Brevet FR2933108A1 — publié le 20100101

La présente invention concerne un vibrateur longiforme réalisé en plusieurs éléments démontables assemblés les uns aux autres par des liaisons sécurisées. Elle s'applique plus particulièrement à des vibrateurs longiformes utilisés notamment dans les procédés d'amélioration des sols tels que la vibro- 15 compaction, (vibro-flottation) ou la vibro-substitution pour la réalisation éventuelle de colonnes ballastées. D'une manière générale, on sait que les vibrateurs longiformes couramment utilisés à l'heure actuelle se composent d'un élément tubulaire pouvant 20 comprendre un ou plusieurs tronçons, dont l'extrémité supérieure est munie de moyens de suspension à un engin de levage et/ou de guidage et dont l'extrémité inférieure est connectée à un embout comportant successivement un amortisseur-isolateur de vibrations, un générateur de vibrations et une pointe munie d'une coquille de protection. 25 Le générateur de vibrations comprend une ou plusieurs masselottes excentriques montées rotatives autour de l'axe central longitudinal du vibrateur longiforme et entraînées en rotation par un moteur hydraulique ou électrique, par l'intermédiaire d'un accouplement, voire d'un train d'engrenages à une 30 vitesse de rotation de l'ordre de 1 500 à 3 500 T/min. La force centrifuge engendrée par ces masselottes s'exerce omnidirectionnellement dans un plan 1 2933108 -2- perpendiculaire à l'axe médian longitudinal du vibrateur longiforme. L'ordre de grandeur de la force centrifuge est typiquement de 100 à 500 kN selon les modèles. De nombreuses contraintes techniques s'appliquent au vibrateur longiforme : la force centrifuge génère de fortes contraintes mécaniques dans les pièces constituantes, la vibration ainsi générée crée des problèmes de fatigue des matériaux, ainsi qu'un risque accru de desserrage des assemblages vissés, le vibrateur longiforme est soumis au frottement du sol : toutes les surfaces externes subissent une très forte abrasion, des contraintes de poids et d'encombrement s'ajoutent, le démontage et le remontage doivent être faciles pour limiter les temps d'arrêt de chantier en cas de panne et limiter les coûts d'exploitation. 15 Toutes ces contraintes rendent la conception délicate. La fiabilité du matériel est souvent aléatoire. Les assemblages de type vissé sont peu fiables à cause du risque accru de 20 dévissage et de l'abrasion du sol qui peut s'exercer sur la tête de vis, l'écrou ou le filet lui-même. Le type d'assemblage le plus couramment utilisé est la soudure mais celle-ci rend le démontage difficile, voire impossible. Or, en raison des contraintes élevées qu'il subit, le générateur de vibrations doit pouvoir être démonté pour assurer sa maintenance. L'invention a donc plus particulièrement pour but de résoudre ce problème. 30 Elle propose à cet effet un vibrateur longiforme du type susdit comprenant un assemblage bout à bout d'au moins deux éléments coaxiaux. 25 Selon l'invention, cet assemblage fait intervenir une pluralité de vis de fixation dont les têtes ou les écrous sont accessibles grâce à au moins une cavité prévue dans au moins l'un desdits éléments et au moins une pièce de verrouillage amovible qui s'engage dans ladite cavité en prenant appui sur lesdites têtes ou lesdits écrous, de manière à assurer l'imperdabilité desdites vis et à éviter que l'assemblage ne puisse se dissocier pendant l'utilisation. Cette pièce de verrouillage présente, en outre, l'avantage d'apporter un 10 complément de protection des vis d'assemblage. Avantageusement, le vibrateur pourra comprendre des moyens de protection conçus de manière à venir recouvrir au moins la zone de jonction entre les deux éléments en maintenant ainsi la pièce de verrouillage dans ladite cavité et 15 en protégeant en conséquence les moyens de fixation de cette pièce de verrouillage à l'intérieur de la cavité. Ainsi, tous les moyens intervenant pour la fixation des deux éléments du vibrateur longiforme se trouvent protégés et ne subissent aucune usure, ce qui 20 facilite un démontage ultérieur. Par ailleurs, la susdite cavité pourra consister en une gorge annulaire prévue dans l'un des deux éléments ou même dans une bride servant à relier les deux éléments. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en élévation schématique d'un vibrateur 30 longiforme ; 25 2933108 -4- La figure 2 est une représentation partielle schématique en perspective de ce vibrateur longiforme après démontage de la coquille de protection ; 5 La figure 3 est une représentation analogue à celle de la figure 2 illustrant le démontage des deux paires de demi couronnes qui constituent les pièces de verrouillage des vis d'assemblage du module de génération des vibrations respectivement sur le tronçon cylindrique et sur la pointe du vibrateur longiforme ; La figure 4 est une vue en perspective schématique illustrant la dépose du module de génération des vibrations ; La figure 5 est une coupe partielle montrant l'assemblage du module de génération des vibrations sur le tronçon cylindrique et sur la pointe du vibrateur longiforme ; La figure 6 est une vue à plus grande échelle montrant l'assemblage du générateur sur la pointe du vibrateur longiforme. Dans cet exemple, le vibrateur longiforme 1 se compose successivement : - d'une partie supérieure tubulaire 2 pouvant comprendre un ou plusieurs éléments (rallonges) par exemple de cinq mètres de longueur, d'un amortisseur de vibration 3, d'un générateur de vibrations 4, d'une pointe 5, et de deux coquilles de protection 6 recouvrant une partie du générateur de vibrations 4. La partie supérieure tubulaire 2 est équipée à son extrémité supérieure d'une tête de levage 7 munie d'une poulie 8 ainsi que de connexions pour circuits d'alimentation en eau ou en air comprimé d'un système de lançage d'assistance avec jet d'eau ou d'air. Cette poulie 8 peut être remplacée par un dispositif de fixation coulissant sur un mât de guidage L'amortisseur 3 est conçu pour filtrer entièrement les vibrations en direction de l'engin de levage du vibrateur longiforme qui est utilisé (grue ou mât). Le générateur de vibrations 4 se présente sous la forme d'un élément cylindrique comportant un tronçon cylindrique 10 et un module de génération de vibrations 11 renfermant les masselottes excentriques ainsi que l'éventuelle pignonerie assurant son entraînement en rotation. Le moteur 12 couplé à cette pignonerie peut consister en un moteur hydraulique ou un moteur électrique : Ce moteur 12 est éventuellement conçu de manière à permettre une variation de sa vitesse de rotation. Le module de génération des vibrations 11 est lui-même relié au tronçon tubulaire 10 qui sert notamment à recevoir des éléments d'alimentation et de contrôle du moteur 12. Le vibrateur longiforme 1 précédemment décrit peut être monté en mode pendulaire sur une grue, le câble de la grue passant autour de la poulie 8 de la tête de levage 7. Sous l'effet des vibrations engendrées par le générateur de vibrations, il s'enfonce dans le sol du fait de son propre poids. Cet enfoncement peut être assisté par un lançage à l'eau ou à l'air (injection d'eau ou d'air au niveau de la pointe 5 et/ou de la coquille de protection 6). Néanmoins, le vibrateur longiforme peut être monté sur un mât de guidage. Dans ce cas, il peut être soumis à une force d'enfoncement supplémentaire engendrée par un actionneur pouvant consister en un vérin ou même un système treuil/poulies de renvoi. Comme précédemment mentionné, ce vibrateur longiforme peut être utilisé pour la vibro-compaction des sols meubles et pour la vibro-substitution (inclusion souple) ou même pour la réalisation de colonnes ballastées. Comme illustré sur les figures 2 à 6, la pointe 5, le module de génération des vibrations 11 et le tronçon tubulaire 10 comprennent chacun deux nervurations respectivement 13, 14, 15, diamétralement opposées. En position assemblée, les nervurations 13, 14, 15 homologues sont alignées pour former deux nervures servant à assurer la fixation par vissage des deux coquilles de protection 16, 17. Ces deux coquilles de protection 16, 17 sont réalisées en tôle et présentent une forme sensiblement hémicylindrique, munie de deux rebords latéraux 18, 19, 20, 21, radialement en saillie, destinés à venir en appui et à être fixés par vissage (vis V, écrous E) sur les faces radiales des nervures 13, 14, 15, comme illustré sur la figure 2. L'assemblage du module de génération des vibrations 11 sur la pointe 5 est assuré au moyen d'une bride circulaire 25 de section axiale en forme de H renversé dont les ailes parallèles 26 sont munies d'une cavité annulaire 27 de section axiale rectangulaire délimitées axialement par deux couronnes circulaires 28, 29 radialement en saillie. Chacune de ces couronnes 28, 29 est munie d'une pluralité de perçages axiaux chambrés du côté de la cavité 27. Ces perçages sont chacun destinés à recevoir une vis de fixation 30 venant se visser dans un alésage axiale taraudé 31 prévu selon le cas dans la pointe et dans le module de génération des vibrations. En fin de vissage, la tête 32 de la vis s'engage dans le chambrage 33 dont la profondeur est sensiblement égale à la hauteur de ladite tête 32. Avantageusement, pour pouvoir effectuer le vissage, la tête 32 sera munie 30 d'une empreinte axiale appropriée à une clef ou à un embout de vissage de type classique. L'imperdabilité des vis de fixation 30 est assurée grâce à des éléments de verrouillage constitués ici par deux demi couronnes C1, C2 - C'1, C'2, de section axiale rectangulaire sensiblement complémentaire à celle de la cavité 27 dans laquelle elles viennent s'engager avec un jeu quasi nul. Par conséquent, les vis 31 ne peuvent pas se dévisser au-delà de ce jeu. Les deux demi couronnes C1, C'1 - C2, C'2 de chacun des éléments de verrouillage peuvent être fixées l'une à l'autre, par exemple par vissage au moyen de vis 34. Néanmoins, cette fixation s'avère facultative dans la mesure où