Brevet FR2926096A1 — publié le 20090710

La présente invention a pour objet une machine d'excavation apte à être transportée dans des conteneurs. Pour réaliser des forages ou excavations dans le sol, différents types de machines peuvent être utilisés. Dans la présente demande de brevet, par machine d'excavation, on entend des machines équipées d'un outil de forage ou d'excavation qui est suspendu à un ensemble de câbles lui-même supporté par une plateforme équipée d'un mât de levage. Le plus souvent, l'outil d'excavation est constitué par un bâti sur lequel sont montées le plus souvent deux paires de tambours rotatifs équipés de fraises permettant l'excavation du sol. Différents types d'outils peuvent se présenter tels que ceux qui sont décrits dans les brevets suivants : EP 0 592 329, EP 0 592 325; EP0826835, EP 0 811 725 et EP 0 843 050. En outre, pour permettre une certaine mobilité locale de la 15 machine et donc de l'outil d'excavation, la plateforme est montée le plus souvent sur des chenilles. Pour pouvoir fonctionner, la machine doit être équipée des moyens de levage déjà mentionnés, d'un ensemble d'alimentation fluidique pour l'alimentation en fluide de l'outil de forage et pour la mise 20 en circulation de ce fluide dans des conduites flexibles, etc. L'ensemble de la machine constitue le plus souvent un engin assez lourd et de dimensions relativement importantes. Le poids total de la machine peut être de l'ordre de 90 tonnes et ses dimensions hors tout de l'ordre de 11,5 m x 5,9 m x 3,5 m. 25 Les dimensions importantes et le poids élevé d'une telle machine qui est en général monobloc, c'est-à-dire que les différents composants constitutifs de la machine sont soudés les uns sur les autres, soulèvent deux types de problèmes : - d'une part lorsqu'on veut déplacer une telle machine sur une 30 distance importante, les moyens de transport disponibles sont le plus souvent mal adaptés et de toute manière relativement lents et onéreux ; -d'autre part, dans certains cas, les dimensions de la machine ne permettent pas de la mettre en place sur le site où l'excavation doit être réalisée. Le site dans lequel la machine doit être placée peut par 35 exemple être souterrain et résulter déjà de la réalisation d'une première excavation. Cette situation peut se rencontrer en particulier lorsque l'on veut éviter que des travaux de génie civil tels que la réalisation de parois moulées dans le sol ne perturbent la circulation automobile dans une zone urbaine. Un objet de la présente invention est de fournir une machine d'excavation du type mentionné ci-dessus qui permette d'une part une plus grande commodité de déplacement de la machine sur des distances importantes et qui d'autre part permette la mise en place de cette machine dans des sites d'accès difficile ou de volume limité. Pour atteindre ce but selon l'invention la machine d'excavation 10 comprend au moins : - un outil d'excavation ; - un châssis sensiblement plan équipé d'une pluralité de premiers moyens de fixation rapide ; - un module de levage comprenant des moyens de levage dudit 15 outil muni de deuxièmes moyens de fixation rapide pour coopérer avec les premiers moyens de fixation rapide ; et - un module d'alimentation fluidique comprenant des moyens d'alimentation en fluide et de mise en circulation de fluide dans lesdites conduites flexibles et dans ledit tube flexible ; 20 ledit outil d'excavation, ledit châssis et lesdits modules ayant des dimensions leur permettant d'être placés chacun dans un conteneur de dimensions standard. On comprend que grâce au fait que l'ensemble de la machine d'excavation est constituée par un certain nombre de sous-ensembles qui 25 peuvent être assemblés entre eux à l'aide de moyens de fixation rapide, les différents éléments constitutifs de la machine peuvent être amenés sur le site séparément et assemblés sur le site même si l'accès au site est difficile. On comprend également que comme chaque module ou 30 sous-ensemble de la machine est prévu de telle manière qu'il ait des dimensions permettant de le mettre dans un conteneur de dimensions standard, le transport sur de longues distances de la machine peut être réalisé à l'aide de moyens de transport classiques tels que des véhicules ou des navires. 