Brevet FR2765827A1 — publié le 19990115

MACHINE DE CAROTTAGE La présente invention est relative à une machine de carottage permettant, entre autres, de réaliser des orifices de raccordement de tuyau de dérivation dans des canalisations en béton, béton armé ou autres matériaux composés, ou de réaliser des trous d'évacuation sanitaires, d'eaux pluviales ou autres dans des parois, ou de réaliser des prélèvements d'échantillons dans des revêtements routiers ou dans des dalles ou parois de béton. Une telle machine comprend usuellement un socle fixé contre le conduit, la paroi ou la dalle, une ou plusieurs colonnes de guidage protubérant du socle et munies d'une crémaillère, un chariot coulissant le long des colonnes avec un dispositif d'avance et de recul engrené avec les crémaillères, un bloc moteur monté sur le chariot et dont l'arbre rotatif de sortie porte un foret tubulaire de diamètre correspondant à celui désiré de l'orifice. Le moteur peut être thermique, électrique, hydraulique ou pneumatique. Des machines connues de ce type sont commercialisées par exemple sous la dénomination FORACOUP par la société SMG, ou sous la dénomination B1-B5 par la société BENEFOR ou sous la dénomination KB200/350 par la société GOLZ. Le socle peut être fixé contre une paroi mécaniquement par des chevilles extensibles et des boulons, ou par des ventouses reliées à une pompe à vide. Dans le cas de forage d'une canalisation enterrée, on creuse d'abord la tranchée qui sera occupée ultérieurement par le tuyau de dérivation, puis on fixe le support contre la canalisation et/ou on cale la machine dans la tranchée à l'aide de planches et de coins. Les colonnes de guidage assurent la stabilité, donc la propreté du forage. La longueur des colonnes de guidage correspond usuellement au minimum à la somme de la longueur du foret et de la longueur du bloc moteur monté sur le chariot. Le socle peut présenter une épaisseur variant entre 5 cm et 20 cm. La longueur totale de l'appareil peut ainsi atteindre entre 100 cm et 120 cm. Compte tenu que les forages sont usuellement réalisés de l'extérieur vers l'intérieur, on dispose normalement d'un espace suffisant pour mettre en oeuvre la machine. Fonctionnant à satisfaction, on constate toutefois que ce type de machine de carottage n'est plus utilisable pour des forages de l'intérieur d'un espace confiné vers l'extérieur, l'espace à disposition étant alors trop restreint pour installer le socle, les colonnes de guidage, le chariot et le bloc moteur. Tel peut être le cas lorsque la tranchée du tuyau de dérivation à raccorder arrive sur un cylindre vertical appelé "regard" de diamètre usuel de l'ordre de 80 cm auquel sont déjà raccordés plusieurs tuyaux, ou arrive sur une canalisation sous un autre conduit adjacent. Le but de la présente invention est une machine de carottage qui soit susceptible d'être utilisée dans des espaces restreints, notamment dans des regards de diamètre de l'ordre de 80 cm. La machine doit toutefois pouvoir être installée facilement et aisément de manière suffisamment rigide et stable pour éviter que le foret, voire l'ensemble de la machine, n'entre en vibrations conduisant au percement d'orifices imparfaits. En outre, la conception de la machine doit être suffisamment simple pour rester fiable, robuste à long terme et économique à réaliser. Ces buts sont atteints grâce à une machine comprenant une ou plusieurs colonnes de guidage solidaires d'un socle et le long desquelles peut être déplacé en translation un foret, du fait que le socle se présente sous la forme d'une nacelle dans laquelle les colonnes de guidage sont fixées dans le sens de la longueur de la nacelle, colonnes le long desquelles peut être déplacé un chariot ayant une fonction de renvoi d'angle mécanique entre un foret orienté dans le sens de la longueur de la nacelle et un bloc moteur orienté dans le sens de la hauteur de la nacelle. Grâce au renvoi d'angle, on réduit ainsi la longueur de la nacelle à la somme de la longueur du foret et du renvoi d'angle, le moteur étant alors avantageusement agencé dans le sens de la hauteur. On peut ainsi gagner jusqu'à 50 cm dans la longueur de la machine selon l'invention par rapport aux machines de l'art antérieur. La largeur de la nacelle peut être réduite à celle la plus importante du bloc moteur ou du charioUrenvoi-d'angle, c'est-à-dire que cette largeur peut rester inférieure à environ 60 cm. Ces dimensions permettent d'introduire et de mettre en oeuvre cette