Brevet FR2851009A1 — publié le 20040813

TUNNELIER A PERCUSSION APTE A LA REALISATION DE TUNNELS OU GALERIES A GEOMETRIE POLYGONALE DANS DES SOLS TRES DURS. La présente invention a pour objet un dispositif de creusement des sols 10 durs à très durs pour la réalisation de tunnels et galeries à géométrie polygonale. Le dispositif, objet de l'invention, met en oeuvre deux éléments de forme polygonale, dont l'un renferme des balanciers installés horizontalement munis de marteaux, lesdits marteaux se déplaçant verticalement et alternativement pour briser la roche 15 constituant le front de taille. Les deux éléments formant l'ossature du tunnelier sont indépendants mais reliés entre eux par des axes les rendant mobiles afin d'obtenir un ensemble souple permettant d'effectuer des tunnels avec des rayons de courbure réduits. Dans les dispositifs connus pour la réalisation des tunnels, l'appareil appelé tunnelier est formé par un tube de grande section supportant et entraînant en rotation un large plateau circulaire à une extrémité, muni de dents qui forent le sol, cette opération est possible, uniquement dans les formations géologiques moyennement dures, le résultat obtenu par 25 cette technique est une galerie cylindrique. Pour la réalisation de tunnel de gabarit de forme rectangulaire, ce genre d'appareil ne peut pas être utilisé, également pour creuser des tunnels de secours, dans les roches dures, parallèles aux tunnels routiers existants. Seul le creusement avec des perforateurs et remploi d'explosifs est possible, ce qui reste dangereux et d'un avancement assez lent, le sol environnant le front de taille est souvent déstabilisé. Dans le but de supprimer ces inconvénients constitués par l'impossibilité 35 d'utiliser un tel outil, pour la réalisation de tunnels polygonaux, la présente invention propose un dispositif constitué de deux éléments formés par deux parallélogrammes reliés entre eux par un vérin hydraulique et deux paires de ciseaux télescopiques. Le premier élément avant renferme des balanciers généralement au nombre de quatre 40 installés par groupe de deux supportant chacun un ou plusieurs marteaux pneumatiques ou hydrauliques, munis à leur extrémité de taillants (Brevet BONIFACE 9901409). Chaque groupe de balanciers est mis en mouvement alternatif par une roue dentée entraînée par une deuxième roue dentée actionnée par un 45 motoréducteur. Une chaîne relie lesdites roues, un plateau circulaire affecté à chaque balancier transforme le mouvement rotatif en mouvement alternatif. Le vérin hydraulique reliant les deux blocs avant et arrière appelé vérin 50 pousseur assure une pression constante sur le bloc avant portant les marteaux, le bloc arrière étant stabilisé et immobilisé par des vérins prenant appui sur les flancs du tunnel. On comprend que le bloc avant 5 avance au fur et à mesure que la roche du front de taille se désagrège sous l'effet de la percussion des marteaux sur les taillants. Le vérin hydraulique assurant la progression du dispositif peut être éventuellement remplacé par un engin sur roue ou chenillé prenant appui à l'arrière du dernier bloc châssis sur lequel il exerce son effort de poussée. Le bloc arrière appelé bloc technique renferme tous les éléments électriques et électroniques ainsi que la centrale hydro-électrique 15 actionnant les moto-réducteurs, les vérins contenus dans les deux blocs, ainsi que les marteaux hydrauliques si l'on a préféré ceux-ci. Grâce à cette disposition particulière, caractéristique de l'invention, des vérins positionnés à la base du bloc avant assurent la stabilité horizontale 20 et permettent au tunnelier d'obtenir si nécessaire une pente positive ou négative. Les vérins placés sur les flancs inférieurs et supérieurs dudit bloc assurent la stabilité latérale et le guidage de l'engin sur le tracé à suivre, mais laissent suffisamment de jeu pour le coulissage contre les parois du tunnel. Le pilotage de l'engin s'effectue à partir du poste de 25 commande situé dans le bloc arrière. Selon une caractéristique, deux secteurs de cercle formant deux trousses coupantes positionnées sur la partie supérieure du bloc avant exerce leur activité de coupe sur le front de taille, déterminant une légère vote 30 formant le toit du tunnel. Lesdites trousses coupantes subissent l'action de deux marteaux ou plusieurs installés horizontalement sur la partie supérieure du bloc avant. Avantageusement les déblais issus du front de taille sont évacués vers 35 l'arrière du tunnelier via une vis sans fin et un transporteur à bande. La surface du front de taille poinçonnée par les marteaux est légèrement plus importante que la section des châssis formant les blocs du tunnelier afin de permettre un meilleur glissement et éviter tout blocage de 40 l'ensemble. Tous les éléments constituant le tunnelier sont amovibles et, de ce fait, le poids et encombrement desdits éléments sont réduits et peuvent être installés éventuellement au fond d'une mine pour réaliser des galeries. 45 Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, montrent un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure (1) est une coupe axiale du dispositif de l'invention. - La figure (2) est une vue de dessus du dispositif de l'invention. - La figure (3) est une vue en coupe de la vis transporteuse. - La figure (4) est une vue de face des taillants et trousses coupantes sur le front de taille. Comme le montre la figure (1) le dispositif comprend un bloc châssis formant un parallélogramme rectangle(12).Un deuxième bloc arrière (13), quatre balanciers (11) sont montés par paire sur deux arbres (23). 15 Chaque balancier (11) possède un côté fixé mobile sur un arbre (22). A l'autre extrémité de chaque balancier sont fixés par filetage, deux par deux, les marteaux (2) munis de taillants (1). Une roue dentée (19) ainsi que deux plateaux (17) sont montés solidaires sur l'arbre mobile (23), ledit arbre étant maintenu par des paliers sur le châssis (24). 