35 Comme dimensions standard de conteneur, on trouve le plus souvent, mais non exclusivement, des conteneurs de longueur égale à 6 ou 12 m, de largeur de l'ordre de 2,20 m et de hauteur égale à 2,60 m, plus généralement les normes ISO 668 et ISO 1496 relatives à la construction de conteneurs. Ces normes comportent également des limitations quant au poids des conteneurs chargés. De préférence, la machine d'excavation est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module enrouleur comprenant des moyens d'enroulement d'un tube flexible de diamètre important, ledit module étant muni de deuxièmes moyens de fixation rapide pour coopérer avec les premiers moyens de fixation rapide, ledit module ayant des dimensions lui permettant d'être placé dans un conteneur de dimensions standard. De préférence encore, la machine d'excavation est caractérisée en ce que ledit module de levage comprend en outre des moyens d'enroulement de câbles et de conduites flexibles, ledit module ainsi constitué étant apte à être placé dans un conteneur de dimensions standard. De préférence également, la machine d'excavation est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module de déplacement comportant des deuxièmes moyens de fixation rapide aptes à coopérer avec les premiers moyens de fixation rapide, ledit module de déplacement étant apte à être placé dans un conteneur standard. On comprend que grâce à l'existence de ce module de déplacement qui peut être par exemple constitué par des chenilles, la machine une fois assemblée peut être déplacée pour réaliser par exemple les différentes excavations dont l'ensemble constituera par exemple une tranchée continue. De préférence également, la machine d'excavation est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une cabine de pilotage de la machine équipée de deuxièmes moyens de fixation rapide aptes à coopérer avec lesdits premiers moyens de fixation rapide, ladite cabine étant apte à être placée dans un conteneur de dimensions standard. De préférence encore, la machine d'excavation est caractérisée en ce que ledit châssis comprend un châssis principal et une structure de support additionnelle mobile entre une première position dans laquelle elle est en regard d'une partie dudit châssis principal et une deuxième position dans laquelle ladite structure s'étend hors dudit châssis, ladite structure support étant équipée de premiers moyens de fixation rapide apte à coopérer avec les deuxièmes moyens de fixation rapide de ladite cabine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : - la figure 1A est une vue en perspective de l'ensemble de la machine d'excavation entièrement assemblée ; - la figure 1B est une deuxième vue en perspective de l'ensemble de la machine d'excavation assemblée, seul l'outil de forage étant non représenté pour rendre la figure plus lisible ; - la figure 2 est une vue en perspective du châssis de la machine d'excavation ; - la figure 3 est une vue du châssis d'excavation sur lequel le 15 système de chenille a été monté ; - la figure 4 est une vue en perspective montrant le châssis sur lequel un module d'enroulement de canalisation flexible a été monté ; - la figure 5 est une vue en perspective du châssis de la machine montrant le montage de la cabine de pilotage ; 20 - la figure 6 est une vue en perspective du châssis montrant le module hydraulique assemblé sur le châssis ; - la figure 7 est une vue en perspective du châssis montrant le montage seul du module de levage ; - la figure 8 montre la machine d'excavation entièrement 25 assemblée à l'exception de l'outil de forage ; - la figure 9A est une vue de détail montrant un exemple de système de montage rapide sur le châssis ; - la figure 9B montre un deuxième exemple de montage rapide de module sur le châssis ; et 30 - la figure 9C montre à la fois des moyens de guidage et d'assemblage rapide d'un module sur le châssis. En se référant tout d'abord aux figures 1A et 1B, on va décrire une machine d'excavation en soi de type connu qui est le plus souvent dite fraise hydraulique. Bien entendu, l'invention pourrait s'appliquer à 35 d'autres machines d'excavation dès lors qu'elle présente une structure générale similaire et notamment des moyens de levage pour permettre le déplacement vertical de l'outil de forage et des moyens d'enroulement des différents câbles, conduites ou canalisations servant à commander et alimenter l'outil de forage. La machine d'excavation 10 est constituée essentiellement par une plateforme 12 le plus souvent montée sur un ensemble de déplacements constitué de préférence par des chenilles 14. Sur la plateforme 12 est monté un ensemble hydraulique 15 lui-même associé à un ensemble de refroidissement 16. Sur la plateforme 12, on trouve également un bras de levage ou flèche de levage 18 dont une extrémité 18a est articulée par rapport à la plateforme 12 et dont la deuxième extrémité 18b est munie de poulies non visibles sur la figure permettant le guidage des câbles supportant l'outil de forage 20. Pour permettre le fonctionnement de l'outil de forage 20 et son déplacement, différents câbles, conduites ou canalisations sont nécessaires. Ces différents éléments pouvant varier d'une machine d'excavation à une autre. On trouve en particulier à proximité de l'extrémité 18a du bras de levage 18 des tambours d'enroulement de câbles 22 ainsi que des enrouleurs de