machine de carottage dans des espaces confinés. La nacelle permet en outre de protéger la machine lors de son introduction et de son installation dans l'espace restreint. De préférence, la nacelle est réalisée sous la forme d'un cadre parallélépipédique vertical. Ce type de construction est facilement réalisable de manière robuste à partir de cornières ou de tubes métalliques. Ce cadre peut recevoir des traverses entre deux montants pour supporter les différents organes de la machine. Selon un mode de réalisation préféré, les colonnes de guidage de la machine de carottage sont réalisées sous la forme de trois vis sans fin réparties selon un triangle dans la partie inférieure de la nacelle, ces vis étant susceptibles d'être tournées par des moyens d'entraînement de manière synchronisée, le chariot/renvoi-d'angle et/ou le support de moteur étant engagés sur ces vis par des orifices taraudés. Avantageusement, les extrémités d'un même côté des trois vis sans fin sont chacune munies d'une roue dentée orthogonale, ces roues dentées étant entraînées par une même chaîne ou courroie crantée à partir d'une roue dentée d'entraînement actionnée par une manivelle, voire un moteur. Cet agencement d'un triplet de vis sans fin en tant que colonnes de guidage, et ceci en combinaison avec des moyens d'entraînement en rotation synchronisée par roue dentée assure une avance en puissance mais de manière très stable et très équilibrée du moteur et du chariot/renvoi-d'angle portant le foret. En choisissant le diamètre de la roue d'entraînement actionnée par la manivelle, on peut aisément contrôler la vitesse d'avancement du foret. Utilement, L'arbre de sortie du renvoi d'angle présente un conduit interne et porte en son extrémité opposée de celui portant le foret un dispositif de raccordement hydraulique rotatif et une poulie d'entraînement pour une pompe hydraulique agencée dans la partie supérieure du chariot. Un dispositif d'alimentation en eau de lavage et de refroidissement du foret peut être ainsi agencé à demeure dans la nacelle, la pompe de ce dispositif étant installée en hauteur. Ce dispositif reste donc à demeure dans la nacelle, et est notamment protégé des coups par la nacelle. De préférence, la nacelle comprend des moyens de fixation entre deux parois rapprochées. Ces moyens de fixation de la nacelle peuvent comprendre, en chacune de deux faces opposées de la nacelle, de préférence les deux parois latérales, une double paire de bras reliés en V formant une pyramide déformable dont la pointe tronquée porte un patin articulé, les extrémités des bras d'une paire étant reliées en rotation en une première paire de pivots fixes de la nacelle, les extrémités des bras de l'autre paire étant reliées en rotation en une seconde paire de pivots susceptible d'être déplacée en translation en direction de la première paire de pivots par des moyens de déplacement. Les moyens de déplacement de la seconde paire de pivots peuvent comprendre un vérin dont l'extrémité de la tige porte un chariot ou une vis sans fin sur laquelle est engagé un orifice taraudé d'un chariot, lequel chariot porte un longeron à chaque extrémité de laquelle est agencé l'un des pivots de la seconde paire. Ce mode de fixation est simple à réaliser et s'avère à l'usage très puissant pour bloquer la machine en position à l'intérieur d'un espace confiné. II est à noter que la machine peut également être utilisée pour un forage de l'extérieur vers l'intérieur en étant installée au fond d'une tranchée, les patins venant alors prendre appui contre deux planches disposées contre les parois de la tranchée. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré dans les figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de la machine de carottage selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de côté de la machine de carottage selon la figure 1 sans les organes internes, - la figure 3 est une vue schématique de l'arrière de la machine de carottage selon le plan 111-111 de la figure 1 sans les organes internes, - la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale de la machine de carottage selon le plan IV-IV de la figure 1, - la figure 5 est en perspective de la machine de carottage, et - la figure 6 est une vue en coupe du détail du chanot/renvoi-d'angle. Comme mieux visible sur les figures 1 à 5, la machine de carottage est agencée presque entièrement à l'intérieur d'une nacelle 10 permettant de la déplacer et de la transporter sans devoir