Brevet FR2855235A1 — publié le 20041126

La présente invention concerne un dispositif de manutention permettant la pose de tronçons de canalisations à emboîter dans une tranchée. Les réseaux de canalisations enterrés, pour la conduction d'eau, de gaz ou autres, sont réalisés en emboîtant les uns dans les autres des tronçons de tuyaux 5 adaptés au type de fluide destiné à être véhiculé. Les tronçons de tuyaux utilisés peuvent avoir un diamètre compris entre 20 et 1800 mm, et leur longueur peut être de plusieurs mètres; I'une de leurs extrémités appelée " bout-uni " est droite, alors que l'autre extrémité comporte un élément d'emboîture assurant le raccordement. En règle générale, l'étanchéité est assurée au moyen d'une bague en matière 10 plastique souple insérée dans l'élément d'emboîture; une pâte lubrifiante est en outre appliquée sur la surface interne de cette bague de joint, et sur le bout-uni du tronçon de tuyau associé. Après avoir creusé une section de tranchée au moyen d'un engin de terrassement genre tractopelle par exemple, ce même engin, ou un autre, prend en 15 charge le tronçon de tuyau à poser au moyen de sangles ou d'une pince, pour le positionner dans la tranchée. Un opérateur prépare les extrémités des deux tronçons à rabouter, notamment par nettoyage et application de la pâte lubrifiante. L'opération suivante consiste à emboîter l'extrémité du tronçon de tuyau en cours de pose dans l'extrémité du tronçon précédent. Cet emboîtement s'effectue généralement en 20 poussant sur l'extrémité libre du tuyau, soit manuellement à l'aide d'un levier, soit au moyen de l'engin de terrassement. Cependant, ces opérations classiques de pose prennent beaucoup de temps, en particulier car l'engin de terrassement est tenu d'effectuer de nombreuses manoeuvres différentes. D'autre part, I'opérateur chargé de préparer les extrémités des tuyaux à rabouter, et chargé d'assister le conducteur de l'engin pour la prise en charge des tronçons de tuyaux et leur dépose en fond de tranchée, doit descendre dans la tranchée et en ressortir à de nombreuses reprises. Les déplacements correspondants sont nécessaires car la poussée à l'extrémité des tuyaux pour assurer leur 30 emboîtement peut entraîner des risques de salissures, et les opérations d'application de la pâte lubrifiante doivent en conséquence être réalisées au dernier moment. La présente invention propose un dispositif de manutention permettant la prise en charge des tronçons de tuyaux pour leur positionnement dans la tranchée, puis permettant l'emboîtement de l'une des extrémités du tronçon de tuyau pris en charge, 35 dans l'extrémité en regard du tronçon de tuyau précédemment posé. Pour cela, le dispositif de manutention conforme à 'invention comprend: un châssis principal muni de moyens de solidarisation avec l'extrémité du bras de manoeuvre d'un engin de manutention genre tractopelle par exemple, lequel châssis principal supporte au moins une structure de pince associée à des moyens de manceuvre pour permettre son application sur l'enveloppe externe d'un tronçon de canalisation, afin d'assurer sa prise en charge et sa libération, - un châssis secondaire, porté par le châssis principal et monté coulissant sur ce dernier selon une direction parallèle à l'axe du tronçon de canalisation pris en charge par ladite ou lesdites structures de pinces, lequel châssis secondaire supporte des moyens d'ancrage au sol pour assurer son immobilisation, et - des moyens permettant le déplacement relatif du châssis principal et du châssis secondaire. L'utilisation de ce dispositif de manutention permet des gains de temps en matière de pose des différents tronçons de tuyaux; ce dispositif autorise en outre la mise en ceuvre de procédures opératoires originales, dans le sens o l'ensemble des 15 techniques de préparation des extrémités de tuyaux (nettoyage, mise en place de la bague de joint et badigeonnage de la pâte lubrifiante) peuvent être réalisées à l'extérieur de la tranchée. Selon un mode de réalisation particulier, le châssis principal est en forme de poutre allongée, prolongée vers le haut par une potence dont l'extrémité