférieur assure l'adaptation d'éléments modulaires de rehausse permettant d'atteindre Le niveau du sol. L'élément supérieur constitue une tête tronconique conçue pour assurer l'adaptation d'un regard de visite du puits. Un impératif majeur devant être respecté lors de la construction de tels puits verticaux réside dans l'étanchéité entre les abouts des éléments tubulaires emboîtes. Le problème d'étanchéité pour de tels éléments tubulaires, à savoir Les éléments de rehausse et des têtes tronconiques, a tenté d'être résolu au moyen de joints annulaires adaptés sur l'embout mâle de chaque élément tubulaire. Les joints utilisés présentent des sections et des profils compatibles avec une valeur moyenne des tolérances de fabrication des élements tubulaires, de sorte que lorsque ces tolérances s'ajoutent au lieu de se compenser, Les- joints mis en oeuvre ne se trouvent plus adaptés aux caractéristiques dimensionnelles de l'intervalle annulaire qu'ils doivent occuper et ne réalisent plus Èa fonction d'etanchéité pour laquelle ils sont conçus. Pour supprimer cet inconvénient, il est courant de surdimensionner les joints qui font naître, alors, par la résistance qu'ils offrent à la déformation élastique au moment de l'emboîtement, des contraintes élevées de direction générale radiale appliquées à la périphérie de l'embout femelle. Pour absorber ces contraintes sans risque de détérioration ou de rupture de L'embout femelle, il peut être prévu d'augmenter notablement L'épaisseur locale de l'élément tubulaire au droit de l'embout femelle en formant une collerette périphérique extérieure. Il apparaît que ces techiques constituent en réalité des pis-aller ne donnant pas satisfaction en pratique. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus, en proposant une machine et un procédé pour La fabrication d'éléments tubulaires en béton assemblés par emboîtement, conçus pour obtenir des embouts complémentaires mâles et femelles comportant des tolérances dimensionnelles très faibles assurant un emboitement parfaitement étanche entre les éléments tubulaires. L'objet de l'invention vise, également, à offrir une machine conçue pour assurer une production en série de tels éléments tubulaires à emboîtement étanche. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la machine selon L'invention pour la réalisation d'éléments tubulaires en béton assemblés par emboîtement et fabriqués chacun par l'intermédiaire d'un moule constitué par une coquille entourant à distance un mandrin et fermée par une bague de fond et une coiffe qui forment respectivement, Les embouts complémentaires femelle et mâle de l'élément tubulaire, est caractérisée en ce qu'elle comporte : - une structure porteuse de colonnes de guidage s'élevant verticalement, - un porte-coquille guidé en coulissement sur les colonnes, - un porte-coiffe monté coulissant sur les colonnes de guidage, en étant placé au-dessus du porte-coquille, - et des moyens de commande en coulissement du porte-coquille et du porte-coiffe destinés à assurer l'amenée de la coquille et de la coiffe en relation du mandrin. L'objet de l'invention vise, également, à proposer un procédé de fabrication d'éléments tubulaires en béton du type consistant, pour chaque cycle de fabrication d'un élément tubulaire - lors d'une phase de moulage, à : placer une coquille à distance et autour d'un mandrin, équiper la coquille d'une bague de fond formant L'embout femelle de L'élément tubulaire, remplir de béton L'espace annulaire existant entre Le mandrin et la coquille, - appliquer une coiffe sur le béton coulé en lui imprimant au moins un mouvement alternatif, pour former L'embout mâle de L'élément tubulaire, - et lors d'une phase de démoulage à å retirer la coquille du mandrin, et à dégager l'élément tubulaire fabriqué, caractérisé en ce qu'il consiste à - positionner le porte-coquille et Le porte-coiffe en position haute, - fixer la bague de fond sur la coquille, - commander les moyens de coulissement pour déplacer au moins le porte-coquille et L'amener en relation du mandrin, selon une position basse, - fixer une coiffe sur le porte-coiffe, - remplir de béton l'espace annulaire existant-entre Le mandrin et la coquille, - et commander les moyens de coulissement pour déplacer le porte-coiffe, de manière à appliquer la coiffe sur le béton coulé. L'objet de L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour La fabrication des éléments tubulaires constitutifs des puits verticaux, à savoir les éléments de rehausse et les têtes tronconiques d'adaptation des regards de 'visite. