Brevet FR3027337A1 — publié le 20160422

SYSTEME DE FIXATION D'UNE MOLETTE SUR UNE TETE DE COUPE DE TUNNELIER ET TUNNELIER COMPRENANT UN TEL SYSTEME DE FIXATION La présente invention concerne un système de fixation d'une molette sur une tête de coupe d'un tunnelier. L'invention concerne également un tunnelier comprenant une tête de coupe incluant des molettes fixées dans la tête de coupe au moyen de tels systèmes de fixation. Les tunneliers comprennent généralement une tête de coupe munie de molettes, qui sont des outils de coupe circulaires tournant autour d'un axe et permettant de poinçonner la roche sous forme de plaques écaillées. Une tête de coupe comporte ainsi une pluralité de molettes réparties régulièrement sur sa surface. Chacune des molettes est fixée dans un boîtier sur la tête de coupe le plus souvent par un ensemble de vis, cales et écrous. De tels systèmes de fixation, fabriqués notamment par la société Robbins, comprennent généralement plusieurs éléments détachables tels que des cales permettant de bloquer en position la molette, des vis de verrouillage des cales et éventuellement des écrous de serrage. Ces éléments doivent être démontés un par un par les opérateurs lors du changement des molettes usées. Dans certains de ces systèmes, les cales ne sont solidaires d'aucune autre pièce. Ces manipulations impliquent le démontage et le transfert d'un nombre élevé de pièces indépendantes et perdables, ainsi que des serrages et desserrages impliquant des couples élevés. Ces systèmes doivent être manipulés par au moins un opérateur disposant d'équipements spéciaux. Les risques de chute ou de perte de certains objets rendent longues et peu pratiques les manoeuvres de changement de molettes, qui sont effectuées à l'intérieur des tunneliers dans des conditions difficiles. WO-A-2011/076616 décrit un système de fixation de molette comprenant une baïonnette solidaire de la molette, et mobile en rotation par rapport à un support de la molette, entre une première position, dans laquelle des bords de la baïonnette sont engagés dans des encoches d'un boitier dans laquelle la molette est montée, et une seconde position, dans laquelle la molette peut être extraite du boîtier. Pour verrouiller la fixation de la molette dans le boitier, dans la première position de la baïonnette, une précontrainte est appliquée au moyen de vis insérées dans des trous de la baïonnette. Lors du démontage de la molette, les vis doivent d'abord être desserrées, puis la baïonnette doit être tournée pour que la molette puisse être extraite. Un tel procédé nécessite donc plusieurs opérations distinctes, notamment le pivotement de la baïonnette, ce qui rend ce procédé complexe. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau système de fixation d'une molette sur une tête de coupe d'un tunnelier, permettant le remplacement des molettes de façon plus simple et plus rapide que les systèmes de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne un système de fixation d'une molette sur une tête de coupe d'un tunnelier, comprenant un boitier solidaire de la tête de coupe, dans lequel la molette est insérée, la molette comprenant deux flasques entre lesquels est montée une partie tournante, le système de fixation comprenant également des éléments de verrouillage rétractables liés de manière imperdable aux flasques et adaptés pour verrouiller la molette dans le boitier, les éléments de verrouillage étant mobiles par rapport aux flasques entre une première position, dans laquelle les éléments de verrouillage sont engagés dans le boitier de manière à verrouiller la molette dans le boitier, et une seconde position, dans laquelle les éléments de verrouillage sont dégagés du boitier et permettent l'extraction de la molette du boitier. Conformément à l'invention, ce système comprend des moyens solidaires de la molette adaptés pour déplacer les éléments de verrouillage entre leur première position et leur seconde position, et ces moyens de déplacement sont adaptés pour être actionnés par une seule opération. Grâce à l'invention, la molette est fixée dans le boitier grâce à des éléments de verrouillage dont le déplacement ne nécessite pas d'autres moyens externes au système de fixation qu'une clé. Les opérations de démontage et de remontage des molettes sont donc simples et rapides, et peuvent notamment être exécutées par des robots aptes à contrôler les moyens de déplacement. