Brevet FR2775732A1 — publié le 19990910

- 1 - La présente invention concerne un vibrateur à système de réfrigération permanente intégré utilisable à l'enfoncement ou fonçage dans le sol d'objets tels que, par exemple, des pieux ou des palplanches. On sait que le principe même du fonçage par vibration consiste à mettre le sol en vibration par l'intermédiaire de l'objet à enfoncer. En particulier dans un sol faiblement cohérent, il se produit une fluidisation du sol qui permet l'enfoncement du profilé sous son propre poids et celui du vibrateur qui le coiffe. Habituellement, les vibrateurs servant au fonçage font intervenir au moins deux masselottes excentriques montées rotatives autour d'arbres solidaires de deux pignons respectifs qui engrènent l'un avec l'autre de manière à tourner en sens inverse l'un par rapport à l'autre, sous l'effet d'une motorisation pouvant comprendre un ou plusieurs moteurs. Grâce à ces dispositions, les forces centrifuges engendrées par la rotation des masselottes s'additionnent dans une direction définissant un axe de travail. Elles se compensent dans les autres directions pour venir s'annuler dans une direction perpendiculaire à l'axe de travail. 2- 2775732 Généralement, le vibrateur se trouve suspendu à l'extrémité du câble d'une grue ou analogue, par l'intermédiaire d'un dispositif (étrier de suspension) autorisant un déplacement vertical du vibrateur. Il s'avère que l'augmentation des puissances et des vitesses de rotation des vibrateurs crée un problème d'élévation de température qui s'amplifie en fonction de la durée de fonctionnement du vibrateur. En fait, environ 10 % de la puissance d'un vibrateur est absorbée par le frottement dans les nombreux roulements, le plus souvent à rouleaux de ce vibrateur. Une grande partie de l'énergie ainsi absorbée est transformée en chaleur. Pour réduire l'usure engendrée par ce frottement ainsi que l'échauffement qui en résulte, on effectue une lubrification forcée des vibrateurs grâce à une circulation d'huile assurée par des pompes, habituellement à engrenages, couplée par un engrenage à un arbre d'excentrique ou à un arbre moteur du vibrateur. Cette solution présente un inconvénient dû au fait que lorsqu'on arrête la rotation des excentriques, la circulation de l'huile de lubrification s'arrête également. Ainsi, dans le cas o l'on a installé un réfrigérant soit sur le groupe motopompe, soit sur le vibrateur pour assurer l'abaissement de la température, cette réfrigération forcée s'arrête en même temps que le vibrateur. Or, on sait que sur un chantier, le vibrateur fonctionne le plus souvent entre le tiers et les deux tiers du temps. Le reste du temps est utilisé à la mise en place et au transport des objets à foncer (palplanches, pieux, tubes). Ainsi, on perd la durée du temps d'arrêt du vibrateur pour bénéficier de la réfrigération puisque, pendant cette durée d'arrêt, le refroidissement se fait seulement par convection naturelle de l'air le long de la machine. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer cet inconvénient. 3 2775732 Elle propose donc à cet effet un vibrateur comprenant un circuit de lubrification comportant en série une pompe à huile entraînée par un moteur hydraulique alimenté grâce à un circuit auxiliaire, en fluide hydraulique sous pression de ladite source et débitant dans un circuit haute pression menant aux organes du vibrateur que l'on veut lubrifier, ce circuit haute pression comprenant un échangeur thermique apte à transmettre à l'atmosphère une fraction des calories véhiculées par l'huile de lubrification. Grâce à cette disposition, le circuit de lubrification et donc de refroidissement du vibrateur est rendu indépendant du fonctionnement du vibrateur: L'huile circule dans l'échangeur en toutes circonstances, que le vibrateur soit en marche ou à l'arrêt. Avantageusement, l'échangeur pourra être intégré à l'étrier de suspension (ou boîtier d'arrachage) et pourra comprendre au moins un radiateur associé à un ventilateur entraîné par un moteur hydraulique alimenté par la source de fluide hydraulique sous pression utilisée par le vibrateur. Cet emplacement des radiateurs s'avère bénéfique pour le refroidissement de l'huile (notamment par la structure de l'étrier et met les radiateurs à l'abri des chocs des tubes ou des palplanches. Il est en outre possible d'adapter le débit de la pompe de lubrification (dimensionnement, vitesse de rotation...) au débit nécessaire des radiateurs. Bien entendu, pour assurer la fiabilité du système et pour éviter qu'en cas de problèmes sur le circuit de transmission additionnelle relié à la source de fluide sous pression, la lubrification forcée des organes du vibrateur ne s'interrompe, il est possible de prévoir dans le circuit de lubrification une ou plusieurs pompes à huile, par exemple à palettes, entraînées par les ensembles excentriques/pignons ou par les arbres moteurs du vibrateur. Quand le vibrateur tourne, on obtient ainsi une redondance qui réduit considérablement les risques d'usure prématurés du vibrateur. Des moyens de surveillance de la haute pression du circuit de transmission hydraulique auxiliaire pourront être en outre prévus pour détecter une défaillance éventuelle ou une anomalie de la pompe principale de lubrification. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 et 2 sont deux vues en élévation, de face (figure 1) et de côté (figure 2), d'un vibrateur dont le circuit de refroidissement d'huile comprend un aéroréfrigérant monté sur le boîtier de l'étrier de suspension (boîtier d'arrachage); La figure 3 est une représentation schématique du circuit de lubrification du vibrateur représenté figures 1 et 2; Les figures 4 et 5 sont deux vues en élévation, de face (figure 4) et de côté (figure 5), d'un vibrateur dans lequel deux aéroréfrigérants sont incorporés à l'étrier de suspension; La figure 6 est une représentation schématique du circuit de lubrification du vibrateur représenté sur les figues 4 et 5. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, le vibrateur comprend un générateur de vibrations 1 présentant une structure massive de forme allongée dont la face supérieure est reliée à un étrier de suspension 2, équipé de moyens d'amortissement des vibrations, et destiné à permettre le portage du générateur de vibrations 1 par un engin de levage tel qu'une grue. 2775732 La face inférieure du générateur de vibrations est équipée de moyens permettant d'assurer son appui et sa fixation sur les objets à enfoncer. Le générateur de vibrations 1 se présente sous la forme d'un boîtier vibrant 4, qui délimite un volume intérieur sensiblement parallélépipédique dans lequel sont montés rotatifs deux trains superposés M, M' d'ensembles masselottes/pignons au moyen de paliers montés sur les deux faces latérales opposées FL du boîtier 4. Dans cet exemple, chaque train comprend deux ensembles masselottes/pignons Ml, M2- M'l, M'2 alignés parallèlement à l'axe longitudinal du boîtier 4 et uniformément répartis sur toute la longueur dudit boîtier 4. Dans chaque train M, M', les pignons des différents ensembles engrènent avec le ou les pignons qui leur sont adjacents. L'entraînmement en rotation des trains de masselottes M, M' est assuré à l'aide d'au moins un moteur hydraulique alimenté en fluide hydraulique sous pression à partir d'un groupe hydraulique représenté schématiquement par le bloc H sur la figure 3. Dans cet exemple, le circuit de lubrification des organes du vibrateur soumis à des frottements, principalement les paliers, les roulements à rouleaux, et les pignons, comprend un groupe motopompe comportant une pompe P entraînée par un moteur hydraulique MH alimenté en fluide hydraulique sous pression provenant du groupe hydraulique H. Cette pompe à huile P aspire, grâce à un circuit d'admission 11, l'huile accumulée dans le fond du boîtier vibrant 4 et la refoule sous faible pression, par exemple à une pression inférieure à 15 bars, dans un circuit de lubrification 12 comprenant un aéroréfrigérant 13 et débouchant au niveau des organes à lubrifier schématisés ici par un roulement à rouleaux R. L'huile ayant servi à lubrifier un organe s'écoule dans le fond du boîtier vibrant 4 et est donc recyclée par la pompe P. Bien entendu, le circuit d'admission d'huile 11 pourra comprendre un filtre 14 permettant de retenir les impuretés contenues dans l'huile et, en particulier, les particules métalliques (limailles) produites au niveau des engrenages. L'aéroréfrigérant 13 se présente sous la forme d'un radiateur 15 associé à un ventilateur 16 entraîné en rotation par un moteur hydraulique 17 alimenté en fluide hydraulique à partir du groupe hydraulique H. Dans cet exemple, l'aéroréfrigérant 13 constitue un ensemble de forme sensiblement parallélépipédique monté sur l'une des faces latérales de l'étrier 2 à l'extérieur de celui-ci. Le radiateur 15 est court-circuité par un circuit "by pass" 16' commandé par un clapet taré 17' par exemple à 15 bars. Ce circuit "by pass" 16' qui assure la fonction de limiteur de pression, est réglé en fonction de la pression acceptée par le radiateur 15. Il permet notamment en hiver et pour les démarrages par temps froid, d'éviter de soumettre le radiateur à une pression excessive. Le vibrateur comprend en outre optionnellement, un circuit de lubrification auxiliaire 18 comprenant une pompe 19 entraînée en rotation à partir de la