la démonter et avec un risque moindre de détérioration suite à des coups ; puis de l'installer en un lieu quelconque solidement d'un seul tenant. A cet effet, cette nacelle 10 comprend en sa partie supérieure une boucle de levage 19 et/ou des poignées de manutention latérales 18 et/ou des poignées verticales remontant au-dessus de la face supérieure de la nacelle. Dans cet exemple de réalisation, cette nacelle se présente sous la forme d'un cadre parallélépipédique vertical comprenant une paire de montants frontaux 12 et montants arrière 12' reliés ensemble dans le sens longitudinal par des longerons supérieur 14 et inférieur 14' et dans le sens transversal par des traverses supérieures 16 et des traverses inférieures 16'. Ces montants, longerons et traverses peuvent être des barres métalliques de sections rectangulaires, ou profilées à angle droit appelées cornières, assemblées par soudure ou par vis. Bien évidemment, la forme de cette nacelle peut être modifiée, par exemple en arrondissant les angles ou en donnant une forme arquée convexe aux montants, longerons et/ou traverses. Comme mieux visible sur les figures 1, 3, 4 et 5, trois vis sans fin faisant office de colonnes de guidage du bloc moteur et foret sont agencées parallèlement entre elles et mobiles en rotation au sein de cette nacelle 10. Plus précisément, ces vis sans fin sont agencées selon un triangle pointant vers le haut mieux visible sur la figure 3, c'est-à-dire que la vis sans fin supérieure 20 est agencée entre deux traverses intermédiaires 16"' une frontale et une arrière ; que la seconde vis sans fin 21 longitudinale est supportée à proximité des deux montants latéraux de droite avant et arrière ; alors que la troisième vis sans fin longitudinale 22 est supportée à proximité des deux montants latéraux de gauche avant et arrière. Comme mieux visible sur les figures 1, 3 et 5, les trols extrémités arrière des vis sans fin 20, 21 et 22 portent chacune une roue dentée respectivement 23, 24 et 25 engrenée par une même chaine 29 passant par une poulie de mise sous tension et une roue dentée d'entraînement 27. Cette roue dentée d'entraînement 27 est agencée au milieu d'une traverse intermédiaire supérieure arrière 16"' et est en prise avec une manivelle 28. Ainsi, par action depuis le haut de la nacelle sur la manivelle 28, on peut entraîner les trois vis sans fin 20, 21 et 22 en rotation synchrone. Avantageusement, on prévoit un carter de protection recouvrant les roues dentées 23, 24 et 25 ainsi que la chaine 29, ce carter sous la forme d'une tôle concave emboutie étant vissé aux montants arrière. Comme mieux visible sur les figures 1, 4 et 5, un chariot/renvoi-d'angle 30/36 est supporté simultanément en trois points par les trois vis sans fin. Plus particulièrement, la partie inférieure du chariot 30/36 est supportée de part et d'autre par des bras latéraux horizontaux 38 dont les extrémités présentent un orifice taraudé engagé respectivement dans les vis sans fin 21 et 22. Par ailleurs, le montant tubulaire 36 surmontant le chariot 30/36 présente également un orifice taraudé 37 engagé dans la vis sans fin supérieure 20. Ainsi, une rotation synchrone des vis sans fin entraîne une avance ou un recul en translation de ce chariot 30/36, ce chariot étant toujours maintenu parfaitement dans un plan vertical transversal de la nacelle. On notera que le choix du diamètre de la roue dentée d'entraînement 27 détermine la vitesse d'avance du chariot par tours de manivelle. Si désiré, on prévoit une manivelle et une roue dentée d'entraînement démontable pour les échanger avec d'autres de diamètres différents. Comme mieux visible sur les figures 1 et 6, ce chariot 30/36 et ce montant 36 contiennent un mécanisme de transmission à angle droit d'entraînement en rotation. Ce mécanisme comprend un arbre d'entraînement vertical 31 logé au sein du montant 36 du chariot 30/36. L'extrémité supérieure de cet arbre 31 porte une poulie 32 qui, comme mieux illustré sur les figures 4, est entraînée par une courroie 33 à partir de la poulie de sortie 34 d'un moteur thermique 35. La figure 6 illustre comment l'extrémité inférieure de l'arbre vertical 31 porte une vis sans fin engrenée avec une roue dentée centrale d'un arbre horizontal d'entraînement 40 orienté dans le sens longitudinal de la nacelle. L'extrémité frontale de cet arbre d'entraînement horizontal 40 présente un filetage 41 sur lequel est vissé le foret tubulaire 5. Selon un aspect intéressant de la