Brevet FR2736665A1 — publié le 19970117

La présente invention concerne une machine de terrassement ou de fouille destinée à creuser et déplacer des masses de terre ou de gravats. I1 existe différentes techniques utilisées actuellement pour faire des fouilles ou des terrassements. L'un des moyens consiste à utiliser une pelle mécanique. Les principaux inconvénients de cette solution sont que - la fouille doit au maximum avoir une ouverture de 1 m x 1 m, - le dégagement des ouvrages enterrés doit être effectué par des opérateurs à la pelle et à la pioche, ce qui crée des problèmes de sécurité à partir d'une certaine profondeur, - la pelle risque d'endommager d'autres ouvrages enterrés. I1 est également connu d'effectuer des travaux de terrassement par aspiration de la terre ou des gravats. Toutefois, cette technique d'aspiration ne permet d'aspirer que des gravats ou de la terre émiettée. Cette technique exclut les travaux dans de la glaise car elle colmate les tuyauteries. Ces matériels travaillant par aspiration butent sur la préparation des terres. I1 faut en effet émietter ou déliter le sol avant de l'aspirer. Or, tous les essais de délitage des terres se sont actuellement soldés par des échecs. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une machine de terrassement ou de fouille permettant d'effectuer de petits terrassements profonds ou des fouilles, notamment en milieu urbain sans empiéter sur l'environnement ou sans détruire ou abîmer les ouvrages enfouis. A cet effet, l'invention concerne une machine de terrassement ou de fouille caractérisée en ce qu'elle comprend - un système mécanique multidirectionnel portant un outil diri gé muni d'une couronne de buses à jets haute pression et d'une buse d'aspiration de liquide chargé de matières solides (gravats, sable, etc.), - des organes d'alimentation en liquide, notamment en eau à haute pression, reliés à la couronne de buses à jets, - des organes d'aspiration de liquide chargé reliés à la buse d'aspiration, et - des organes de commande de l'outil ainsi que des organes d'alimentation et des organes d'aspiration (pression/débit). Une telle machine est très peu encombrante et permet de faire des travaux de terrassement ou de fouille sur des surfaces très réduites, la condition limite correspondant à la taille de l'outil. Cela est particulièrement important pour les travaux urbains d'autant plus que le sous-sol urbain étant très encombré d'ouvrages de différentes natures : canalisation, câbles électriques, câbles de transmission, câbles optiques, etc., il est indispensable d'éviter d'endommager ces ouvrages sans que cela ne soit néanmoins au prix d'une avancée des travaux extrêmement lente. Conformément à l'invention, l'outil est constitué par un mât tubulaire rotatif entraîné par un vérin rotatif ou un vérin linéaire et suspendu au système mécanique multidirectionnel à sa partie centrale. Ce mât porte une tête de travail équipée de la couronne de buses à jets et de la buse d'aspiration, fixée à son extrémité inférieure, et est relié aux organes d'aspiration à son extrémité supérieure. Les moyens mis en oeuvre par la présente invention permettent de travailler d'une manière respectant les ouvrages enfouis ou que l'on peut rencontrer accidentellement. En effet, les jets de liquide à haute pression, tournants, ont l'avantage d'attaquer efficacement les produits meubles allant des sables jusqu'aux gravats, sans toutefois dégrader fortement les ouvrages enterrés comme par exemple les canalisations, les tuyaux de fils, etc.. Dès qu'il décèle un ouvrage enfoui, l'opérateur peut commander la machine pour réduire l'effet coupant de l'outil en diminuant la pression du liquide. La fragmentation relativement fine que l'on peut réaliser des matières enfouies permet une bonne évacuation des gravats par aspiration sans risque de colmatage des conduites. De manière générale, le travail de l'outil est sélectif et non agressif pour les ouvrages enterrés. De manière habituelle, l'outil peut travailler avec une surface active horizontale et progresser en profondeur et/ou transversalement. Cet outil peut également être dans une certaine mesure basculé à partir de sa position verticale pour réaliser des ouvrages ayant des surfaces et des parois autres qu'horizontales et verticales. Cette machine convient à la fois pour le terrassement, c'est-à-dire l'évacuation ou le déplacement de terre et de gravats sur une surface plus ou moins importante par rapport à la surface de la tête de l'outil, et, d'autre part, des travaux de fouille consistant à creuser un trou qui sera sensiblement aux dimensions de la tête de l'outil. Suivant l'orientation et le débit des buses à jets, on obtient un effet plus ou moins agressif dans le plan de la surface de travail ou dans la surface périphérique. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'alimentation en liquide, notamment en eau à haute pression, comportent, d'une part, une pompe haute pression coopérant avec une source de liquide, notamment le réseau de distribution d'eau et, d'autre part, un tube d'alimentation rigide fixé au mât, s'étendant le long de celui-ci, et relié à la tête de travail à l'une de ses extrémités ou première extrémité et à un flexible d'alimentation lui même relié à la pompe haute pression à son extrémité opposée ou seconde extrémité. Cette configuration, conformément à laquelle l'alimentation des buses à jets est effectuée sans joint tournant, permet de mettre en oeuvre des pressions très élevées (jusqu'à 2 500 bars) et parallèlement d'absorber les débattements angulaires du tube d'alimentation rigide grâce à la présence du flexible d'alimentation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'aspiration de liquide chargé comportent, d'une part, une pompe aspirante aspirant dans une cuve de rétention et, d'autre part, un tuyau d'aspiration coopérant avec la pompe aspirante ainsi qu'avec un joint tournant monté à l'extrémité supérieure du mât de manière à permettre d'absorber les débattements angulaires. Il est à noter que l'une des caractéristiques essentielles de la machine susmentionnée, conforme à l'invention, est liée au fait que tous les organes moteurs sont situés à l'extérieur de la fouille ou du terrassement. Les caractéristiques de cette machine seront décrites plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'ensemble d'une machine de terras sement et de fouille selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail schématique de la tête de travail selon l'invention, - la figure 3 montre un premier mode de réalisation de l'outil selon l'invention en position de travail de forage, - la figure 4 montre un second mode de réalisation de l'outil selon l'invention en position de travail de forage, - la figure 4a est une vue de dessus du système d'entraînement en rotation de l'outil correspondant au mode de réalisation représenté sur la figure 4. Selon la figure 1, la machine selon l'invention se compose d'un système mécanique multidirectionnel 1 portant un outil de perforation et d'aspiration rotatif 2. Cet outil a un axe Z-Z définissant son orientation et une surface de travail (X-X, Y-Y) définie par exemple par un plan perpendiculaire à l'axe Z-Z. Cet outil peut monter et descendre, verticalement ou suivant d'autres directions ; il peut également se déplacer dans un certain plan ou basculer de façon à déplacer son axe Z Z par rapport à la direction verticale. Ainsi, on peut réaliser des fouilles ou des forages suivant toutes les orientations. La machine comprend des organes d'alimentation en liquide haute pression comportant une pompe haute pression 3 et une source de liquide (en général de l'eau) 4. Cette source peut être le réseau de distribution d'eau. La pompe haute pression 3 est reliée à l'outil 2 par des moyens d'alimentation 31 qui seront décrits plus en détail dans la suite de cet exposé. La machine comporte également des organes d'aspiration de liquide chargé de matières enlevées, comprenant une pompe aspirante 5 aspirant dans une cuve de rétention 6. La pompe aspirante 5 est, elle aussi, reliée à l'outil 2 par des moyens d'aspiration 51 qui seront, eux aussi, décrits plus en détail dans la suite de cet exposé. Les différents éléments exposés ci-dessus, c'est-àdire le système mécanique multidirectionnel 1, l'outil 2, la pompe haute pression 3 d'alimentation et la pompe aspirante 5, sont commandés par un circuit de commande 7. Ce circuit de commande 7 permet de régler le débit et/ou la pression du liquide fourni à l'outil 2. Il permet également de commander le débit aspiré par la pompe d'aspiration 5, soit pour éliminer au maximum le liquide de la zone de travail, soit au contraire, pour laisser subsister à cet endroit une certaine réserve de liquide chargé de gravats. L'outil 2 comporte une tête de travail 20 qui est représentée de manière schématique sur la figure 2. Cette tête 20 se compose, dans la surface de travail définie par le plan X-X, Y-Y, (en général perpendiculaire à l'axe Z-Z de la tête), d'une couronne 21 de buses à jets 22 entourant une buse d'aspiration 23. Les jets 24 sont figurés par des cônes. L'aspiration