comporte des 20 moyens qui permettent sa solidarisation avec l'extrémité du bras de manoeuvre de l'engin de manutention. Selon une disposition particulièrement intéressante, le dispositif de manutention conforme à l'invention comporte un organe d'accouplement motorisé, disposé entre l'extrémité de la potence et l'extrémité du bras de manceuvre de l'engin de 25 manutention, permettant de commander sa rotation autour d'un axe vertical. Toujours selon une autre particularité, le dispositif de manutention comporte deux structures de pinces écartées l'une de l'autre pour la prise en charge et la libération des tronçons de canalisations. Selon encore une autre particularité, chaque structure de pince est constituée 30 de deux mâchoires articulées, disposées en vis-à-vis, munies chacune d'un prolongement permettant la fixation d'un vérin de manceuvre. De préférence, les mâchoires des pinces sont munies d'un revêtement antidérapant, genre caoutchouc par exemple, au niveau de leur surface destinée à venir en contact avec l'enveloppe externe des tronçons de canalisations. Selon encore une autre particularité, les moyens permettant le déplacement relatif du châssis principal et du chassis secondaire se présentent sous la forme d'un vérin de manoeuvre. Selon une autre caractéristique particulièrement intéressante, les moyens 5 d'ancrage au sol portés par le châssis secondaire consistent en deux bras latéraux déployables/repliables, aptes à venir en contact avec les parois latérales de la tranchée. Selon encore une autre particularité, les bras déployables/repliables sont articulés sur le châssis secondaire autour d'un axe vertical, reliés entre eux par un 10 vérin de manoeuvre. Selon une caractéristique avantageuse, les bras déployables/repliables sont équipés d'un plateau de contact à leur extrémité libre; ce plateau est monté pivotant autour d'un axe vertical pour optimiser son placage contre la paroi de la tranchée, et il est équipé de griffes en saillie qui assurent son accrochage sur ladite paroi de 15 tranchée. De préférence, les différents vérins qui équipent le dispositif de manutention consistent en des vérins hydrauliques aptes à venir se connecter sur le circuit hydraulique de l'engin de manutention porteur. Mais l'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la 20 description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif de manutention conforme à l'invention; - les figures 2 à 5 montrent en quatre étapes le fonctionnement du dispositif illustré 25 figure 1, ledit dispositif étant vu par-dessus; - la figure 6 est une vue en perspective d'une forme de réalisation possible d'un dispositif conforme à l'invention correspondant à la représentation de la figure 1; la figure 7 est une vue en coupe montrant la solidarisation du châssis secondaire avec le châssis principal; - la figure 8 est une vue partielle en perspective, détaillant la structure du plateau de contact des bras déployables/repliables; - la figure 9 est un schéma illustrant la commande hydraulique du dispositif de manutention conforme à l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, le dispositif de manutention 1 conforme à 35 I'invention comprend un châssis principal allongé horizontal 2 muni d'une potence verticale 3 qui permet sa solidarisation avec l'extrémité du bras de manoeuvre 4 d'un engin de manutention non représenté, par exemple un tractopelle. Le châssis allongé 2 supporte à ses extrémités des structures de pinces 5 constituées chacune de deux mâchoires 6 et 7, articulées respectivement en 8 et 9 5 autour d'un axe horizontal. Chaque mâchoire 6 et 7 des structures de pinces 5 comporte un prolongement, respectivement 10 et 11, qui s'étend au-delà de l'axe d'articulation 8, 9, servant à la fixation d'un moyen de manoeuvre 13 en forme de vérin hydraulique. Le corps des vérins 13 est fixé de manière articulée sur l'un des prolongements 10, et sa tige est fixée de manière articulée au niveau de l'autre 10 prolongement 11. Les vérins hydrauliques 13 permettent l'ouverture et la fermeture des mâchoires 6, 7 de chaque structure de pince 5, pour permettre leur application sur