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en élévation d'une machine de fabrication selon l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe prise sensiblement selon la ligne II-II de La fig. 1. La fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, montrant un détail de la machine. La fig. 4 est une vue d'un détail caractéristique de L'invention. Les fig. 5A, 5B sont des vues montrant Le fonctionnement d'un dispositif mis en oeuvre pour la machine. Les fig. 1 et 2 illustrent une machine 1 conforme à l'invention, conçue pour fabriquer des éléments tubulaires en béton armé ou non, possédant chacun des embouts complémentaires mâle et femelle. De préférence, mais non exclusivement, ces éléments tubulaires sont destinés à former les élements de rehause et les têtes tronconiques poules puits verticaux donnant accès a des canalisations en fouille. Conformément à L'invention, la machine 1 comporte une structure porteuse 2 formée par au moins trois et, de préférence, quatre montants rigides 3 s'élevant verticalement à partir d'un cadre inférieur de liaison rigide 4 fixé sur le sol S. Avantageusement, les montants 3 sont positionnés entre eux pour définir en plan, un quadrilatère, de préférence, rectangulaire. Les montants 3 sont assemblés ensemble à leur partie supérieure à L'aide d'un cadre de'liaison rigide 5. La structure 2 décrite ci-dessus assure le support de quatre colonnes de guidage 6 placées chacune en relation de proximité d'un montant 3 et définissant, en plan, également une base rectangulaire. Les colonnes 6 sont destinées à assurer le guidage en coulissement vertical d'un porte-coquille 7 et d'un porte-coiffe 8 superposés. Le porte-coquille 7 qui est placé en dessous du porte-coiffe 8, est formé par un chassis rectangulaire tubulaire 9 porté par quatre paliers 11 montés sur les colonnes de guidage 6. Le porte-coquille 7 comporte une série de supports élastiques 12 destinés à porter une coquille M d'un moule, représentée en traits mixtes sur la fig. 1. La coquille M du moule est équipée d'un système 13 de fixation sur la base de la coquille, d'une bague de fond formant L'embout femelle du tuyau. Tel que cela apparaît plus précisément à La fig. 3, le système de fixation 13 comporte une machoire 14 montée pivotante autour d'un axe 15 et possédant un pivot 16 d'articulation pour une tige 17 qui se trouve articulée à son extrémité opposée, sur un levier 18 par l'intermédiaire d'un axe 19. Le levier 18 est monté pivotant par L'une de ses extrémités sur un tourillon 21 qùi est porté par une chape 22 aménagée sur la coquille M. L'autre extrémité du levier 18 est articulée à une tige d'un vérin 24. La commande de La tige du vérin 24, dans le sens de la flèche f1, permet de passer d'une position de verrouillage de La bague de fond B sur la coquille M (position représentée en trait continu sur ta fig. 3), à une position de déverrouillage représentée en traits mixtes sur la même figure. Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 1, le porte-coiffe 8 est constitué sous la forme d'un châssis tubulaire 26 fixé à quatre paliers 27 montés sur les colonnes de guidage 6 Le châssis 26 supporte une tête 28 équipée de façon classique, d'une couronne 29 commandée en rotation alternée par tous moyens convenables non représentés. La tête 28 comporte également un dispositif non représenté, par exemple, du type à pinces commandées permettant de supporter une coiffe C de formation de l'embout mâle et d'assurer la désolidarisation de la coiffe du porte-coiffe Lors de L'ouverture des pinces. Selon L'invention, la couronne 29 est pourvue d'une série d'organes de pression 31 commandés pour agir sur la coiffe C pendant la phase de démoulage de l'élément tubulaire.Comme illustré à la fig. 4, chaque organe de pression 31, dont La fonction apparaîtra plus clairement dans la suite de la description, est formé, par exemple, par un vérin souple 32 porté par la couronne 29 et s'étendant selon une direction verticale. Chaque vérin 32 est fixé sur une platine 33 équipée d'au moins un doigt de pression 34 destiné à venir en contact sur la surface supérieure horizontale C1 de ta coiffe C. Le porte-coquille 7 et Le porte-coiffe 8 sont destinés