Brevet FR2883893A1 — publié le 20061006

La présente invention a pour objet une bouche d'aspiration pour machine d'excavation de tranchée et une machine d'excavation de tranchée équipée de ladite bouche. Pour réaliser des parois moulées dans le sol, il est tout d'abord nécessaire de creuser une tranchée dont la géométrie correspond à la paroi à réaliser. Ensuite, on remplit avec un coulis ou un béton éventuellement muni d'armatures la tranchée pour obtenir ainsi la paroi moulée. Lorsque la paroi présente une certaine profondeur et qu'elle doit être réalisée avec une grande précision de définition, on utilise le plus souvent des machines d'excavation du type hydrofraise dans lesquelles la tête de coupe est équipée de deux ensembles rotatifs munis d'outils d'excavation. Ces outils, sous l'effet d'une poussée axiale, désagrègent le terrain ou la roche en mettant en suspension dans le liquide de forage qui remplit la tranchée des quantités importantes de déblais. En se référant aux figures annexées 1 et 2, on va décrire un exemple de réalisation de machine d'excavation de type connu. Sur la figure 1, on a représenté un ensemble d'excavation qui comprend un châssis porteur 10 muni d'une flèche articulée 12. Sur l'extrémité 14 de la flèche 12, passent des câbles de sustentation 16 à l'extrémité 18 desquels est montée la machine d'excavation 20 proprement dite. Cette machine 20 comprend un châssis vertical 22 à l'extrémité inférieure duquel est montée une tête de coupe 24. La tête de coupe 24 est essentiellement constituée par deux ensembles rotatifs de coupe 26 et 28 à axes de rotation horizontaux parallèles entre eux. De préférence, chaque ensemble rotatif de coupe est constitué par deux fraises ou tambours montés symétriquement sur le châssis. La machine d'excavation comporte également, pour permettre la remontée des déblais, une bouche d'aspiration 30 disposée à l'extrémité inférieure du châssis 22 entre les deux ensembles rotatifs de coupe 26 et 28, une conduite d'aspiration 32 reliant la bouche d'aspiration 30 à une pompe d'aspiration 34 et un conduit flexible 36 qui permet de transférer les déblais vers une installation de récupération. Dans les machines d'excavation connues, par exemple celle qui est décrite dans le brevet européen EP 730 064 au nom du demandeur, la bouche d'aspiration 30 comporte des joues tangentes aux trajectoires 2883893 2 circulaires des outils montés sur les tambours de coupe 26 et 28. L'aspiration se fait grâce à des orifices généralement circulaires pratiqués dans les joues de la bouche d'aspiration. Cette position des orifices d'aspiration, ainsi que la forme générale actuelle des bouches d'aspiration, font que la totalité des déblais ou sédiments générés par l'action des outils de coupe sur le terrain n'est pas intégralement évacuée. Ceci a pour conséquence une augmentation de la masse des sédiments en suspension dans le liquide de forage augmentant son abrasivité et pouvant entraîner des usures accrues des organes mécaniques de l'outillage. De plus, des sédiments précédemment arrachés au terrain peuvent, lorsqu'ils ne sont pas très rapidement évacués, venir s'interposer entre les outils de coupe et le terrain, gênant ainsi considérablement leur action, ce qui a pour conséquence de réduire fortement le rendement de l'excavation. Un premier objet de l'invention est de fournir une bouche d'aspiration pour machine d'excavation du type mentionné ci-dessus qui permette d'améliorer la récupération des déblais et sédiments provoqués par l'action des outils de coupe. Pour atteindre ce but selon l'invention, la bouche d'aspiration pour une machine d'excavation de tranchée travaillant dans un liquide de forage comprend un châssis sur lequel sont montés deux ensembles, rotatifs de coupe à axes parallèles, ladite bouche étant destinée à être montée à l'extrémité inférieure du châssis entre les deux ensembles rotatifs de coupe, ladite bouche étant caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi externe définissant un volume interne, une ouverture supérieure raccordable à une conduite d'aspiration et au moins une ouverture inférieure symétrique par rapport au premier plan médian vertical du châssis parallèle aux axes de rotation, et s'étendant selon la direction desdits axes de rotation, par