flexibles tels que 24 et 26 de préférence montés directement sur la plateforme 12. On trouve en outre, en général, une cabine de pilotage 28 mieux visible sur la figure 1B et un enrouleur de conduites flexibles 30. Ces composants peuvent varier d'une machine à l'autre et occuper par rapport à la plateforme 12 des dispositions différentes. Il suffit d'indiquer que l'outil de forage représenté sur les figures 1A et 1B est constitué par deux paires de fraises telles que 31 et 32 entraînées par des moteurs hydrauliques 34 et 36, ces têtes de forage étant montées à l'extrémité inférieure du châssis 38 de l'outil de forage 20. Il est également prévu une conduite d'aspiration des déblais non représentée sur les figures qui est associée à une pompe entraînée par un moteur hydraulique. Les déblais aspirés sont remontés par une conduite flexible de grand diamètre stockée sur l'enrouleur 30. Les moteurs hydrauliques tels que 34 et 36 ainsi que d'autres composants hydrauliques annexes doivent être alimentés par un fluide sous pression. Les conduites permettant cette alimentation sont par exemple stockées sur les enrouleurs 24 et 26. Enfin, comme on l'a expliqué déjà, les câbles passant sur les poulies montées à l'extrémité 18b du bras de levage 18 sont stockés sur l'enrouleur 22. Il faut préciser encore, dans la description générale de la machine d'excavation considérée, que l'ensemble hydraulique 15 permet une alimentation externe des différentes conduites en fluide hydraulique aux pressions convenables ainsi qu'un premier traitement du liquide chargé en déblais remonté par le flexible d'aspiration monté sur l'enrouleur 30. En se référant maintenant aux figures 2 à 7, on va décrire en détails un mode préféré de réalisation de la machine d'excavation permettant son transport à l'aide de conteneurs de forme et de dimensions standard définis précédemment. Comme on l'a déjà indiqué selon l'invention, la machine est constituée par un ensemble d'éléments et de modules qui peuvent être assemblés sur place aisément à l'aide de moyens d'assemblage rapide. Chaque élément ou module peut être logé dans un conteneur de forme standard. Sur la figure 2, on a représenté le châssis de la machine portant la référence générale A. Ce châssis est constitué essentiellement par la plateforme 12 qui est équipée de moyens spéciaux de fixation rapide d'autres éléments ou modules. La plateforme 12 comporte de façon connue des pieds télescopiques tels que 40 qui permettent la stabilisation de la plateforme 12 lors de l'utilisation de l'outil de forage. Cette plateforme comporte, de préférence, à son extrémité arrière une structure de fixation 42 pour réaliser le montage rapide du module hydraulique 15. On expliquera ultérieurement ce mode de montage. La plateforme comporte également sur sa face supérieure 12a des premiers moyens de montage rapides 44 pour le montage de l'enrouleur de flexible 30. La plateforme 12 comporte également des moyens de montage rapides 46, 48 qui seront décrits plus en détail ultérieurement pour l'assemblage des moyens de levage 18. Comme on le voit sur cette figure, la face supérieure 12a de la plateforme 12 comporte également des moyens de guidage tels que 50 et 52 pour faciliter le positionnement notamment du bras de levage 18. La plateforme 12 comprend également une structure mobile 54 articulée par ses extrémités 54a, 54b sur la plateforme proprement dite 12. Cette structure 54 est destinée à recevoir la cabine de pilotage 28. La structure 54 se présente schématiquement sous la forme d'un cadre qui peut être déplacé d'une position repliée sur la plateforme 12 de telle manière que l'ensemble puisse être mis en place dans un conteneur standard et une position déployée représentée sur la figure 2 permettant le montage rapide de la cabine 28. Sur la figure 3, on a représenté un module de déplacement B monté sur la face inférieure 12b de la plateforme 12 constituant l'essentiel du châssis A. De préférence, le module de déplacement B est constitué par deux ensembles de chenilles 60 et 62. Le montage de la paire de chenilles 60, 62 sur le châssis ou plateforme 12 est en soi bien connu et ne sera donc pas décrit en détail. Comme on l'a indiqué, le module de déplacement B est dimensionné de telle manière qu'il puisse être logé dans un conteneur de forme et de dimensions standard. Sur la figure 4, on a représenté le châssis A sur lequel sont montés respectivement le module de déplacement B déjà décrit ainsi qu'un module enrouleur de flexible de grand diamètre C. L'enrouleur de flexible proprement dit 30 est associé à une structure mécanique de montage 64 qui comporte sur une de ses faces des éléments de montage rapides 66 aptes à coopérer avec les éléments de montage rapides 44 du châssis A. Cette structure 64 permet le montage en rotation et l'entraînement