du liquide chargé par la buse d'aspiration est indiquée par la flèche A. Les jets haute pression ont pour fonction d'émietter le sol pour que l'ensemble terre, pierre, sable puisse être aspiré. Les jets doivent être en mouvement par rapport au sol et inclinés suivant des angles différents. Les jets haute pression sont des buses interchangeables dont le cône de dispersion peut varier en fonction de la dureté du sol (sol dur - cône à angle faible, sol très friable - cône à angle de dispersion important). La surface de sol attaquée portent la référence 8. Plus précisément, selon la figure 3, l'outil 2 est constitué par un mât tubulaire rotatif à l'extrémité inférieure duquel est fixée la tête de travail 20 équipée de la couronne 21 de buses à jets 22 et de la buse d'aspiration 23. L'ensemble ainsi constitué est entraîné en rotation par un vérin rotatif 9 représenté schématiquement et est suspendu au système mécanique multidirectionnel 1 à sa partie cen trale. Ce système 1 est, de façon connue en elle-même, conçu de façon à permettre de donner à l'axe Z-Z du mât 2 n'importe quelle inclinaison dans l'espace. Selon la figure 3, le mât 2 a une double fonction consistant à faire office de support pour la tête de travail 20 mais également à permettre l'évacuation du liquide chargé de gravats selon la flèche A. A cet effet, celui-ci est équipé à son extrémité supérieure d'un joint tournant 10 coopérant avec un tuyau d'aspiration relié à la pompe aspirante 5 et correspondant au moyen d'aspiration 51. Par ailleurs, et selon la figure 3, la couronne 21 de buses à jets 22 est reliée à un tube d'alimentation rigide 11 fixé au mât 2 et s'étendant le long de celui-ci. Le tube rigide 11 coopère, à son extrémité opposée à la tête de travail 20, avec un flexible d'alimentation relié à la pompe haute pression 3 et correspondant au moyen d'alimentation 31. Cette configuration, par laquelle la tête de travail 20 est alimentée en liquide sous pression sans joint tournant, permet d'utiliser des pressions très élevées. La machine correspondant au mode de réalisation représenté sur la figure 4 est largement similaire à celle représentée sur la figure 3 et ne s'en distingue que par le fait que le vérin rotatif 9 est remplacé par un vérin hydraulique 12 monté sur le système mécanique multidirectionnel 1 et coopérant avec un ensemble d'engrenages 13 représenté schématiquement également monté sur le système 1 de façon à entraîner le mât 2 selon un mouvement de rotation alternatif représenté par la flèche B sur la figure 4a. REVENDICATIONS 10) Machine de terrassement ou de fouille, destinée à creuser et déplacer des masses de terre ou de gravats, caractérisée en ce qu'elle comprend - un système mécanique multidirectionnel (1) portant un outil dirigé (2) muni d'une couronne (21) de buses à jets haute pression (22) et d'une buse d'aspiration (23) de liquide chargé de matières solides, - des organes d'alimentation en liquide, notamment en eau à haute pression (3, 4, 31, 11), reliés à la couronne (21) de buses à jets (22), - des organes d'aspiration de liquide chargé (5, 6, 51) reliés à la buse d'aspiration (23), et - des organes de commande (7) de l'outil (2) ainsi que des or ganes d'alimentation et des organes d'aspiration, l'outil étant constitué par un mât tubulaire rotatif (2) entraîné par un vérin rotatif (9) ou un vérin linéaire (12) et suspendu au système mécanique multidirectionnel (1) à sa partie centrale, ce mât (2) portant une tête de travail (20) équipée de la couronne (21) de buses à jets (22) et de la buse d'aspiration (23), fixée à son extrémité inférieure, et étant relié aux organes d'aspiration à son extrémité supérieure. 20) Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes d'alimentation en liquide, notamment en eau à haute pression, comportent, d'une part, une pompe haute pression (3) coopérant avec une source de liquide (4), notamment le réseau de distribution d'eau et, d'autre part, un tube d'alimentation rigide (11) fixé au mât (2) et relié à la tête de travail (20) à l'une de ses extrémités ou première extrémité et à un flexible d'alimentation (31) lui même relié à la pompe haute pression (3) à son extrémité opposée ou seconde extrémité. 30) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les organes d'aspiration de liquide chargé comportent, d'une part, une pompe aspirante (5) aspirant dans une cuve de réten tion (6) et, d'autre part, un tuyau d'aspiration (51) coopérant avec la pompe aspirante (5) ainsi qu'avec un joint tournant (10) monté à l'extrémité supérieure du mât (2).