Brevet FR2702563A1 — publié le 19940916

DISPOSITIF POUR LE PRELEVEMENT D'ECHANTILLONS DE SOLS La présente invention concerne un dispositif de conception simple, apte à être monté sur un véhicule, et permettant d'effectuer des prélèvements d'échantillons de sol de manière automatique. On connaît par le document FR A 2 562 665 un appareil de prélèvement automatique d'échantillons de sol qui se caractérise en ce qu'il comprend un élément formant sonde de prélèvement d'échantillons, un dispositif approprié d'entraînement de l'élément formant sonde pour réaliser le prélèvement d'échantillons, un mécanisme de déplacement en translation sensiblement vertical par rapport au châssis de l'appareil du dispositif d'entraînement et de l'élément formant sonde, ainsi que des moyens de commande sélective du mécanisme de déplacement. Selon l'une des variantes revendiquées dans ce document FR A 2 562 665, le bâti de cet appareil est monté sur un véhicule approprié de manière à permettre la récupération des échantillons sans descendre du véhicule. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un appareil de ce type qui soit de conception et de fonctionnement particulièrement simples et qui soit également adaptable sur tous types de véhicules. Ce but est parfaitement atteint par le dispositif de l'invention. Il s'agit d'un dispositif de prélèvement d'échantillons de sol qui de manière connue par le document FR 2 562 665 est monté sur le châssis d'un véhicule et qui comporte un élément formant sonde de prélèvement, qui est entraînable en rotation par un moteur. De manière caractéristique, il comporte un jeu de deux tubes télescopiques, le second tube étant apte à coulisser à l'intérieur du premier tube, et un vérin disposé parallèlement à l'axe des deux tubes et fixé respectivement au premier tube et au second tube, vers l'extrémité arrière de ce dernier.De plus le premier tube est monté pivotant par rapport à un axe horizontal qui est fixé sur le châssis du véhicule, entre une première position dite de repos où ledit premier tube est sensiblement horizontal et une position dite de prélèvement où il est vertical et où son extrémité distale est sensiblement contre la surface du sol. Enfin l'élément formant sonde est monté au bout de la partie avant d'un arbre tournant dont la partie arrière est montée axialement dans le second tube et est entraînée en rotation par un moteur qui est disposé vers l'extrémité arrière dudit second tube, de telle sorte que le premier tube étant en position de prélèvement, I'élement formant sonde est à l'intérieur du premier tube lorsque la tige du vérin est sortie et pénètre dans le sol par l'extrémité distale du premier tube lorsque la tige du vérin rentre dans le corps de celui-ci. Ainsi le dispositif de l'invention consiste dans un ensemble relativement compact qui est facilement adaptable sur le châssis d'un véhicule, quel qu'il soit II suffit pour cela de fixer latéralement sur ledit châssis une pièce susceptible de former un axe horizontal de pivotement pour le jeu de tubes télescopiques. De plus on comprend que la mise en oeuvre du dispositif est particulièrement simple puisque, lors du déplacement du véhicule, les tubes télescopiques sont en position horizontale tandis que lorsque l'on veut effectuer un prélèvement, il suffit de les faire pivoter de 90" de telle sorte que l'extrémité distale du premier tube repose sensiblement sur le sol, là où doit être effectué le prélèvement. Lors du déplacement du véhicule, l'élément formant sonde se trouve protégé, étant situé dans le premier tube. Il n'y a donc plus de risque de détérioration involontaire de l'élément formant sonde, qu'il s'agisse d'un foret ou d'une tarière ou de tout autre type de sonde. De plus, il n'y a plus de risque de déversement sur le sol de l'échantillon prélevé. De préférence le premier tube comporte vers son extrémité distale d'une part un organe de nettoyage de l'élément formant sonde, positionné à l'intérieur dudit tube, et d'autre part un boîtier de stockage des échantillons prélevés, qui est muni d'une trappe de récupération ; de plus le boîtier de stockage est positionné en sorte d'être en-dessous du premier tube lorsque celui-ci est en position horizontale. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet une récupération facilitée de l'échantillon prélevé. En effet comme cela ressortira encore plus clairement à la lecture de la description qui va être faite ci-après, L'organe de nettoyage permet de dégager de l'élément formant sonde l'échantillon lorsque l'élément formant sonde est remonté à l'intérieur du premier tube ; ainsi le prélèvement de sol tombe dans le boîtier de stockage et il suffit à l'utilisateur d'ouvrir la trappe pour recueillir précisément ledit prélèvement. Selon un mode de réalisation, L'organe de nettoyage de l'élément formant sonde comporte au moins un doigt monté radialement et élastiquement à l'intérieur du premier tube, et qui est apte à venir pénétrer dans l'évidement de l'élément formant sonde. De préférence dans ce cas, le doigt est monté sur une pièce mobile en rotation qui est elle-même montée à l'intérieur du premier tube et qui est munie de moyens de coulissement, actionnables par l'utilisateur depuis l'extérieur dudit premier tube. Ainsi lorsque le prélèvement a été effectué, et que l'élément formant sonde est remonté à l'intérieur du premier tube, il suffit pour l'utilisateur de faire pivoter les tubes télescopiques en position de repos, puis d'actionner les moyens de coulissement de manière à déplacer la pièce mobile longitudinalement à l'intérieur du premier tube en sorte que le doigt pénètre à l'intérieur de l'évidement de l'élément formant sonde dans lequel se trouve l'échantillon de sol.Le déplacement longidudinal du doigt à l'intérieur de l'évidement provoque l'évacuation de l'échantillon contenu dans ledit évidement, qui tombe alors dans le boîtier de stockage qui se trouve dans la partie basse du premier tube. C'est un autre objet de l'invention de proposer une installation mobile de prélèvement d'échantillons qui comporte un véhicule sur lequel est monté le dispositif précité. De manière caractéristique, cette installation comporte également un système automatique de collecte d'échantillons qui comprend un embout de raccordement, apte à venir s'adapter sur le boîtier de stockage, lorsque le premier tube est en position de repos, une succession de supports de sachets de collecte ainsi que des moyens de déplacement de l'embout de raccordement au dessus desdits supports. Il est ainsi possible à l'utilisateur, en commandant les moyens de déplacement, de déterminer dans quel sachet de collecte doit être déversé l'échantillon de sol qui a été prélevé et qui se trouve dans le boîtier de stockage. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite du mode préféré de réalisation de l'installation mobile de prélèvement automatique d'échantillons de sol équipée d'un dispositif à tubes télescopiques pivotants illustrée par le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe du dispositif, La figure 2 est une vue schématique en coupe de l'organe de nettoyage de l'élément formant sonde, et La figure 3 est une vue schématique du système multi-positions de collecte d'échantillons. Le dispositif 1 de prélèvement automatique d'échantillons de sol se compose essentiellement de deux tubes cylindres 2 et 3, d'un vérin 4, d'un élément formant sonde 5 monté à l'extrémité d'un arbre 6 entraîné par un moteur 7. Les deux tubes cylindriques 2 et 3 sont dimensionnés de manière à ce que le second tube 3 puisse coulisser à l'intérieur du premier tube 2, de manière télescopique. Ce coulissement est obtenu grâce à l'action du vérin 4. Il s'agit en l'occurrence d'un vérin hydraulique, dont le corps 8 est fixé au premier tube 2, le long de celui-ci de telle sorte que la tige 9 du vérin ait une direction parallèle à celle de l'axe 10, commun aux deux tubes 2 et 3. Le premier tube 2 a une extrémité proximale il qui est ouverte et dans laquelle pénètre le second tube 3. Dans la suite du présent texte on utilisera les termes proximale et distale pour les extrémités respectivement 11 et 12 du premier tube 2. L'extrémité proximale il est celle qui est la plus proche de la zone de fixation dudit tube 2 sur le châssis du véhicule, tandis que l'extrémité distale 12 est celle qui est la plus éloignée de cette zone de fixation. Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 1, la fixation du premier tube 2 et corrélativement de l'ensemble des deux tubes 2 et 3, du vérin 4, de la sonde et de son moteur d'entraînement est obtenue grâce à une pièce de fixation 13 apte à s'adapter sur un axe horizontal 14 de pivotement monté latéralement sur le châssis du véhicule. L'extrémité distale 12 du premier tube 2 comporte une plaque de fermeture 15 percée d'un orifice central 16, dimensionnée pour permettre le passage de l'élément formant sonde 5. De plus cette plaque de fermeture 15 se prolonge à l'extérieur du second tube 2, transversalement à l'axe 10, et sert d'assise au corps 8 du vérin 4. Le second tube 3 sert de support à l'arbre 6 à l'extrémité duquel est monté l'élément formant sonde 5. Plus précisément la partie arrière 6a de l'arbre 6 est montée à l'intérieur du second tube 3 grâce à deux paliers 17 et 18. La partie avant 6b de cet arbre 6 va largement au-delà du second tube 3. Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'extrémité arrière 19 du second tube 3 est fixée sur une plaque 20. Dans le présent texte, on appelle extrémité avant du second tube 3, par opposition à l'extrémité arrière 19, l'extrémité qui pénètre à l'intérieur du premier tube 2, lorsque la tige 9 du vérin est sortie. La plaque 20 supporte également le moteur 7 d'entraînement de l'arbre 6, ainsi que le réducteur correspondant 22. De plus l'extrémité de la tige 9 du vérin 4 est également fixée sur la plaque 20. La position respective des différents éléments composant le dispositif 1 qui est illustrée à la figure 1, est celle qui correspond à la position de début de prélèvement. Dans ce cas, les deux tubes 2 et 3 sont en position verticale, la plaque de fermeture 15 est en appui contre le sol 23 et la tige 9 du vérin 4 est sortie. Ainsi le second tube 3 se trouve en grande partie à l'extérieur du premier tube 2, tandis que la partie avant 6b de l'arbre 6, ainsi que l'élément formant sonde 5 se trouvent à l'intérieur du tube 2. Comme on peut aisément le comprendre, le prélèvement de l'échantillon se fera en actionnant d'une part le moteur 7 entraînant en rotation l'arbre 6, par l'intermédiaire du réducteur 22 et d'autre part le vérin 4 en sorte de faire rentrer la tige 9 à l'intérieur du corps 8. Cette double action permet à l'élément formant sonde 5 de tourner sur lui-même et de pénétrer progressivement dans le sol 23, en passant par l'orifice central 16, lors du coulissement télescopique du second tube 3 à l'intérieur du premier tube 2. On conçoit que la profondeur à laquelle peut être effectué le prélèvement d'échantillons de sol peut être facilement déterminée, notamment en choisissant de manière adéquate la distance D à laquelle se situe au-dessus du sol 23 l'axe 14 fixé sur le châssis du véhicule, ainsi que les longueurs respectives des tubes 2 et 3 et de la tige 9 du vérin 4. Dans le cas où D est de l'ordre d'un mètre, il est possible d'effectuer des prélèvements d'échantillons de sol jusqu'à des profondeurs de l'ordre de 90 cm. L'ensemble constitué par les deux tubes télescopiques 2, 3, le vérin 4, l'élément formant sonde 5, son arbre 6 et son moteur d'entraînement 7, tout cet ensemble est très compact et facilement manipulable par l'utilisateur depuis le véhicule ; en particulier lorsque l'utilisateur doit se déplacer sur le terrain, d'une zone de prélèvement à une autre, il réalise le pivotement de cet ensemble autour de l'axe 14 de manière à ce que le tube 2 soit en position sensiblement horizontale. Un tel pivotement, dans le sens de la flèche F, est d'autant plus facile à obtenir que le centre de gravité de cet ensemble se trouve à proximité de l'axe 14, lorsque les différents éléments qui le composent sont dans la position montrée à la figure 1. Le second tube 2 comporte un boîtier 24 de stockage de l'échantillon prélevé, qui donne sur l'intérieur dudit tube 2 dans sa partie la plus distale, proche de l'extrémité distale 12. Ce boîtier 24, qui a la forme d'un cône dont la partie la plus évasée débouche dans le tube 2 comporte dans sa partie rétrécie une trappe 25 d'obturation. Le dispositif 1 comporte également un organe 26 de nettoyage de l'élément formant sonde 5, qui par simplification n'a pas été représenté sur la figure 1 mais qui est illustré par la vue de la figure 2. Cet organe 26 a pour fonction d'extraire automatiquement l'échantillon de sol qui s'est accumulé, lors de la pénétration de l'élément formant sonde 5 dans le sol 23, dans l'évidement 27 spécialement prévu à cet effet dans ledit élément formant sonde 5. Cet évidement 27 a par exemple la forme générale d'une hélice. L'organe 26 comporte deux doigts 28 qui sont montés radialement et élastiquement sur une pièce 29 creuse dont l'évidement intérieur de diamètre D1 est légèrement supérieur au diamètre de l'arbre 6 et de l'élément formant sonde 5. Les doigts 28 pénètrent radialement dans l'évidement intérieur de la pièce 29. Ils sont maintenus latéralement en position par des flasques 30 