à être déplacés en coulissement sur les colonnes de guidage 6 par des moyens de commande 36. Il est à noter que les paliers de support 11, 27 des portes-coquille et coiffe possèdent des longueurs déterminées pour assurer Leur parfaite horizontalité. De préference, Les moyens 36 sont formés par un vérin unique dont la tige verticale 361 est fixée sur la tête 28 du porte-coiffe. Avantageusement, la tige 361 du vérin est articulée par son extrémité libre sur un axe horizontal 37 monté sur La tête 28. Le corps 362 du vérin est équipé de deux tourilLons 38 de direction horizontale sensiblement perpendiculaire à celle de l'axe 37. Les tourillons 38 sont portés par des paliers 381 montés sur des poutres de liaison 39 fixées au cadre 5. Le coulissement du porte-coiffe 8 est avantageusement utilisé pour déplacer le porte-coquille 7 qui, à cet effet, est solidarisé avec le porte-coiffe 8 à L'aide d'au moins un dispositif de verrouillage 41. Bien entendu, il peut être envisagé que les moyens 36 commandent indépendamment le porte-coquille 7 et le porte-coiffe 8. Dans ce cas, il peut être prévu de mettre en oeuvre au moins deux vérins d'actionnement agissant respectivement sur le porte-coquille et le porte-coiffe. Tel que cela ressort plus précisément des fig. 2, SA et 5B, chaque dispositif de verrouillage 41 comporte des crochets 42 fixés, par exemple, en dessous du porte-coiffe 8 et destinés à coopérer avec un Levier de verrouillage 43 articule selon un axe horizontal 44 adapté sur le porte-coquille 7. Le déverrouillage est obtenu lorsque Le porte-coquille 7 vient en contact avec une butée non représentée, permettant, après La poursuite Limitée de la course du porte-coiffe 8, de Libérer le levier 43 des crochets 42 (fig. 5B). La machine décrite ci-dessus, constituée sous la forme d'une structure porteuse formée par quatre montants 3 placés chacun en relation d'une colonne de guidage 6, laisse subsister avantageusement, entre deux colonnes voisines, des passages permettant la mise en oeuvre de divers dispositifs non représentés, assurant le fonctionnement d'une telle machine. Ces dispositifs, qui ne font pas partie de L'invention, sont constitués, par exemple, par le réservoir de coulée de béton, un convoyeur d'évacuation des éléments tubulaires fabriqués et au moins d'un dispositif d'amenée des bagues de fond et des coiffes. Il est à considérer qu'une telle machine comporte, de préférence, une-infrastructure placée dans le sol, permettant la mise en place d'un mandrin destiné à être positionné à l'intérieur et à distance de la coquille M. A cet égard, La structure porteuse 2 peut se prolonger en dessous du niveau du sol, à partir du cadre 4, pour supporter un tel mandrin ainsi que les accessoires pour son fonctionnement. IL est à noter que le positionnement et la mise en oeuvre d'un vérin unique de commande en coulissement des portes-coquille et coiffe permettent, en plus de sa fonction de synchronisation des mouvements des portes-coquille et coiffe, de laisser dégager les passages définis entre deux colonnes voisines. Par ailleurs, le guidage en coulissement du porte-coiffe superposé au porte-coquille, par l'intermediaire des colonnes 6 qui sont fixées solidement à une structure porteuse 2 parfaitement rigide, permet d'obtenir des tolérances dimensionnelles de fabrication très faibles sur Les éléments tubulaires, comme cela apparaît clairement dans la description du fonctionnement qui suit de la machine. Pour chaque cycle de fabrication d'un élément tubulaire, il peut être considéré que le procédé de réalisation comporte une phase de moulage et une phase de démoulage. Pour la phase de moulage, après la solidarisation des portes-coquille et coiffe 7, 8 à l'aide du dispositif de verrouillage 41, ces derniers sont placés en début de cycle, dans une position haute comme illustrée sur la fig. 1. Une bague de fond B est amenée par tous moyens appropriés, pour venir en relation de La base de La coquille M placée préalablement sur le porte-coquille 7. Le vérin 24 de chaque système de fixation 13 est commandé pour assurer la solidarisation entre la coquille M et la bague de fond B. Le vérin 36 est alors commandé en déplacement descendant, de manière à amener la coquille M en position basse, comme illustré en traits mixtes sur la fig. 1. La coquille M s'étend autour et à distance d'un mandrin vibrant N qui est supporté par