quoi ladite ouverture est sensiblement orthogonale à l'écoulement du liquide de forage entraîné par la rotation desdits ensembles de coupe. On comprend que grâce au fait que l'ouverture ou les ouvertures de la bouche d'aspiration sont disposées à l'extrémité inférieure de celle-ci et admettent comme plan de symétrie le plan de symétrie des deux ensembles rotatifs de coupe, cette ouverture ou ces ouvertures sont disposées sensiblement orthogonalement à l'écoulement du liquide de forage entraîné par la rotation des ensembles de coupe. On obtient ainsi une plus grande efficacité de la bouche d'aspiration. De préférence, la bouche d'aspiration comprend en outre, dans le volume interne, une pièce en forme de bulbe symétrique par rapport à un deuxième plan médian orthogonal au premier et profilée de telle manière qu'en coupe par ledit deuxième plan médian, les deux passages définis par ladite pièce profilée et ladite paroi externe aient une section allant au plus en restant constante en s'éloignant de ladite ouverture inférieure. On comprend que grâce à cette forme particulière des deux passages définis dans la bouche d'aspiration par la présence de la pièce profilée en forme de bulbe, on canalise les lignes d'écoulement du liquide de forage sans imposer de changement de direction brusque, ce qui évite un "dépôt" des sédiments et déblais en suspension dans le liquide de forage. En outre, on améliore ainsi le débit de ce liquide dans la bouche d'aspiration. Un autre objet de l'invention est de fournir une machine 20 d'excavation du type à deux ensembles de coupe rotatifs utilisant une bouche d'aspiration du type défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles: -les figures 1 et 2 déjà décrites montrent un ensemble d'excavation de type connu; - la figure 3 montre en perspective une bouche d'aspiration selon l'invention; - la figure 4 est une vue de la bouche d'aspiration de la figure 3 en coupe par un plan médian; - la figure 5 est une vue éclatée de la bouche d'aspiration de la figure 3; et - la figure 6 est un schéma exposant le principe de fonctionnement de la bouche d'aspiration selon l'invention. La bouche d'aspiration 40 que l'on va décrire est destinée à remplacer la bouche d'aspiration 30 représentée sur les figures 1 et 2. Cette bouche d'aspiration 30 est donc destinée à être fixée sur la partie inférieure du châssis 22 de la machine d'excavation 20 pour être reliée à la conduite d'aspiration 32. Pour repérer la bouche d'aspiration 40 par rapport à l'ensemble de la machine d'excavation, on définit un premier plan médian du châssis de la machine référencée PP' qui est parallèle aux axes de rotation)0(' des ensembles de coupe 26 et 28 et un deuxième plan médian QQ' qui lui est orthogonal. La bouche d'aspiration 40 est constituée essentiellement par une paroi externe 42 comprenant deux faces principales 44 et 46 s'étendant sensiblement parallèlement au plan médian PP' et deux faces d'extrémité 48 et 50 s'étendant sensiblement parallèlement au plan médian QQ'. La face supérieure 52 de la paroi externe 42 définit un orifice axial 54 qui est aménagé dans une bride 56 de fixation de la bouche d'aspiration sur la partie inférieure du châssis 22 de la machine. La paroi externe 42 de la bouche d'aspiration définit un volume interne 57 dans lequel débouche à sa partie supérieure l'orifice 54. Le bord inférieur 44a, 46a des faces principales 44 et 46 de la paroi externe définit une ouverture inférieure d'aspiration 58. Les bords 44a et 46a sont sensiblement disposés dans un même plan orthogonal aux deux plans PP' et QQ'. Cette ouverture 58 est disposée symétriquement par rapport au plan médian PP'. A l'intérieur du volume interne 56 de la bouche d'aspiration, est montée une pièce 60 en forme de bulbe qui s'étend parallèlement aux axes de rotation des ensembles de coupe et qui est symétrique par rapport au plan médian PP'. Cette pièce interne 60 définit avec les deux faces principales 44 et 46 de la bouche d'aspiration deux passages latéraux internes 62 et 64 qui raccordent ainsi l'ouverture inférieure d'aspiration 58 et l'orifice de sortie 54. Comme on le voit sur la figure 4, les faces principales 44 et 46 sont incurvées de telle manière que les passages 62 et 64 présentent une section au plus constante lorsque l'on