et 31 de forme sensiblement annulaire dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du premier tube 2. Dans l'espace entre les deux flasques 30 et 31 est prévu un anneau élastique 32, de forme torique, qui d'une part assure le maintien des deux doigts 28 en position radiale et d'autre part exerce une force tendant à rapprocher l'un vers l'autre les deux doigts 28. Une bague 33 de maintien entoure la pièce 29 entre le flasque 31 et l'épaulement 34. Cette bague 33 est fixée rigidement à un levier 35 de coulissement. L'ensemble constitué par les doigts 28, l'anneau élastique 32, la pièce 29 et sa bague de maintien 33 est placé à l'intérieur du premier tube 2. Cet ensemble est actionnable de l'extérieur par l'utilisateur grâce au levier de coulissement 35. En effet, celui-ci se prolonge vers l'extérieur en passant par une lumière pratiquée longitudinalement dans le premier tube 2 et peut donc être déplacé par l'utilisateur à partir d'une manette entre deux positions, définies par la longueur de ladite lumière longitudinale. De préférence la manette en question sera assortie d'un système à ressort permettant le retour automatique de l'organe de nettoyage de la seconde à la première position. Le fonctionnement de cet organe est le suivant. Une fois que l'élément formant sonde 5 a été remonté à l'intérieur du premier tube 2, dans la zone qui est en regard du boîtier de stockage 24, l'utilisateur procède tout d'abord au pivotement du dispositif 1 dans le sens de la flèche F, de manière à amener les tubes télescopiques 2, 3 en position horizontale. Dans cette position, le boîtier de stockage 24 se trouve placé en-dessous du tube 2. L'utilisateur actionne alors la manette de coulissement de la première à la seconde position. Ce faisant, grâce au levier 35, et à la bague de maintien 33, la pièce 29 se déplace à l'intérieur du tube 2 de telle sorte que les doigts 28 parcourent toute la distance correspondant à l'emplacement de l'élément formant sonde 5. Les doigts 28, dans la première position de l'organe de nettoyage, sont appliqués sur la périphérie de l'arbre 6, au-dessus de l'élément formant sonde 5. Lorsque la pièce 29 se déplace de la première à la seconde position, les doigts 28 passent à l'aplomb de l'évidement 27 de l'élément formant sonde 5, qui contient l'échantillon de sol prélevé. Du fait de l'action de l'anneau élastique 32, le doigt 28 pénètre dans cet évidement et, dans son déplacement longitudinal, suit la rainure correspondant à cet évidement, repoussant l'échantillon de sol qui s'y trouve. Cet échantillon tombe dans le boîtier de stockage 24. l'utilisateur peut alors récupérer cet échantillon en ouvrant la trappe 25. Lorsque l'évidement 27 de l'élément formant sonde 5 a la forme d'une hélice, la pièce 29 est amenée à tourner sur elle-même pendant son déplacement longitudinal ; ceci est rendu possible par le jeu existant entre ladite pièce 29 et la bague de maintien 33. A la figure 3 on a représenté schématiquement un système automatique 36 multi-positions de collecte des échantillons prélevés. Ce système automatique comporte un embout de raccordement 37, qui vient s'adapter sur le boîtier de stockage 24, lorsque le premier tube 2 est en position de repos, c'est à dire qu'il a été pivoté autour de l'axe 14 de sorte qu'il est sensiblement horizontal. L'embout 37 est raccordé par sa première extrémité 3 7a au boîtier de stockage, tandis que sa seconde extrémité 37b peut être amenée à se déplacer au-dessus d'une succession de supports 38 sur lesquels sont enfilés des sachets 39 de collecte. Les supports 38 sont fixés sur une réglette 40 elle-même fixée sur un élément fixe du véhicule non représenté.Le déplacement de l'extrémité 37b de l'embout 37 est réalisé grâce à un moteur 41 entraînant en rotation une tige filetée 42 qui passe par un orifice taraudé pratiqué dans une pièce 43 bloquant en position l'extrémité 37b de l'embout 37. Ainsi il est possible à l'utilisateur, en commandant le moteur 41, de déplacer automatiquement l'extrémité 37b de l'embout 37 au-dessus du sachet 39 qui convient pour l'échantillon prélevé. Lorsque le positionnement de l'embout 37 est réalisé, il suffit d'ouvrir la trappe 25 et l'échantillon prélevé qui était dans le boîtier de stockage 24 tombe automatiquement, par l'intermédiaire de l'embout 37 dans le sachet 39 prédéterminé. De préférence l'adaptation de l'extrémité 37a de l'embout 37 avec le boîtier 24 de stockage se fait grâce à une terminaison 44, de forme conique. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple préféré mais non exhaustif. En particulier, le corps 8 du vérin 4 peut être fixé sur la plaque 20 tandis que la tige serait fixée sur la plaque de fermeture 15. Le résultat serait techniquement identique bien que cette configuration risquerait de déplacer le centre de gravité de l'ensemble pivotant. De plus l'entraînement en rotation de l'arbre 6 peut être réalisé éventuellement par un moteur fixé directement en bout dudit arbre. Cet entraînement peut être soit électrique, hydraulique, pneumatique ou éventuellement thermique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de prélèvement d'échantillons de sol, monté sur le châssis d'un véhicule et qui comporte un élément formant sonde de prélèvement, entraînable en rotation par un moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de deux tubes télescopiques (2,3) , le second tube (3) étant apte à coulisser à l'intérieur du premier tube (2), et un vérin (4) disposé parallèlement à l'axe (10) des deux tubes et fixé respectivement au premier tube (2) et au second tube (3), vers l'extrémité arrière (19) de ce dernier (3), en ce que le premier tube (2) est monté pivotant par rapport à un axe horizontal (14) qui est fixé sur le châssis du véhicule, entre une première position dite de repos où ledit premier tube (2) est sensiblement horizontal et une position dite de prélèvement où il est vertical et où son extrémité distale (12) est sensiblement contre la surface du sol (23)., et en ce que l'élément formant sonde (5) est monté au bout de la partie avant d'un arbre tournant (6) dont la partie arrière (6a) est montée axialement dans le second tube (3) et est entraînée en rotation par un moteur (7) qui est disposé vers l'extrémité arrière dudit second tube (3), de telle sorte que le premier tube (2) étant en position de prélèvement, l'élément formant sonde (5) est à l'intérieur du premier tube (2) lorsque la tige (9) du vérin (4) est sortie et pénètre dans le sol (23) par l'extrémité distale (12) du premier tube (2) lorsque la tige (9) du vérin (4) rentre dans le corps (8) de celui-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en que que l'extrémité distale (12) du premier tube (2) est obturée par une plaque de fermeture (15) qui comporte un orifice central (16) pour la passage de l'élément formant sonde (5) et en ce que le vérin (4) est fixé sur ladite plaque de fermeture (15) se prolongeant au-delà du premier tube (2). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'extrémité arrière (19) du second tube (3) est fixée sur une plaque (20) sur laquelle sont également fixés le vérin (4) et le moteur (7) d'entraînement de l'arbre (6). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la distance D au-dessus du sol (23) de l'axe horizontal (14) de pivotement est de l'ordre du mètre. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le premier tube (2) comporte vers son extrémité distale (12) d'une part un organe de nettoyage (26) de l'élément formant sonde (5), positionné à l'intérieur dudit tube (2), et d'autre part un boîtier de stockage (24) des échantillons prélevés, qui est muni d'une trappe de récupération (25) et qui est positionné en sorte d'être endessous du premier tube lorsque celui-ci est en position horizontale. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'organe de nettoyage (26) de l'élément formant sonde (5) comporte au moins un doigt (28) monté radialement et élastiquement à l'intérieur du premier tube (2), et qui est apte à venir pénétrer dans l'évidement (27) de l'élément formant sonde (5). 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le doigt (28) est monté sur une pièce mobile (29) en rotation qui est elle-même montée à l'intérieur du premier tube (2) et qui est munie de moyens de coulissement (33,35), actionnables par l'utilisateur depuis l'extérieur dudit premier tube (2). 8. Installation mobile de prélèvement d'échantillons qui comporte un véhicule sur lequel est monté le dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte également un système automatique (36) de collecte d'échantillons qui comprend un embout de raccordement (37), apte à venir s adapter sur le boîtier de stockage (24), lorsque le premier tube (2) est en position de repos, une succession de supports (38) de sachets (39) de collecte ainsi que des moyens de déplacement (41,42,43) de l'embout de raccordement (37) au-dessus desdits supports (38).