machine de carottage de l'invention, L'arbre d'entraînement horizontal 40 présente de plus un conduit interne 43 d'apport d'un jet d'eau de lavage et de refroidissement à l'intérieur du foret 5 lors du perçage d'un orifice. A cet effet, la partie arrière 42 de l'arbre 40, telle qu'illustrée sur la figure 6, porte une poulie 44 clavetée sur cet arbre. La figure 4 montre comment cette poulie 44 entraîne, par l'entremise d'une courroie 45, la poulie d'entraînement 46 d'une pompe hydraulique 47 fixée par des barres sur le montant vertical 36 du chariot 30/36. Cette pompe 47 est alimentée en eau par un conduit 49 remontant jusqu'à un robinet situé dans la partie supérieure de la nacelle 10. La sortie d'eau sous pression de cette pompe est raccordée par un conduit hydraulique 48 et un branchement hydraulique rotatif 50 (figures 4 et 6) muni d'un palier au conduit interne 43 de l'arbre horizontal d'entraînement du foret 5. L'extrémité frontale du conduit 43, c'est-à-dire celui débouchant à l'intérieur du foret, peut être complétée d'une buse d'éjection répartissant l'eau de manière concentrique. Comme mieux visible sur les figures 2, 3 et 5, les faces latérales de la nacelle 10 sont complétées de moyens de fixation sous la forme de deux patins 52 susceptibles d'être écartés de la nacelle pour venir prendre appui contre deux parois opposées de l'espace confiné. Plus particulièrement, ces patins 52 sont articulés au sommet d'une tringlerie en forme de pyramide déformable. Cette pyramide est d'une part composée d'une paire de bras inférieure 53, agencée en V inversé, c'est-à-dire reliant respectivement le patin central 52 à deux pivots inférieurs 54 montés fixes en l'extrémité inférieure respectivement des montants frontal 12 et arrière 12'. Cette pyramide est d'autre part composée d'une seconde paire de bras supérieure 55 agencée en V, c'est-à-dire reliant respectivement le patin central 52 à deux pivots supérieurs 56. Ces pivots 56 sont quant à eux montés en translation le long des montants 12 et 12'. A cet effet, ces pivots sont fixés de part et d'autre d'un longeron 57 muni en son centre d'une douille taraudée engagée sur une vis sans fin verticale 58 susceptible d'être entraînée en rotation au moyen d'une manivelle 59 fixée en son extrémité supérieure, c'est-à-dire peu au-dessus du longeron supérieur 14. Les extrémités du longeron 57 portant les pivots 56 sont guidées par des glissières le long des montants 12. En alternative, la vis sans fin verticale 58 peut être remplacée par un vérin hydraulique ou pneumatique dont l'extrémité de la tige de sortie porte le longeron 57 par l'intermédiaire d'un bloc ou chariot de fixation. La machine de carottage décrite précédemment est mise en oeuvre de la manière suivante. Après avoir vissé le foret 5 sur le filetage 41 de l'arbre d'entraînement horizontal 40, on agit sur la manivelle 28 pour déplacer le chariot 30/36 le plus en arrière possible dans une position où le moteur 35 et le foret 5 sont pratiquement situés à l'intérieur de la nacelle. La nacelle 10 est ensuite portée au moyen des poignées 18, ou levée au moyen de la boucle 19, pour être introduite dans l'espace confiné, par exemple descendue au sein d'un regard de branchement de canalisation. Lorsque le foret se retrouve à la hauteur désirée, on agit sur les manivelles gauche et droite 59 pour faire sortir les patins correspondants 52 jusqu'à ce qu'ils prennent appui contre deux portions opposées de paroi du regard. La transmission par vis sans fin 58 permet d'appliquer une force de serrage puissante pour réaliser un calage rigide de la nacelle et de la machine de carottage en position. Après avoir ouvert le robinet d'alimentation d'eau en aval du conduit 49, I'opérateur peut lancer le moteur 35. Une fois démarré, ce moteur entraîne en rotation l'arbre d'entraînement 40 du foret 5, et ceci, au travers du renvoi-d'angle 30, de l'arbre vertical 31 et de la transmission par courroie 33 et poulie 32, 34. Simultanément, la rotation de l'arbre horizontal 40 entraîne la poulie 44 donc la pompe 47 alimentant le conduit inteme 43 en eau sous pression. Le forage est prêt à commencer. Alors, en agissant sur la manivelle 28, on entraîne en rotation synchrone les trois vis sans fin 20, 21, 22. Cette rotation simultanée de ces vis a comme conséquence l'avance équilibrée de l'ensemble comprenant le chariot/renvoi- d'angle 30/36 portant en son extrémité frontale le foret 5 et portant en son extrémité supérieure le moteur, la