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel système peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les éléments de verrouillage sont des cales aptes à s'insérer dans des encoches du boitier et les cales comprennent des faces planes arrière adaptées pour venir en butée contre des faces parallèles des encoches orientées à l'opposé du mouvement d'extraction de la molette du boitier. - Les moyens de déplacement des cales comprennent, pour chaque flasque, une vis montée dans un trou taraudé de ce flasque, une pièce de serrage montée coulissante sur chaque vis, une bague montée sur chaque vis et adaptée pour entrainer la pièce de serrage en translation selon un axe longitudinal de la vis, les cales étant montées libres en translation sur chacune des pièces de serrage, alors que la rotation des vis entraîne le déplacement en translation des pièces de serrage entre une première position avant, dans laquelle les cales sont engagées dans les encoches et une seconde position arrière, dans laquelle les cales sont dégagées des encoches. - Chacune des vis comprend une tête permettant l'actionnement des moyens de déplacement des cales. - Chacune des pièces de serrage comprend deux faces inclinées par rapport à un plan médian du boitier et les cales sont montées libres en translation le long des faces inclinées. - Dans la première position des pièces de serrage, un espace existe entre les bagues et les flasques permettant un serrage supplémentaire des vis. - Dans la seconde position des cales, des faces avant des cales sont en butée contre des faces arrière des flasques. - Dans la seconde position des cales et lorsque la molette est insérée dans le boîtier, la distance entre les faces des encoches orientées à l'opposé du mouvement d'extraction de la molette du boitier et les faces arrières des flasques est supérieure à la largeur des cales. - Chacun des flasques présente deux faces latérales inclinées formant un profil conique adapté pour coopérer avec un relief en creux de forme correspondante ménagé sur une surface interne du boitier dans la première position des éléments de verrouillage. L'invention concerne également un tunnelier comprenant une tête de coupe incluant des molettes fixées dans la tête de coupe au moyen de systèmes de fixation tels que mentionné ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un système de fixation d'une molette et d'un tunnelier conformes à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un système de fixation conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un côté arrière du système de fixation de la figure 1, dans une première configuration, - les figures 3 et 4 sont des vues similaires à la figure 2, dans une deuxième et une troisième configuration du système de la figure 1, - la figure 5 est une vue de dessus du système des figures 1 à 4, dans la configuration de la figure 4. - la figure 6 est une vue en perspective, selon un autre angle, d'une molette extraite d'un boîtier appartenant au système de fixation des figures 1 à 5. La figure 1 représente un système de fixation 100 d'une molette 1 sur une tête de coupe non représentée d'un tunnelier également non représenté. Le système de fixation 100 comprend un boîtier 3 creux fixement solidaire de la tête de coupe, et dans lequel la molette 1 est insérée. Le boîtier 3 présente une face avant 30, de laquelle la molette 1 fait saillie, et destinée à être en vis-à-vis avec une paroi rocheuse à creuser. Le boîtier 3 comprend une face arrière 32, par laquelle les opérateurs ont accès au système de fixation 100 pour démonter la molette 1 en vue de son remplacement par une molette neuve. Un axe perpendiculaire aux faces avant 30 et arrière 32 définit la direction longitudinale X-X' du système de fixation 100. Dans ce qui suit, les qualificatifs « avant » et « arrière » sont utilisés en référence aux faces avant 30 et arrière 32. La molette 1 comprend deux flasques 5 et 6, entre lesquels est montée une partie tournante de la molette 1 comprenant un disque de coupe 70. Les flasques 5 et 6 sont insérés dans des reliefs en creux correspondant 340 et 360 ménagés respectivement dans une paroi supérieure 34 et une paroi inférieure 36 du boîtier 3. Les flasques 5 et 6 présentent chacun deux faces latérales 51 et 61 formant un profil conique dont la forme est complémentaire avec les surfaces des reliefs en creux 340 et 360. Cette complémentarité de forme facilite l'insertion et l'alignement de la molette 1 dans le boitier 3. Le système de fixation 100 comprend en outre deux vis 8 vissées chacune dans un trou taraudé de l'un des flasques 5 et 6. Le démontage de la molette ne nécessite pas de dévisser complètement les vis 8 des flasques 5 et 6 et ainsi, toutes les pièces du système de fixation restent solidaires entre elles et de la molette 1 lors des opérations de démontage et de remontage. Les vis 8 sont montées selon des axes longitudinaux parallèles à l'axe X-X'. Le système de fixation 100 comprend également des pièces de serrage 11. Une pièce de serrage 11 est montée de manière coulissante en translation parallèlement à l'axe X-X' sur chacune des vis 8. Les pièces de serrage 11 ont une forme globalement triangulaire