l'enveloppe externe d'un tronçon de canalisation 15, afin d'assurer sa prise en charge horizontale et sa libération. Le châssis principal 2 s'étend parallèlement à l'axe du tronçon de 15 canalisation 15, lorsque celui-ci est pris en charge par les structures de pinces 5. Ces vérins hydrauliques 13 sont connectés au circuit hydraulique de l'engin de manutention et ils sont commandés par le conducteur dudit engin. Entre les deux structures de pinces 5, le châssis principal 2 supporte un châssis secondaire 18 monté coulissant longitudinalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du 20 tronçon de canalisation porté 15. La manoeuvre du châssis principal 2 relativement au châssis secondaire 18 est assurée par un vérin hydraulique 19 interposé entre les deux éléments. Ce vérin 19 est également connecté au circuit hydraulique de l'engin de manutention porteur et il est commandé par le conducteur dudit engin. Le châssis secondaire 18 porte de son côté des moyens qui permettent son ancrage au sol en vue d'assurer son immobilisation. Ces moyens particuliers consistent ici en deux bras latéraux 20 dont l'une des extrémités est articulée sur le châssis secondaire 18 autour d'un axe vertical 21, et dont l'extrémité libre est destinée à venir prendre appui contre les parois latérales verticales de la tranchée dans laquelle 30 les tronçons de canalisations doivent être posés. Ces deux bras 20 sont reliés par un vérin hydraulique 22 qui permet leur manoeuvre par rotation autour de l'axe 21, pour assurer leur déploiement et leur repliement. Lors de la manoeuvre de déploiement, les extrémités libres des deux bras 20 s'écartent du châssis principal 2, et également l'une de l'autre, en vue de prendre contact 35 chacune avec l'une des parois verticales de la tranchée. En cas de contact des deux bras avec les parois en vis-à-vis de la tranchée, on comprend que le châssis secondaire 18 se trouve immobilisé. Lors de la manoeuvre inverse de repliement, les extrémités libres des bras d'ancrage 20 se rapprochent l'une de l'autre et viennent se positionner le long du châssis principal 2. On notera que les deux bras 20 peuvent être articulés sur un même axe 21 ou sur deux axes 21 distincts. Le vérin hydraulique 22 est lui aussi connecté au circuit hydraulique de l'engin de manutention et il est commandé par le conducteur de cet engin. Pour améliorer le contact entre les extrémités libres des bras d'ancrage 20 et le sol, matérialisé par les parois verticales de la tranchée, lesdites extrémités de bras sont équipées d'un plateau pivotant 24 articulé autour d'un axe vertical, et dont la face active peut être équipée de griffes d'accrochage. La structure des plateaux 24 en question sera illustrée plus en détails ci-après. L'extrémité de la potence verticale 3 comporte des moyens appropriés 25 qui permettent son accouplement avec le bras de manoeuvre 4 de l'engin de manutention, de manière à ce que ce bras de manoeuvre 4 puisse soulever et reposer à volonté le dispositif de manutention 1. De préférence, ces moyens d'accouplement 25 sont motorisés de manière à permettre la commande de la rotation du dispositif de 20 manutention 1 autour d'un axe vertical 26, pour faciliter ses manipulations d'orientation. A cet effet, la structure d'accouplement correspondante 24 peut intégrer un moteur hydraulique (type " rotator " par exemple) connecté au circuit hydraulique de l'engin de manutention et commandé par le conducteur de l'engin. L'engin de manutention équipé d'un tel dispositif peut prendre en charge un 25 tronçon de canalisation 15, posé au sol, ou posé sur un support de réception approprié, en bordure de la tranchée, ceci en manoeuvrant les deux structures de pinces 5 au moyen des vérins 13. Les bras d'ancrage au sol 20 sont alors en position repliée. Tel qu'illustré sur la figure 2 en vue de dessus, le tronçon de canalisation 15 30 peut être positionné dans le fond de la tranchée 27, l'une de ses extrémités étant ajustée en regard de l'extrémité homologue d'un tronçon de canalisation identique 15' déjà posé. De préférence l'extrémité correspondante du tronçon de canalisation 15 est