va de l'ouverture inférieure 58 vers l'orifice supérieur 54. En d'autres termes, cette section de passage est sensiblement constante ou elle va en diminuant. En outre, compte tenu de la forme de la pièce interne 60 et 2883893 5 des faces principales 44 et 46 de la bouche d'aspiration, les passages 62 et 64 ne présentent pas de singularité et notamment pas de variation brusque de coupure. La bouche d'aspiration comporte également une pièce formant grille 70 qui est fixée sur l'ouverture inférieure 58 de la bouche d'aspiration. Cette pièce formant grille est constituée essentiellement par des barres 72, 74, 76 sur lesquelles sont fixés des fers ronds en forme de V tels que 80. Des plaques d'extrémité 82, 84 servent à fixer la pièce 70 sur la paroi externe de la bouche d'aspiration. Cette pièce en forme de grille sert à empêcher l'aspiration de déblais ou d'éléments trop volumineux par la bouche d'aspiration qui risqueraient d'obturer les conduites d'aspiration ou même la pompe d'aspiration. En variante, on pourrait prévoir dans la partie inférieure de la bouche d'aspiration non pas une seule ouverture mais plusieurs ouvertures s'étendant globalement selon la direction des axes de rotation des ensembles de coupe de la machine d'excavation. Sur la figure 6, on a représenté le principe de fonctionnement de la bouche d'aspiration selon l'invention. Sur cette figure, on a représenté les deux ensembles rotatifs de coupe 26, 28 et par les flèches F, les lignes d'écoulement du liquide de forage entraîné par la rotation des ensembles rotatifs 26 et 28. Grâce à la position de l'ouverture inférieure 58 de la bouche d'aspiration 40, qui est sensiblement orthogonal aux lignes d'écoulement, on voit que cette ouverture intercepte la plus grande partie de l'écoulement du liquide de forage et récupère donc ainsi la plus grande partie des sédiments et déblais entraînés par la circulation de ce liquide. 6 REVENDICATIONS 1. Bouche d'aspiration pour une machine d'excavation de tranchée travaillant dans un liquide de forage et comprenant un châssis sur lequel sont montés deux ensembles, rotatifs de coupe à axes parallèles, ladite bouche étant destinée à être montée à l'extrémité inférieure du châssis entre les deux ensembles rotatifs de coupe, ladite bouche étant caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi externe définissant un volume interne, une ouverture supérieure raccordable à une conduite d'aspiration et au moins une ouverture inférieure symétrique par rapport au premier plan médian vertical du châssis parallèle aux axes de rotation, et s'étendant selon la direction desdits axes de rotation, par quoi ladite ouverture est sensiblement orthogonale à l'écoulement du liquide de forage entraîné par la rotation desdits ensembles de coupe. 2. Bouche d'aspiration selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une unique ouverture s'étendant sur une longueur sensiblement égale à la dimension des ensembles de coupe selon la direction de leurs axes de rotation. 3. Bouche d'aspiration selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, dans le volume interne, une pièce en forme de bulbe symétrique par rapport à un deuxième plan médian orthogonal au premier et profilée de telle manière qu'en coupe par ledit deuxième plan médian, les deux passages définis par ladite pièce profilée et ladite paroi externe aient une section allant au plus en restant constante en s'éloignant de ladite ouverture inférieure. 4. Bouche d'aspiration selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite ouverture inférieure est munie d'une structure d'usure pour retenir les débris les plus importants contenus dans le liquide de forage. 5. Bouche d'aspiration selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite paroi externe comprend deux faces principales s'étendant selon la direction desdits axes de rotation et deux faces d'extrémité. 6. Bouche d'aspiration selon la revendication 5, caractérisée en ce que les bords inférieurs desdites faces principales définissant 2883893 7 l'ouverture inférieure sont sensiblement disposés dans un même plan orthogonal aux deux plans médians. 7. Machine d'excavation de tranchée caractérisée en ce qu'elle comprend une bouche d'aspiration selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 6.