une infrastructure placée dans une cavité ménagée dans le sol. Après la commande du dispositif de verrouillage 4f, pour désolidariser les portes-coquille et coiffe, le porte-coiffe 8 est remonté en position haute par l'intermédiaire du vérin 36, de manière à autoriser l'amenée; d'une part, du réservoir de béton au-dessus de la coquille et, d'autre part, d'une coiffe C sur le porte-coiffe 8. Le béton est alors déversé pour remplir L'espace annulaire subsistant entre le mandrin N et la coquille M et fermé par la bague de fond B qui forme l'embout femelle Ef de l'élément tubulaire. Simultanément, La coiffe C est fixée sur Le porte-coiffe 8. Le vérin 36 est alors commandé en déplacement descendant, en vue d'amener la coiffe C à venir coopérer avec le béton coulé (fig. 3).La couronne 29 du porte-coiffe est commandée déplacement alterné pour assurer la réalisation de l'embout mâle Em de l'élément tubulaire T ainsi formé. Pour la phase de démoulage de l'élément tubulaire, les portes-coiffe et coquille 7, 8 sont verrouillés ensemble à L'aide du dispositif 41. Le vérin 36 est alors piloté en déplacement ascendant pour permettre de dégager L'élément tubulaire du mandrin N dans une phase dite de "démandrinage". Les portes-coquille et coiffe 7, 8 sont placés dans une position intermédiaire entre les positions haute et basse, dans laquelle un convoyeur de support et d'évacuation du produit est positionné en-dessous de la bague de fond B. La coiffe C est alors désolidarisée du porte-coiffe 8 et les organes de pression 31 sont commandés en extension pour agir sur La coiffe C reposant sur l'embout mâle Em de L'élément tubulaire, pendant que Le vérin 36 est commandé en déplacement ascendant pour dégager la coquille M de l'élément tubulaire. Les organes de pression 31 assurent ainsi le maintien fixe de la coiffe sur L'embout mâle pendant la phase dite de "décoquillage" et évitent le soulèvement de La coiffe qui a tendance à se produire en raison des forces de frottement élevées exercées sur le bord de la coiffe par La coquille. Les organes 31 assurent une pression sur la coiffe jusqu'à une course d'extension déterminée pour Laquelle les efforts exercés deviennent pratiquement nuls. Une telle méthode permet de dégager la coquille du produit sans risquer de détériorer l'embout mâle. Bien entendu, il est à remarquer que la description du fonctionnement qui précède mentionne, uniquement, les phases du procédé de fabrication faisant l'objet de l'invention et facilitant la compréhension de L'invention. Par ailleurs, le fonctionnement de la machine a été décrit en considérant que les moyens 36 de commande en coulissement sont formés par un vérin unique. Dans te cas où Les portes-coquille et coiffe sont commandés indépendamment par au moins deux vérins, il doit être noté que Les portes-coquille et coiffe ne sont plus solidarisés entre eux. Il s'ensuit que te porte-coiffe reste en position haute -lorsque le porte-coquille est amené en position basse. Le procédé décrit ci-dessus, ainsi que la machine pour sa mise en oeuvre assurent l'obtention d'éléments tubulaires comportant des embouts complémentaires mâle et femelle possédant des tolérances treks faibles. En effet, le montage de la bague de fond B sur La coquille prélablement à leur positionnement en relation du mandrin N, d'une part, et le guidage vertical du porte-coquille, d'autre part, permettent de réaliser la coquille et la bague de fond selon des cotes fonctionnelles plus précises pour être placées en relation du noyau N. Il s'ensuit que les toLérances de fabrication de ltembout femelle deviennent très faibles. Dans le même sens, le guidage convenable de la coiffe et son maintien sur l'élément tubulaire pendant la phase de démoulage permettent d'obtenir un embout mâle possédant des tolérances de fabrication très faibles.- L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Machine pour la réalisation d'éléments tubulaires en béton assemblés par emboîtement étanche et fabriqués chacun par l'intermédiaire d'un moule constitué par une coquille (M) entourant à distance un mandrin (N) et fermée par une bague de fond (B) et une coiffe (C) qui forment respectivement les embouts complémentaires femelle et mâle de L'élément tubulaire, caractérisée en ce qu'elle comporte - une structure (2) porteuse de colonnes de guidage (6) s'élevant verticalement, - un porte-coquille (7) guidé en coulissement sur les colonnes de guidage (6), - un porte-coiffe (8) monté coulissant sur les colonnes de guidage, en étant placé au-dessus du porte-coquille, - et des moyens (36) de commande en coulissement du porte-coquille et du porte-coiffe destinés à assurer l'amenée de La coquille et de la coiffe en relation du mandrin, de manière à obtenir des embouts complémentaires mâle et femelle comportant des tolérances dimensionnelles précises. 