en rotation de l'enrouleur 30 par l'intermédiaire de l'arbre 68. Le module d'enrouleur de flexibles C comporte également des conduites rigides telles que 70, 72 qui permettent de raccorder le flexible souple sur un premier embout 74 et de raccorder ce système de conduite par le raccord 76 au module hydraulique qui sera décrit ultérieurement. Comme on le voit sur la figure 4, par sa structure de montage 64, l'enrouleur de flexible 30 est monté en porte-à-faux par rapport à la plateforme 12 ou au châssis A. On comprend que grâce au montage en porte-à-faux de l'enrouleur 30, les dimensions de la plateforme 12 peuvent être réduites, ce qui est un des éléments qui permet le logement de la plateforme 12 dans un conteneur de forme et de dimensions standard. Sur la figure 5, on a représenté le châssis A sur lequel sont montés le module de déplacement B et le module D constitué essentiellement par la cabine de pilotage 28. Des moyens non représentés en détail permettent de fixer le plancher 80 de la cabine de pilotage 28 sur la structure support mobile 54. Bien entendu pour ce montage, la structure 54 est amenée dans sa position déployée. Sur la figure 6, on représenté le châssis A sur lequel sont montés le module de déplacement B ainsi qu'un module d'alimentation et de circuit hydraulique E. Ce module E est essentiellement constitué par une armoire métallique 80 dans laquelle sont montés les différents composants hydrauliques tels que des pompes, des filtres, etc. et des moyens de raccordement non représentés au connecteur 76 du flexible monté sur l'enrouleur 30 et à des conduites hydrauliques qui seront décrites ultérieurement. L'armoire 80 est surmontée de préférence par un ensemble de refroidissement 82. Le montage du module hydraulique E sur le châssis A est de préférence réalisé à l'aide d'une structure intermédiaire de montage 84 qui est d'une part fixée par des moyens de fixation rapide sur l'élément de montage 42 disposé à une des extrémités de la plateforme 12 et d'autre part sur l'armoire 80 elle-même. Sur la figure 6, on a représenté des moyens de fixation rapides par broche tels que 86 montés sur la poutre horizontale 88 de la structure de montage 84. On obtient ainsi un montage rapide du module hydraulique E tout en assurant une solidarisation efficace. Il faut remarquer également que par ce système de montage, le module hydraulique E est en porte-à-faux par rapport au châssis A. Cette caractéristique permet elle aussi de réduire les dimensions du châssis A pour rendre celui-ci logeable dans un conteneur de transport de dimensions standard. Sur la figure 7, on a représenté le module de déplacement B ainsi que le module de levage F monté sur le châssis A. Dans ce mode de réalisation, le module de levage F comprend fonctionnellement essentiellement le bras de levage 18 et des enrouleurs 22 pour les câbles de levage de l'outil de forage et les enrouleurs 24 et 26 pour le stockage de conduites hydrauliques servant en particulier à la commande du fonctionnement de l'outil de forage 20. Il va cependant de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention s'il était prévu d'une part un module de levage proprement dit constitué essentiellement par le bras de levage 18 et un module distinct d'enroulement de conduites susceptible d'être monté par des moyens de montage rapides sur le module de levage ou directement monté sur le châssis A. Selon le mode de réalisation décrit, le module de levage F est essentiellement constitué par une plaque de base 90 destinée à être montée sur la face supérieure du châssis A. Cette plaque de base 90 porte une structure mécanique 92 à l'extrémité de laquelle est articulée l'extrémité 18a du bras de levage 18. Sur la plaque de base 90, sont également montés des axes de rotation 94, 96 pour les enrouleurs de câbles 24 et 26 et des éléments de raccordement hydrauliques tels que 98 et 100 pour relier hydrauliquement les conduites stockées sur les enrouleurs 24 et 26 au module hydraulique E. On voit également que des vérins télescopiques 102 et 104 sont montés sur la plaque de base 90 pour permettre le levage ou l'abaissement du bras de levage 18. Différents types de dispositifs de fixation rapides du module de levage F, quelle qu'en soit, la structure peuvent être utilisés. Ils permettent essentiellement de fixer la plaque de base 90 du module F sur la face supérieure du châssis A. Ces moyens de fixation rapides sont représentés plus en détail sur les figures 9A à 9C. Ces moyens de fixation rapide peuvent être, de préférence, des broches 110 engagées dans des trous ménagés dans les bases des modules et dans des triangles de fixation 112 soudés sur le châssis 12. D'autres moyens de fixation rapide pourraient bien sûr être utilisés. En plus des moyens de fixation rapide, des moyens de guidage sont