ces demi couronnes C1, C'1 - C2, C'2 sont retenues prisonnières dans la cavité 27 par la tôle des deux coquilles de protection 16, 17. Ces deux coquilles de protection 16, 17 assurent la protection de l'ensemble constitué par le module de génération des vibrations 11 et le tronçon tubulaire 10 de l'abrasion externe et rend donc les demi couronnes imperdables C1, C'1 - C2, z• Un avantage important de la solution précédemment décrite consiste en ce qu'elle permet d'accéder facilement au module de génération des vibrations qui constitue un élément sensible du vibrateur longiforme : Le module de génération des vibrations peut être facilement démonté sur site et expédié en usine pour sa maintenance. Il peut être aisément remplacé. Ces opérations de montage/démontage n'affectent en rien la résistance du vibrateur longiforme et son aptitude à transmettre des vibrations. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, par exemple : 2933108 -8- les vis peuvent être remplacées par des goujons et des écrous, les tôles de protection peuvent avoir n'importe quelle forme, pour autant qu'elles recouvrent les demi couronnes, les demi couronnes peuvent éventuellement être intégrées dans les coquilles 5 de protection, les deux demi couronnes peuvent être remplacées par des fractions de couronne, par exemple trois, quatre ....fractions, les vis 30 peuvent être implantées sur un seul côté de l'évidement ou sur les deux côtés opposés comme sur la figure 4. Revendications1. Vibrateur longiforme réalisé en plusieurs éléments démontables, assemblées bout à bout, ce vibrateur (1) comportant un élément tubulaire (2) comprenant un ou plusieurs tronçons dont l'extrémité supérieure est munie de moyens de suspension (7) à un engin de levage et/ou de guidage et dont l'extrémité inférieure est connectée à un embout comportant successivement un amortisseur-isolateur de vibrations (3), un générateur de vibrations (4) et une pointe (5), caractérisé en ce qu'au moins l'un des assemblages des éléments démontables fait intervenir une pluralité de vis de fixation (30) dont les têtes (32) ou les écrous sont accessibles grâce à au moins une cavité (27) prévue dans au moins l'un desdits éléments et au moins une pièce de verrouillage amovible (C1, C'1 - C2, C'2) qui s'engage dans ladite cavité (27) en prenant appui sur lesdites têtes (32) ou lesdits écrous, de manière à assurer l'imperdabilité desdites vis (30) et à éviter que l'assemblage ne puisse se dissocier pendant l'utilisation. 2. Vibrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une coquille de protection conçue de manière à venir recouvrir au moins la zone de jonction entre les deux éléments en maintenant ainsi la pièce de verrouillage (C1, C'1 - C2, C'2) dans ladite cavité (27) et en protégeant en conséquence les moyens de fixation de cette pièce de verrouillage (C1, C'1 - C2, C'2) à l'intérieur de la cavité (27). 3. Vibrateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la susdite cavité consiste en une gorge annulaire (27) prévue dans l'un des deux éléments ou même dans une bride (25) servant à relier les deux éléments. 9 2933108 - 10 - 4. Vibrateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite pointe (5) et le susdit générateur de vibrations comprennent chacun deux nervurations diamétralement opposées (13, 14), et en ce qu'il comprend deux coquilles de protection (16, 17), sensiblement 5 hémicylindriques, munies de deux rebords latéraux radialement en saillie venant se fixer sur les faces latérales des deux nervures formées par lesdites nervurations (13, 14), ces deux coquilles de protection (16, 17) assurant un emprisonnement de la susdite pièce de verrouillage (C1, C'1 - C2, C'2) à l'intérieur de ladite cavité (27). 10 5. Vibrateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage du module de génération des vibrations sur la pointe (5) est assuré au moyen d'une bride circulaire (25), munie d'une cavité annulaire (27) délimitée par deux couronnes circulaires (28, 29), 15 radialement en saillie, munies d'une pluralité de perçages axiaux chambrés du côté de la cavité, et en ce que lesdits perçages sont chacun destinés à recevoir une vis de fixation (30) venant se visser dans un alésage axial taraudé (31) prévu selon le cas dans la pointe et dans le module de génération des vibrations, le chambrage desdits perçages étant destiné à contenir la tête (32) 20 des vis (30) en fin de vissage. 6. Vibrateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'imperdabilité des susdites vis de fixation (30) est assurée grâce à au moins un élément de verrouillage s'engageant dans la cavité 25 (27). 7. Vibrateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de verrouillage est constitué par deux demi couronnes (C1, C'1 - C2, C'2), de section axiale sensiblement complémentaire à 30 celle de la cavité (27). 2933108 -11- 8. Vibrateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux demi couronnes (C1, C'1 - C2, C'2) sont fixées l'une à l'autre par vissage.