pompe 47 avançant également en étant fixée au montant tubulaire 36. Le foret est donc avancé en force et d'une manière très stable dans la paroi de béton à creuser. De nombreuses améliorations peuvent être apportées à la machine de carottage illustrée. Par exemple, on peut modifier l'emplacement des roues dentées 23, 24, 25, 27, 26, et de la chaîne 29 pour les agencer de préférence dans un plan adjacent à la face frontale des montants arrière 12', c'est-à-dire à l'intérieur de la nacelle. De même, on peut envisager d'agencer la vis sans fin 58 et le longeron 57 également à l'intérieur de la nacelle proche des faces internes des montants 12 de telle sorte qu'en position rétractée, les bras 53 et 55 ainsi que le patin 52 se retrouvent également à l'intérieur de la nacelle. Si le moteur illustré dans le mode de réalisation est plutôt du type thermique préféré pour son autonomie, on peut bien évidemment également envisager un moteur électrique, pneumatique ou hydraulique. Si l'agencement de trois vis sans fin 20, 21, 22 en tant que colonnes de support et de guidage est préféré pour sa simplicité, on pourrait toutefois également envisager trois colonnes lisses combinées avec un ou plusieurs vérins hydrauliques poussant et tirant le bloc mobile. D'autres modifications et améliorations peuvent être envisagées dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Machine de carottage comprenant une ou plusieurs colonnes de guidage solidaires d'un socle et le long desquelles peut être déplacé en translation un chariot sur lequel est monté un bloc moteur dont l'arbre rotatif de sortie porte un foret, caractérisée en ce que le socle se présente sous la forme d'une nacelle (10) dans laquelle les colonnes de guidage sont fixées dans le sens de la longueur de la nacelle, colonnes le long desquelles peut être déplacé un chariot (30/36) ayant une fonction de renvoi d'angle mécanique entre un foret (5) orienté dans le sens de la longueur de la nacelle et un bloc moteur (35,36) orienté dans le sens de la hauteur de la nacelle. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la nacelle est réalisée sous la forme d'un cadre (12,14,16) parallélépipédique vertical. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les colonnes de guidage de la machine de carottage sont réalisées sous la forme de trois vis sans fin (20,21,22) réparties selon un triangle dans la nacelle, ces vis étant susceptibles d'être toumées par des moyens d'entraînement (23-29) de manière synchronisée, le chariot/renvoi-d'angle (30/36) et/ou le support du moteur étant engagés sur ces vis par des orifices taraudés. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités d'un même côté des trois vis sans fin (20,21,22) sont chacune munies d'une roue dentée orthogonale (23,24,25), ces roues dentées étant entraînées par une même chaîne ou courroie crantée (29) à partir d'une roue dentée d'entraînement (27) entraînée par une manivelle (28) ou un moteur. 5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (40) du renvoi d'angle (30) présente un conduit interne (43) et porte en son extrémité opposée de celui portant le foret (5) un dispositif de raccordement hydraulique rotatif (50) et une poulie d'entraînement (44) pour une pompe hydraulique (47) agencée dans le montant supérieur (36) du chariot (30/36). 6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nacelle (10) comprend des moyens (52-59) de fixation entre deux parois rapprochées. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de fixation de la nacelle (10) comprennent en chacune de deux faces opposées de la nacelle, de préférence les deux parois latérales, une double paire de bras reliés en V formant une pyramide déformable dont ta pointe tronquée porte un patin articulé (52), les extrémités des bras (53) d'une paire étant reliées en rotation à une première paire de pivots fixes (54) de la nacelle, les extrémités des bras (55) de l'autre paire étant reliées en rotation à une seconde paire de pivots (56) susceptible d'être déplacée en translation en direction de la première paire de pivots par des moyens de déplacement. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de déplacement de la seconde paire de pivots (56) comprennent un vérin dont l'extrémité de la tige porte un chariot ou une vis sans fin (58) sur laquelle est engagé un orifice taraudé d'un chariot, lequel chariot porte un longeron (57) à chaque extrémité de laquelle est agencé l'un des pivots (56) de la seconde paire.