symétrique par rapport aux axes des vis 8. Une bague 13 est vissée sur chacune des vis 8. Les vis 8 et les bagues 13 sont solidaires en translation selon l'axe X- X'. Une tête 80 de la vis 8 est accessible du côté arrière de chacune des pièces de serrage 11 de manière à former une commande actionnable par un opérateur ou un robot réalisant le démontage de la molette 1. Les pièces de serrage 11 sont captives des vis 8 entre les bagues 13 et les têtes 80, de sorte que lors du vissage des vis 8, les pièces de serrage 11 sont entrainées en translation vers l'avant par la tête 80. Lors du dévissage des vis 8, les pièces de serrage 11 sont entrainées en translation vers l'arrière par les bagues 13. Sur chacune des pièces de serrage 11 sont montées deux cales 15 et 16. Les cales 15 et 16 sont montées sur les pièces de serrage 11 en liaison glissière sur des faces inclinées 110 et 111 par rapport à l'axe longitudinal des vis 8, les cales 15 et 16 étant libres en translation le long des faces inclinées 110 et 111. Les cales 15 et 16 ont une forme globalement parallélépipédique. La liaison glissière entre les cales 15 et 16 et les faces inclinées 110 et 111 est réalisée par le glissement entre des rails 113 des faces inclinées 110 et 111 et des rainures prévues dans les cales 15 et 16 dont la forme est complémentaire de celle des rails 113. Lors de l'extraction de la molette 1, celle-ci forme un seul bloc avec les vis 8, les pièces de serrage 11, les bagues 13 et les cales 15 et 16. Aucune de ces pièces ne nécessite d'être désolidarisée, ce qui simplifie l'extraction de la molette 1 et évite les risques de perte. Les reliefs en creux 340 et 360 comprennent des encoches latérales 370 symétriques par rapport à un plan médian Pm du boîtier 3, passant par l'axe X-X', perpendiculaire aux parois 34 et 36 et aux faces 30 et 32. Les encoches 370 ont une forme parallélépipédique complémentaire de la forme des cales 15 et 16, et les cales 15 et 16 sont aptes à s'insérer dans les encoches 370. Dans une première configuration de verrouillage du système de fixation 100, représentée aux figures 1 et 2, dans laquelle la partie tournante 70 de la molette 1 fait saillie de la tête de coupe du tunnelier pour détruire la roche, les pièces de serrage 11 sont dans une première position avant, dans laquelle les cales 15 et 16 sont engagées dans les encoches 370 de manière à verrouiller la molette 1 dans le boîtier 3. Dans cette configuration, des faces planes arrière 150 et 160 des cales 15 et 16, orientées vers l'arrière du système de fixation 100, sont en contact avec des faces parallèles 372 des encoches 370, orientées vers l'avant du système de fixation 100, à l'opposé de la face arrière 32 du boîtier 3. Les faces 372 s'opposent donc au mouvement d'extraction de la molette 1 du boitier 3. Ainsi, grâce à la coopération des faces 150 et 160 et des faces 372, les pièces de serrage 11 ne peuvent être retirées vers l'arrière du boîtier 3, et la molette 1 est donc verrouillée dans le boîtier 3. Les cales 15 et 16 forment donc des éléments de verrouillage rétractables des flasques 5 et 6 dans le boitier 3. Les faces planes 150 et 160 des cales 15 et 16 forment par rapport au plan médian Pm un angle compris entre 30 et 60 degrés. La manoeuvre de démontage de la molette 1 se déroule de la façon suivante. L'opération consiste à dévisser les vis 8 des flasques 5 et 6 grâce aux têtes 80, de manière à initier un mouvement de translation des pièces de serrage 11 vers l'arrière du système de fixation 100, comme cela est représenté par la flèche F1. Au cours de la translation vers l'arrière des pièces de serrage 11, l'appui des faces rectilignes 150 et 160 contre les faces 372, ainsi que la liberté en translation des cales 15 et 16 par rapport aux faces inclinées 110 et 111, entraine les cales 15 et 16 en translation sur les rails 113, comme cela est représenté par les flèches F2. Les vis 8, les bagues 13 et les pièces de serrage 11 forment donc des moyens de déplacement des cales 15 et 16 entre leur position engagée dans les encoches 370 et leur position dégagée des encoches 370. Les moyens de déplacement sont solidaires de la molette 1, et les opérations de démontage ou de remontage ne nécessitent pas de moyens externes autres qu'une clé pour obtenir le déplacement des cales 15 et 16. Les têtes 80 des vis 8 forment des commandes des moyens de déplacement des cales 15 et 16, actionnables en une seule opération, c'est-à-dire en utilisant un seul type de mouvement, ici une rotation, réalisable par un seul outil. Cela permet à un opérateur, ou avantageusement à un robot, de facilement obtenir le verrouillage de la molette 1 dans le boitier 3 en imprimant une rotation aux vis 8, qui se traduit par la translation des cales 15 et 16. Le système de fixation 100 est donc simple