légèrement emboîtée dans ou sur l'extrémité en regard du tronçon de canalisation 15' déjà posé, ceci par la simple adresse du conducteur de l'engin, de manière à faciliter 35 les opérations d'emboîtement complet ultérieures. Pour faciliter cet ajustement de position du tronçon de canalisation porté 15, le conducteur de l'engin peut utiliser l'assistance du moteur hydraulique rotatif 25. Une fois ce léger emboîtement obtenu, I'opérateur déploie les bras latéraux 20 en manoeuvrant le vérin hydraulique 22 de manière à ce que leur plateau d'extrémité 5 24 vienne en appui et s'agripper sur les parois latérales verticales 28 de la tranchée 27 (figure 3). Cette opération assure l'ancrage au sol, et en conséquence l'immobilisation du châssis secondaire 18. Le vérin hydraulique 19 peut alors entrer en action pour assurer le déplacement du châssis principal 2 avec le tronçon de canalisation 15 associé, en 10 direction du tronçon de canalisation 15' déjà posé, c'est-à-dire selon le sens des flèches d'orientation 30 de la figure 4. Le déplacement correspondant assure l'emboîtement complet souhaité. Cet emboîtement complet peut être de l'ordre de 10 cm. Ensuite, les bras latéraux 20 sont repliés (figure 5); le tronçon de canalisation 15 est 15 déposé au sol et les structures de pinces 5 sont ouvertes pour assurer sa libération (sur la figure 5, les pinces 5 ont été représentées ouvertes). Le dispositif de manutention 1 peut alors être extrait de la tranchée et le vérin hydraulique 19 ramené en position initiale pour permettre l'engagement d'un nouveau cycle de pose. En fond de tranchée, il sera avantageusement prévu des moyens supports du 20 tronçon de canalisation 15, tels que des sacs de sable par exemple, pour que son extrémité libre soit surélevée de quelques centimètres par rapport au fond de la tranchée, de manière à faciliter l'emboîtement du tronçon suivant. Le dispositif de manutention conforme à l'invention permet la pose des tronçons de canalisations dans les deux sens, c'est-à-dire du bout-uni d'un tronçon dans 25 I'emboîture du tronçon précédent, ou bien de l'emboîture du tronçon dans le bout-uni du tronçon précédent. Le type de pose correspondant est très rapide. Il permet en outre la préparation des deux extrémités des tronçons de canalisations à poser (nettoyage, mise en place de la bague de joint et application de la pâte lubrifiante) hors de la tranchée, juste 30 avant la pose. La figure 6 illustre une forme de réalisation possible du dispositif de manutention 1 conforme à la représentation schématique des figures 1 à 5. Le châssis principal 2 se présente ici sous la forme d'une poutre horizontale à section en H dont les deux extrémités sont équipées de structures de pinces 5. 35 Chaque structure de pince 5 est constituée de deux mâchoires en vis-à-vis 6, 7 articulées chacune autour d'un axe horizontal 8, 9. Les deux mâchoires 6, 7 comportent des prolongements supérieurs 10, 11 qui permettent la fixation articulée des vérins de manoeuvre 13. La partie active des mâchoires 6, 7 se présente sous la forme d'une portion de cylindre adaptée selon le diamètre du tronçon de canalisation à manipuler. De préférence, cette partie active comporte un revêtement antidérapant 32, 5 genre caoutchouc ou équivalent, permettant d'éviter le glissement du tronçon de canalisation porté 15, en particulier lors de l'opération d'emboîtement mécanique. D'autre part, les mâchoires 6, 7 sont avantageusement adaptées de manière à ce que lorsqu'elles prennent en charge le tronçon de canalisation par pincement, la partie supérieure dudit tronçon de canalisation entre en contact avec la base des ailes 10 latérales du châssis principal 2 à section en H. Cette particularité permet d'assurer un maintien efficace du tronçon de canalisation porté, tout en assurant une bonne répartition des efforts. La longueur de la poutre 2 et l'écartement des structures de mâchoires 5 sur cette poutre sont bien entendu adaptés selon la longueur des tronçons de 15 canalisations manipulés. Toujours sur la figure 6, la partie centrale de la poutre 2 se prolonge par la potence verticale 3 accouplée au bras de