également fixés, par exemple soudés, sur la plateforme 12. Ils ont pour but de faciliter la mise en place des modules sur la plateforme à l'aide de moyens légers de manutention. Ces moyens de guidage peuvent consister en des plaques inclinées ou biseautées telles que 114 ou 116 qui coopèrent avec les embases des modules, par exemple avec la plaque de base 90 du module de levage. REVENDICATIONS 1. Machine d'excavation comprenant au moins : - un outil d'excavation ; -un châssis sensiblement plan équipé d'une pluralité de premiers moyens de fixation rapide ; - un module de levage comprenant des moyens de levage dudit outil muni de deuxièmes moyens de fixation rapide pour coopérer avec les premiers moyens de fixation rapide ; et - un module d'alimentation fluidique comprenant des moyens d'alimentation en fluide et de mise en circulation de fluide dans lesdites conduites flexibles et dans ledit tube flexible ; ledit outil d'excavation, ledit châssis et lesdits modules ayant des dimensions leur permettant d'être placés chacun dans un conteneur 15 de dimensions standard. 2. Machine d'excavation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un module enrouleur comprenant des moyens d'enroulement d'un tube flexible de diamètre important, ledit module étant muni de deuxièmes moyens de fixation rapide pour coopérer 20 avec les premiers moyens de fixation rapide, ledit module ayant des dimensions lui permettant d'être placé dans un conteneur de dimensions standard. 3. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit module de levage 25 comprend en outre des moyens d'enroulement de câbles et de conduites flexibles, ledit module ainsi constitué étant apte à être placé dans un conteneur de dimensions standard. 4. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un 30 module de déplacement comportant des deuxièmes moyens de fixation rapide aptes à coopérer avec les premiers moyens de fixation rapide, ledit module de déplacement étant apte à être placé dans un conteneur standard. 5. Machine d'excavation selon la revendication 4, caractérisée 35 en ce que ledit module de déplacement comprend des chenilles motrices. 6. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une cabine de pilotage de la machine équipée de deuxièmes moyens de fixation rapide aptes à coopérer avec lesdits premiers moyens de fixation rapide, ladite cabine étant apte à être placée dans un conteneur de dimensions standard. 7. Machine d'excavation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit châssis comprend un châssis principal et une structure de support additionnelle mobile entre une première position dans laquelle elle est en regard d'une partie dudit châssis principal et une deuxième position dans laquelle ladite structure s'étend hors dudit châssis, ladite structure support étant équipée de premiers moyens de fixation rapide apte à coopérer avec les deuxièmes moyens de fixation rapide de ladite cabine. 8. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit module enrouleur comprend un tambour d'enroulement et une structure de fixation munie desdits deuxièmes moyens de fixation rapide, de telle manière que ledit module enrouleur soit au moins en partie disposé à l'extérieur du pourtour dudit châssis. 9. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit module d'alimentation fluidique comprend une structure de fixation équipée desdits deuxièmes moyens de fixation rapide de telle manière que ledit module d'alimentation soit disposé à l'extérieur du pourtour dudit châssis. 10. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit module de levage comprend un bras articulé de sustentation dudit outil d'excavation et au moins un tambour d'enroulement de câbles et/ou de conduites flexibles. 11. Machine d'excavation selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit module de levage comprend : - un élément support muni desdits deuxièmes moyens de fixation rapide, - ledit bras articulé monté de façon amovible sur ledit élément support ; et - au moins un tambour enrouleur monté de façon amovible sur l'élément support. 12. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que ledit module de levage comprend au moins un premier tambour d'enroulement de câbles et au moins un deuxième tambour d'enroulement de conduites flexibles. 13. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit outil d'excavation comprend : un bâti principal et une tête de coupe fixée à l'extrémité inférieure du bâti principal par des moyens de fixation rapide. 14. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de fixation rapide sont des systèmes de fixation à broche. 15. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que ledit châssis comprend une pluralité d'organes de guidage et de positionnement pour faciliter le montage desdits modules sur ledit châssis.