d'utilisation car il ne nécessite qu'une seule opération pour le démontage ou le remontage de la molette 1. La figure 3 représente le système de fixation 100 au cours du mouvement de translation des pièces de serrage 11 et des cales 15 et 16. Le mouvement de translation des cales 15 et 16 a pour effet le glissement des faces rectilignes 150 et 160 contre les faces 372 de manière que les cales 15 et 16 sont partiellement désengagées des encoches 370. Le mouvement de translation vers l'arrière des pièces de serrage 11 se poursuit jusqu'à une position arrière des pièces de serrage 11, représentée aux figures 4 à 6. Dans cette configuration, les cales 15 et 16 ont poursuivi leur mouvement de translation selon les flèches F2 jusqu'à qu'elles soient complètement dégagées des encoches 370. Comme cela est visible à la figure 4, les cales 15 et 16 sont à présent dans une position rapprochée par rapport au plan médian Pm, de manière que les faces rectilignes 150 et 160 ne coopèrent plus avec les faces 372. Il est donc possible d'extraire la molette 1 du boîtier 3 en exerçant une traction vers l'arrière sur toute partie de la molette selon la flèche F3, car les faces 372 ne font plus obstacle aux faces 150 et 160 selon l'axe X-X'. Dans la seconde position des pièces de serrage 11, les cales 15 et 16 sont en butée contre des faces arrières 53 et 63 des flasques 5 et 6, ce qui permet de limiter la translation vers le plan médian Pm des cales 15 et 16 et la translation vers l'arrière des pièces de serrage 11 par rapport aux flasques 5 et 6. Les cales 15 et 16 comprennent à cet effet des faces planes avant 151 et 161 opposées et parallèles aux faces rectilignes 150 et 160, aptes à s'appuyer contre les faces 53 et 63, comme cela est visible sur les figures 4 à 6. Lorsque la molette 1 est extraite du boîtier 3, la désolidarisation des cales 15 et 16 des pièces de serrage 11, par coulissement sur les rails 113 vers l'arrière, est empêchée par des butées 115, visibles aux figures 5 et 6, formées sur les pièces de serrage 11. Le montage des pièces de serrage 11, des cales 15 et 16 et des bagues 13 de manière captive sur les vis 8 ainsi que le fait que les cales 15 et 16 sont dégagées des encoches 370, alors que les vis 8 restent engagées dans les flasques 5 et 6, assure l'imperdabilité des pièces du système de fixation 100 par rapport aux flasques 5 et 6. La fiabilité du système de fixation 100 est donc garantie, en réduisant les risques de perte d'éléments au cours de l'extraction de la molette 1. Le serrage des vis 8 peut provoquer un coincement des cales 15 et 16 dans les encoches 370, entre les faces 150 et 160 et les faces 372. Lors des opérations de déverrouillage de la molette 1, le dévissage des vis 8 permet d'annuler ce coincement en induisant un léger déplacement des flasques 5 et 6 vers l'avant, ce qui provoque un jeu entre les faces 150 et 160 et les faces 372. Le glissement relatif entre ces surfaces peut ainsi avoir lieu, et le dégagement des cales 15 et 16 des encoches 370 se dérouler normalement. Lorsqu'une nouvelle molette 1 doit être montée dans le boîtier 3, elle est insérée dans le boîtier jusqu'à ce que les faces latérales 51 et 61 de chacun des flasques 5 et 6 soient engagées contre les reliefs en creux 340 et 360 du boîtier 3, comme cela est représenté à la figure 5. Dans cette configuration, la distance D1 entre les faces 53 et les faces 372, prise selon une direction perpendiculaire à ces faces, est supérieure à la largeur L des cales 15 et 16, prise respectivement entre les faces 150 et 151 et entre les faces 160 et 161. Cela permet que lorsque les vis 8 sont vissées dans les flasques 5 et 6 en sens inverse du processus d'extraction, les cales 15 et 16 soient correctement réengagées dans les encoches 370. Dans la première position des pièces de serrage 11, un espace E, s'étendant selon l'axe X-X', existe entre les bagues 13 et les flasques Set 6. Cet espace E permet un serrage supplémentaire des vis 8 en cas d'usure ou de matage des cales 15 et 16 ou des encoches 370. Cet espace permet de pouvoir continuer à serrer efficacement les cales 15 et 16 dans les encoches 370 au cours de la durée de vie du système de fixation 100. Selon un mode de réalisation non représenté, le déverrouillage des cales 15 et 16 peut être obtenu en actionnant une commande commune aux flasques 5 et 6 permettant un vissage et dévissage simultané des vis 8 de chaque flasque 5 et 6. Selon un autre mode de réalisation non représenté, le système 100 peut comprendre une vis 8, un écrou 13, une pièce de serrage 11 et des cales 15 et 16 sur un seul des flasques 5 et 6. Selon un autre mode de réalisation non représenté de l'invention, l'actionnement des moyens de déplacement des éléments de verrouillage formés par les cales 15 et 16 peut être obtenu par une opération différente du vissage ou du dévissage des vis 8, par exemple par l'actionnement d'un levier ou de tout autre système apte à entrainer les pièces de serrage 11 en translation par une seule opération. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes décrits ci- dessus peuvent être combinées pour former de nouveaux modes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS1. Système de fixation (100) d'une molette (1) sur une tête de coupe d'un tunnelier, comprenant un boitier (3) solidaire de la tête de coupe, dans lequel la molette (1) est insérée, la molette (1) comprenant deux flasques (5, 6) entre lesquels est montée une partie tournante (70), le système de fixation (100) comprenant également des éléments de verrouillage (15, 16) rétractables liés de manière imperdable aux flasques (5, 6) et adaptés pour verrouiller les flasques (5, 6) dans le boitier (3), les éléments de verrouillage (15, 16) étant mobiles par rapport aux flasques (5, 6) entre une première position, dans laquelle les éléments de verrouillage (15, 16) sont engagés dans le boitier (3) de manière à verrouiller la molette (1) dans le boitier (3), et une seconde position, dans laquelle les éléments de verrouillage (15, 16) sont dégagés du boitier (3) et permettent l'extraction de la molette (1) du boitier (3), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (8, 11, 13) de déplacement solidaires de la molette (1) adaptés pour déplacer les éléments de verrouillage (15, 16) entre leur première position et leur seconde position, et en ce que ces moyens de déplacement (8, 11, 13) sont adaptés pour être actionnés par une seule opération. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de verrouillage sont des cales (15, 16) aptes à s'insérer dans des encoches (370) du boitier (3) et en ce que les cales (15, 16) comprennent des faces planes arrière (150, 160) adaptées pour venir en butée contre des faces (372) parallèles des encoches (370) orientées à l'opposé du mouvement d'extraction (F3) de la molette (1) du boitier (3). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement des cales (15, 16) comprennent, pour chaque flasque (5, 6), une vis (8) montée dans un trou taraudé de ce flasque (5, 6), une pièce de serrage (11) montée coulissante sur chaque vis (8), une bague (13) montée sur chaque vis (8) et adaptée pour entrainer la pièce de serrage (11) en translation selon un axe longitudinal (X-X') de la vis (8), les cales (15, 16) étant montées libres en translation sur chacune des pièces de serrage (11) et en ce que la rotation des vis (8) entraîne le déplacement en translation (F1) des pièces de serrage (11) entre une première position avant, dans laquelle les cales (15, 16) sont engagées dans les encoches (370) et une seconde position arrière, dans laquelle les cales (15, 16) sont dégagées des encoches (370). 4. Système de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des vis (8) comprend une tête (80) permettant l'actionnement des moyens de déplacement (8, 11, 13) des cales (15, 16). 5. Système de fixation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chacune des pièces de serrage (11) comprend deux faces (110, 111) inclinées par rapport à un plan médian (Pm) du boitier (3), et en ce que les cales (15, 16) sont montées libres en translation le long des faces inclinées (110, 111). 6. Système de fixation selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que dans la première position des pièces de serrage (11), un espace (E) existe entre les bagues (13) et les flasques (5, 6) permettant un serrage supplémentaire des vis (8). 15 7. Système de fixation selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que dans la seconde position des cales (15, 16), des faces avant (151, 161) des cales (15, 16) sont en butée contre des faces arrière (53, 63) des flasques (5, 6). 8. Système de fixation selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans la 20 seconde position des cales (15, 16) et lorsque la molette (1) est insérée dans le boîtier (3), la distance (D1) entre les faces (372) des encoches (370) orientées à l'opposé du mouvement d'extraction (F3) de la molette (1) du boitier (3) et les faces arrières (53, 63) des flasques (5, 6) est supérieure à la largeur (L) des cales (15, 16). 25 9. Système de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des flasques (5, 6) présente deux faces (51, 61) latérales inclinées formant un profil conique adapté pour coopérer avec un relief en creux (340, 360) de forme correspondante ménagé sur une surface interne du boitier (3) dans la première position des éléments de verrouillage (15, 16). 30 10. Tunnelier comprenant une tête de coupe incluant des molettes (1) fixées dans la tête de coupe au moyen de systèmes de fixation (100) selon l'une des revendications précédentes. 10