motorisation des trains de masselottes M'. Ainsi, lorsque le vibrateur est en marche, cette pompe 19 aspire l'huile contenue dans le fond du boîtier vibrant 4 par l'intermédiaire d'un conduit d'aspiration 20 équipé d'un filtre 21 et l'injecte dans les organes à lubrifier en utilisant à cet effet les mêmes canaux de lubrification que ceux utilisés par le circuit de lubrification principal. Comme précédemment mentionné, ce circuit permet d'accroître la fiabilité du système et d'éviter qu'en cas de problème par exemple sur la transmission du fluide hydraulique provenant du groupe motopompe MH/P, la lubrification forcée s'interrompe. Dans l'exemple illustré sur les figures 4 à 6, le vibrateur 1' est équipé d'un circuit de lubrification d'un type similaire au précédent mais comportant deux aéroréfrigérants 22, 23 incorporés dans la structure de l'étrier 2'. Ces aéroréfrigérants 22, 23 comprennent deux radiateurs respectifs 24, 25 montés en série dans le circuit haute pression 12' et deux ventilateurs 26, 27 entraînés chacun par un moteur hydraulique 28, 29 alimenté en fluide hydraulique à partir du groupe hydraulique H'. Eventuellement, la vitesse de rotation des ventilateurs 26, 27 pourra être réglée en fonction de la température du vibrateur détectée par un capteur. Dans cet exemple, le circuit "by pass" 16' comprenant le clapet taré 17' court- circuite les deux radiateurs 24, 25. Sur la figure 4, la pompe 19' servant à assurer la lubrification auxiliaire est couplée sur l'extrémité de l'arbre de rotation A d'un ensemble masselotte/pignon M"1 de l'un des deux trains de masselottes du vibrateur 1'. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à cette disposition: Cette pompe 19' pourrait être couplée en n'importe quel point de la chaîne de transmission reliant le moteur hydraulique et les différents ensembles masselottes/pignons du vibrateur 1'. Revendications 1. Vibrateur à système de réfrigération intégré, ce vibrateur faisant intervenir un boîtier vibrant (4) comprenant au moins deux masselottes excentriques (Ml, M'l) montées rotatives autour d'arbres solidaires de deux pignons respectifs qui engrènent l'un avec l'autre de manière à tourner en sens inverse l'un par rapport à l'autre sous l'effet d'au moins un moteur hydraulique alimenté par une source de fluide hydraulique sous pression (H), caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de lubrification comportant en série une pompe à huile (P) entraînée par un moteur hydraulique (MH) alimenté grâce à un circuit auxiliaire, en fluide hydraulique sous pression de ladite source (H) et débitant dans un circuit de lubrification (12) menant aux organes du vibrateur (1) que l'on veut lubrifier, ce circuit de lubrification (12) comprenant un échangeur thermique (13) apte à transmettre à l'atmosphère une fraction des calories véhiculées par l'huile de lubrification, de sorte que le circuit de lubrification et donc de refroidissement du vibrateur (1) est rendu indépendant du fonctionnement du vibrateur. 2. Vibrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe (P) aspire, grâce à un circuit d'admission (11) comprenant un filtre (14), l'huile accumulée dans le fond du boîtier vibrant (4). 3. Vibrateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit échangeur thermique (13) est porté par l'étrier de suspension (2) du boîtier vibrant (4). 4. Vibrateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit échangeur thermique (13) comprend au moins un radiateur (15) associé à un ventilateur (16) entraîné par un moteur hydraulique (17) alimenté par la susdite source de fluide hydraulique (H). 9 2775732 5. Vibrateur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le susdit échangeur comprend deux radiateurs (24, 25) montés en série dans le circuit haute pression (12'), associés à deux ventilateurs respectifs (26, 27). 6. Vibrateur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le susdit échangeur thermique (13) est monté sur une face latérale de l'étrier (2), à l'extérieur de celui-ci. 7. Vibrateur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le susdit échangeur thermique est incorporé dans la structure de l'étrier (2'). 8. Vibrateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de lubrification comprend en outre au moins une pompe à huile additionnelle (19) entraînée par les ensembles excentriques/pignons et/ou par les arbres moteurs du vibrateur (1), de manière à obtenir une redondance du circuit de lubrification. 9. Vibrateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de surveillance de la pression du circuit auxiliaire, ces moyens servant à détecter une défaillance ou une anomalie de la pompe principale de lubrification (P).