manoeuvre 4 de l'engin de manutention par le " rotator " hydraulique 25, illustré de manière schématique. Comme décrit précédemment, ce moteur 25 permet la rotation du dispositif de manutention 1 autour 20 d'un axe vertical 26. Pour améliorer la rigidité de l'ensemble, la partie supérieure de la potence 3 peut être reliée à la poutre 2 par des jambes de force disposées en biais. Comme illustré sur la figure 7, le châssis secondaire 18 est en forme de structure mécano-soudée montée coulissante sur la partie supérieure de la poutre 2, 25 posée sur l'âme centrale 33 de la structure en H 2 et guidée par les ailes latérales 34. Le montage coulissant correspondant est réalisé par l'intermédiaire d'un couple de boulons 36, 37 solidaires de la structure mécano-soudée 18 et traversant une lumière médiane 38 ménagée dans l'âme 33 de la poutre 2. Les structures de boulons 36 et 37 ne sont pas complètement serrées pour permettre le coulissement correspondant. Le vérin hydraulique 19 qui assure la manoeuvre relative du châssis principal 2 et du châssis secondaire 18 est fixé, d'un côté, sur un support approprié 40 (figure 6) soudé sur la poutre 2, et de l'autre côté sur l'une des extrémités dudit châssis secondaire 18. De préférence, le coulissement de la structure mécano-soudée 18 sur la poutre 2 est 35 facilité par un graissage approprié. L'une des extrémités des deux bras d'ancrage 20 est articulée sur le châssis secondaire 18, ceci autour d'un même axe vertical 21. En l'occurrence, I'articulation en question peut être réalisée par l'une des structures de boulonnage 37 précitées. Les deux bras d'ancrage 20 sont reliés entre eux par le vérin hydraulique 22 5 fixé de manière articulée sur des supports appropriés 42 et 43. Au niveau de leur extrémité libre, les deux bras 20 comportent le plateau de contact 24, articulé autour d'un axe vertical 44, de la manière détaillée sur la figure 8. Ces plateaux de contact 24 ont la possibilité de pivoter dans un plan vertical autour de l'axe 44, de manière à ce qu'ils puissent convenablement se plaquer contre les parois 10 latérales verticales de la tranchée, quelle que soit la largeur de cette dernière. Comme on l'a représenté sur les figures 6 et 8, la partie active des plateaux 24 comporte avantageusement une pluralité de griffes saillantes 45 qui, venant s'enfoncer dans les parois de la tranchée, optimisent l'ancrage des bras 20 et l'immobilisation du châssis secondaire 18. Ces griffes 45 peuvent consister en de petits cylindres dont 15 I'une des extrémités est conformée en pointe, et dont l'autre extrémité est fixée par tout moyen approprié (soudure, vissage...) sur la face active du plateau 24. La figure 9 illustre une forme de réalisation possible du circuit hydraulique d'alimentation du dispositif de manutention conforme à l'invention. Sur le schéma correspondant on remarque, à partir de la centrale hydraulique 48 de l'engin de 20 manutention: - la liaison d'amenée 49 et de retour 50 assurant l'alimentation des deux vérins 13 en parallèle. Sur les liaisons d'amenée 49, on remarque la présence de clapets anti-retour 51. - la liaison d'amenée 52 et de retour 53 assurant l'alimentation du " rotator " 25. - la liaison d'amenée 54 et de retour 55 assurant l'alimentation d'une valve de séquence 56, adaptée elle-même pour permettre l'alimentation des deux vérins 19 et 22, respectivement par les liaisons d'amenée 57, 58 et par les liaisons retour 59, 60. Ces liaisons retour 59, 60 sont connectées à la valve de séquence 56 par un clapet de décharge incorporé. La valve de séquence 56 est adaptée pour permettre la manoeuvre du vérin 19 uniquement au-delà d'une pression donnée (par exemple 50 bars). En conséquence, par une commande unique, tout d'abord, le vérin 22 assure le déploiement des bras d'ancrage 20 jusqu'à l'immobilisation du châssis secondaire 18, et ensuite seulement le vérin 19 entre en oeuvre pour assurer l'opération d'emboîtement. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de manutention pour la pose de tronçons de canalisations (15) à emboîter dans une tranchée, caractérisé en ce qu'il comprend: - un châssis principal (2) muni de moyens de solidarisation (3, 25) avec l'extrémité du 5 bras de manoeuvre (4) d'un engin de manutention, genre tractopelle par exemple, lequel châssis principal (2) supporte au moins une structure de pince (5) associée à des moyens de manoeuvre (13) pour permettre son application sur l'enveloppe externe d'un tronçon de canalisation (15) afin d'assurer sa prise en charge et sa libération, - un châssis secondaire (18), porté par ledit châssis principal (2) et monté coulissant 10 sur ce dernier selon une direction parallèle à l'axe dudit tronçon de canalisation (15) pris en charge par ladite ou lesdites structures de pinces (5), lequel châssis secondaire (18) supporte des moyens (20, 22, 24) d'ancrage au sol pour assurer son immobilisation, et des moyens (19) permettant le déplacement relatif dudit châssis principal (2) et dudit 15 châssis secondaire (18). 2.- Dispositif de manutention selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis principal (2) en forme de poutre allongée, prolongée vers le haut par une potence (3) dont l'extrémité comporte des moyens (25) qui permettent sa solidarisation avec l'extrémité du bras de manoeuvre (4) de l'engin de manutention. 3.- Dispositif de manutention selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un organe d'accouplement motorisé (25), disposé entre l'extrémité de la potence (3) et l'extrémité du bras de manoeuvre (4) de l'engin de manutention, permettant de commander sa rotation autour d'un axe vertical (26). 4.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce qu'il comporte deux structures de pinces (5) écartées l'une de l'autre pour la prise en charge et la libération des tronçons de canalisations (15). 5.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque structure de pince (5) est constituée de deux mâchoires (6, 7) articulées, disposées en vis-à-vis, munies chacune d'un prolongement (10, 11) 30 permettant la fixation d'un vérin de manoeuvre (13). 6.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des mâchoires (6, 7) munies d'un revêtement antidérapant (32), du genre caoutchouc par exemple, au niveau de leur surface destinée à venir en contact avec l'enveloppe externe des tronçons de canalisations 35 (15). 7.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens permettant le déplacement relatif du châssis principal (2) et du châssis secondaire (18) se présentent sous la forme d'un vérin de manoeuvre (19). 8.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'ancrage au sol portés par le châssis secondaire (18) consistent en deux bras latéraux (20) déployables/repliables, aptes à venir en contact avec les parois latérales (28) de la tranchée (27). 9.- Dispositif de manutention selon la revendication 8, caractérisé en ce que les 10 bras déployables/repliables (20) sont articulés sur le châssis secondaire (18) autour d'un axe vertical (21), reliés entre eux par un vérin de manoeuvre (22). 10.- Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les bras déployables/repliables (20) sont équipés d'un plateau de contact (24) à leur extrémité libre, lequel plateau (24) est monté pivotant autour d'un 15 axe vertical (44) pour optimiser son placage contre la paroi (28) de la tranchée (27), et lequel plateau (24) est équipé de griffes (45) en saillie qui assurent son accrochage sur ladite paroi (28). 11.- Dispositif de manutention selon les revendications 5, 7 et 9, caractérisé en ce que les vérins (13, 19, 22) qui assurent la manoeuvre des structures de pinces (5), 20 du châssis principal (2) relativement au châssis secondaire (18), et des bras d'ancrage (20), consistent en des vérins hydrauliques aptes à venir se connecter sur le circuit hydraulique de l'engin de manutention. 12.- Dispositif de manutention selon la revendication 11, caractérisé en ce que le vérin hydraulique (19) qui commande le mouvement relatif du châssis principal (2) et 25 du châssis secondaire (18), et le vérin hydraulique (22) qui commande le mouvement des bras d'ancrage (20), sont alimentés à partir de la centrale hydraulique (48) de l'engin de manutention par l'intermédiaire d'une valve de séquence (56).