20 Les balanciers (11) installés par paire sont mis en mouvement alternatif deux par deux par les chapes (18) amovibles sur les plateaux (17) et calées à 1800 l'une par rapport à l'autre. Chaque roue dentée (19) est reliée par une chaîne (20) à une deuxième roue dentée motrice (16) elle-même entraînée par le moto-réducteur (5) fixé sur le châssis formant le bloc avant (12). Comme le montre les figures (1) et (2) un vérin hydraulique à double 30 effet (8) prend appui sur le châssis (13) ainsi que sur le châssis avant (12). Les deux points de fixation dudit vérin (8) sont montés sur rotule. Comme le montre la figure (1), on peut constater que le bloc avant (12) repose sur des patins munis de vérins (9) afin d'assurer la rectitude de la 35 galerie dans la direction déterminée. Le dispositif qui vient d'être décrit sera avantageusement complété par des vérins à double effets (10) fixés sur les flancs du bloc avant (12), lesdits vérins étant uniquement utilisés pour le guidage du tunnelier et 40 non pour le bloquer. Par ailleurs le bloc arrière (13) comporte des vérins à double effets (7) munis de sabot afin d'exercer une pression latérale suffisante sur les parois pour stabiliser le bloc (13) et lui permettre d'exercer sous la 45 poussée du vérin (8) l'avancement progressif du bloc avant (12). Les balanciers (11) et marteaux (2) et (25) étant en action, on comprend que lorsque la course du vérin (8) est atteinte, le bloc arrière après déblocage des vérins (7) se rapproche du bloc avant sous l'effet de l'inversion du circuit hydraulique du vérin (8), ledit bloc arrière (13) étant à nouveau 50 stabilisé, la progression du tunnelier peut continuer. Pour un fonctionnement optimum du dispositif selon l'invention, une 5 paire de ciseaux télescopiques (6) relie les deux blocs avant (12) et arrière (13) afin d'assurer un meilleur guidage. La fixation desdits ciseaux sur les châssis (12) et (13) comporte des rotules, ceci afin d'éviter la rigidité de l'ensemble du tunnelier et permettre des rayons de courbure plus faible dans les tunnels. Le bloc arrière (13) renferme la centrale électro-hydraulique (14) ainsi que le poste de commande (15). Comme le montre la figure (3) une vis transporteuse (21) récupère les 15 déblais à la base du front de taille et les achemine vers l'arrière du tunnelier. Ce procédé étant très connu, il n'est pas décrit. On remarque Figure (4) que deux trousses coupantes (3) peuvent être installées à la partie supérieure du tunnelier sur le bloc avant (12) et 20 soumises à l'action de deux marteaux (25) positionnés également à la partie supérieure du bloc (12). Le déplacement des marteaux (25) est assuré par deux vérins à double effets (4), l'ensemble vérins (4) et marteaux (25) est maintenu en ligne par les glissières (24). L'alimentation en fluide, en l'occurrence de l'air comprimé provenant des compresseurs extérieurs, est distribué aux marteaux (2) et (25) par le conduit (26). Un tunnelier à percussion construit selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour réaliser des tunnels de forme polygonale dans des sols très durs. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui en a 35 été donné, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée. REVENDICATIONS 10) Dispositif apte à la réalisation de tunnels ou galeries de forme polygonale comportant deux blocs châssis (12) (13) en forme de 10 parallélogramme reliés entre eux par une paire de ciseaux télescopiques (6) et un vérin (8), le châssis (12) renferme des balanciers (11) installés horizontalement, supportant des marteaux (2) équipés de taillants(1), lesdits taillants exercent leur action de frappe en se déplaçant alternativement et verticalement sur le front de taille, le vérin à double 15 effet (8) assure le contact permanent entre les taillants (1) et le front de taille, les trousses coupantes (3) actionnées par les marteaux (25) sont positionnés sur la partie supérieure du châssis (12), les vérins (9) et (7) assurent la direction et la stabilité de l'ensemble du dispositif, une vis sans fin (21) évacue les déblais du front de taille vers l'arrière du 20 tunnelier. 20) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que l'ensemble du dispositif appelé tunnelier 25 est composé de deux éléments formant deux blocs châssis (12) (13) reliés entre eux par l'intermédiaire d'un vérin central à double effet (8) et d'une paire de ciseaux télescopiques (6) fixés mobiles sur les blocs châssis (12) (13). 30) Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que le bloc châssis (12) comporte à sa base avant et arrière des glissières réglables en hauteur sous l'effet des vérins installés verticalement (9). 40) Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que les taillants (1) exercent leur action de frappe sur le front de taille en se déplaçant alternativement et 40 verticalement sur ledit front de taille. 50) Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que le vérin (8) à double effet monté sur 45 rotules prend appui sur le bloc (13) et exerce une pression sur le bloc avant (12). 60) Dispositif selon la revendication 5, Caractérisé par le fait que la force motrice entraînant les balanciers (11) par l'intermédiaire des pignons (19) (16) et chaîne (20) est fournie par le moto-réducteur électrique ou hydraulique (5). 70) Dispositif selon la revendication 6, 10 Caractérisé par le fait que des marteaux (25) sont positionnés sur la partie supérieure avant du bloc châssis (12) et exercent leur action de frappe sur les trousses coupantes (3),maintenues en position horizontale par les glissières (24). 80) Dispositif selon la revendication 7, Caractérisé par le fait que la centrale électro-hydraulique (14) et le poste de commande (15) sont contenus à l'intérieur du bloc châssis (13).