2 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens (36) commandent, indépendamment en coulissement, le porte-coiffe (8) et le porte-coquille (7). 3 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande en coulissement (36) sont constitués par un vérin unique agissant sur le porte-coiffe (8) et en ce que le porte-coiffe (8) et le porte-coquille (7) sont équipés d'au moins un dispositif (41) de verrouillage des portes-coquille et coiffe entre eux. 4 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure porteuse (2) est constituée par quatre montants rigides (3) délimitant en plan, un quadrilatère et assemblés entre eux, à leurs parties supérieure et inférieure, par des cadres de Liaison (4) et (5). 5 - Machine selon la revendication 1 et 4, caractérisée en ce que chaque colonne de guidage (6) est montée en relation de proximité de L'un des montants (3). 6 - Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que Le vérin (36) comporte, d'une part, une tige (361) de commande verticale, articulée par son extrémité libre sur un axe horizontal (37) monté sur le porte-coiffe et, d'autre part, sur son corps, deux tourillons (38) de direction horizontale perpendiculaire å l'axe et portés par des poutres de Liaison (39) fixées au cadre (5). 7 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que le porte-coiffe (8) est équipe, d'une part, d'un dispositif de désolidarisation de la coiffe du porte-coiffe permettant de laisser en place la coiffe sur l'embout pendant la phase de démoulage et, autre part, d'une série d'organes de pression (31) commandés pour agir sur la coiffe (C) pendant la phase de démoulage. 8 - Procédé de fabrication d'éléments tubulaires en béton par l'intermédiaire de La machine conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, du type consistant, pour chaque cycle de fabrication d'un élément tubulaire - lors d'une phase de moulage, à placer une coquille (M) à distance et autour d'un mandrin (N), . équipe; la coquille d'une bague de fond (8), formant l'embout femeLle de l'élément tubulaire, . remplir de béton l'espace annulaire subsistant entre Le mandrin et la coquille, . appliquer une coiffe (C) sur Le béton coulé en lui imprimant au moins un mouvement alternatif pour former l'embout mâle de L'élément tubulaire, - et lors d'une phase de démoulage :: . a retirer la coquille (M) du mandrin (N), . et à dégager L'élément tubulaire fabriqué (T), caractérisé en ce qu'il consiste à : - positionner le porte-coquille (7) et le porte-coiffe (8) en position haute, - fixer la bague de fond (B) sur la coquille (M), - commander Les moyens de coulissement (36) pour déplacer au moins Le porte-coquille et L'amener en relation du mandrin (N), selon une position basse, - fixer une coiffe (C) sur le porte-coiffe (8), remplir de béton L'espace annulaire subsistant entre le mandrin (N) et la coquille (M), - et commander les moyens de coulissement (36) pour déplacer le porte-coiffe, de manière appliquer La coiffe sur Le béton coulé. 9 - Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à : - solidariser les portes-coiffe (8) et coquille (7) en position haute, avant la commande des moyens de coulissement (36), - désolidariser les.portes-coiffe (8) et coquille (7) en position basse, - et commander les moyens de coulissement (36) pour placer Le porte-coiffe en position haute, de manière à autoriser La couLée du béton et la fixation de la coiffe sur le porte-coiffe. 10 - Procédé de fabrication selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il consiste, pour la phase de démoulage, à - solidariser les portes-coiffe (8) et coquille (7) en position basse, avant de retirer la coquille (M) du mandrin (N), - piloter le dispositif de désolidarisation de la coiffe du porte-coiffe, - commander les organes de pression (31) pour agir sur la coiffe, - et commander les moyens de coulissement (36) pour placer Les portes-coquille (7) et coiffe (8) en position haute.