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La présente invention se rapporte à un appareil à usage terres- tre ou marin, servant à enfoncer dans le sol des pilots, pieux, colonnes, caissons, montants et autres ensembles de support et à les en dégager, et permettant de déplacer une embase ou plate-forme.
Suivant l'invention, on conjugue à une embase et à une colonne de support un système de serrage mobile perfectionné, qui comprend des dispositifs de serrage écartés, pouvant être rapprochés ou écartés l'un de l'autre. Chaque dispositif comprend une bague ou organe annulaire consti- tué par des tronçons en forme de secteurs reliés de façon mobile et com- prenant des éléments à faces Inclinées permettant le réglage périphérique de ces tronçons, de manière à faire varier le diamètre de la bague.
Des sabots ou patins incurvés sont articulés sur la face interne de la bague de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport à elle.
Les faces internes en regard des patins ou sabots et de la bague sont munies de surfaces inclinées coopérant ensemble, de sorte que le déplacement axial de la bague provoque automatiquement le déplacement radial des sabots par rapport aux bagues, afin de les appliquer étroitement par friction contre une colonne ou un caisson, ou de les en écarter radialement.
L'Invention concerne également un système de vérins, qui peut être associé de façon usuelle avec une allège ou une plate-forme flottante en vue de réaliser un forage en mer, et qui comprend des dispositifs de serrage supérieur et inférieur du type précité portés par l'allège et étudiés de manière à s'appliquer de façon amovible contre la surface externe d'un caisson, d'un pilot ou de tout autre organe ou ensemble de support convenable.
Chacun des dispositifs de serrage comprend un organe annulaire constitué par des tronçons en forme de secteurs reliés de façon mobile et des patins ou sabots de forme curviligne répartis circonférrentielement sur la-face Interne de l'organe annulaire. Par ailleurs, des organes sont prévus pour relier de façon mobile les patins à des tronçons voisins de la bague, de sorte que lors du déplacement axial de cette bague, les patins sont non seulement déplacés par translation avec elle, mais également radialement de manière à venir s'appliquer contre un ensemble de support ou à s'en écarter.
Des vérins repartis à la périphérie du système sont placés entre les dispositifs de serrage supérieur et inférieur, auxquels ils sont reliés positivement, de sorte que ces dispositifs de serrage peuvent être déplacés axialement sous forme d'un ensemble monobloc ou séparément.
D'autres particularités et avantages de l'objet de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés ' titre non limitatif et sur lesquels :
La fig. 1 est une vue en plan avec coupe partielle d'un système de serrage perfectionné tel que le prévoit l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 2-2 en fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 3-3 en fig. 1.
La figo 4 est une vue en plan avec coupe partielle d'une partie de la bague.
La fig. 5 est une vue en plan de détail de l'un des patins ou sabots .
La fige 6 est une vue de derrière de la fige 5.
La fig. 7 en est une vue de face correspondante.
La figo 8 est une vue en plan de détail montrant un patin ou sabot relié à une bague.
La fige 9 est une vue en plan de dessous correspondant à la fig. 8
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La fige 10 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 10-10 en fig. 8.
La fig. 11 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 11- 11 en fig. 1.
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' La fig. 12 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 12- 12 en fig. 1.
La fig. 12a est une vue en coupe analogue à la fig. 12 mais concernant le dispositif de serrage inférieur.
La fig. 13 est une vue de profil obtenue en regardant dans la direction de la flèche 13 sur la fig. 1.
La fig. 14 est une vue en plan partielle de la zone voisine du raccordement des tronçons.
La figo 15 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 15- 15 en fige 16.
La fig. 16 est une vue de profil analogue à la fig. 15.
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La frigo 17 est une vue en plan avec coupe partielle, sensiblement par la ligne 17-17 en fig 150
La fig. 18 est une vue en coupe, sensiblement par la ligne 18-18 en fig. 17.
La fig. 19 est une vue en coupe du profilé en U supérieur du vérin.
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La figo 20 est une vue en coupe de la bague supérieure du vérin
La fig. 21 est une vue en coupe de l'extrémité supérieure du vérin à double effet.
Si l'on se reporte aux dessins, et plis particulièrement aux figs.
15 et 16, on voit que le système de serrage perfectionné 25 est combiné ici à une embase en forme d'allège flottante 26 munie d'un pont 27. La colonne ou le pilot de support 28 se présente ici sous forme d'un caisson étudié de manière à pouvoir être amené par l'allège en un point convenable, afin d'être enfoncé dans le sol pendant une opération de forage en mer. Toutefois, il va de soi que le système de serrage s'applique avec autant d'efficacité aussi bien à un travail en mer que sur terre.
Chaque système 25 comprend un dispositif de serrage supérieur 29 et un dispositif de serrage inférieur 30 écarté verticalement du premier (Fig. 15), ces.dispositifs étant étudiés de manière à venir attaquer par friction la surface externe de la colonne 28 et à pouvoir en être écartés aisément.
Chacun des dispositifs de serrage comprend une bague ou fer à U
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annulaire ,,, (Fïg. 1) formé, de préférence, de trois tronçons ou secteurs 32 33. et 3à. Chacun de ces secteurs est conjugué à une paire de patins ou sabots de serrage 35 répartis sur sa circonférence, qui peuvent être reliés de façon mobile à la face interne des tronçons par des éléments flexibles 36 (Fig. 8). Les éléments 36 sont reliés aux parties supérieures des tronçons
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et aux patins 35 par des boulons 32. et des rondelles 38. De même, la face inférieure de chaque tronçon et un patin voisin sont reliés de façon mobile par les éléments flexibles 32. et les boulons de rétention Q.
Chacun des éléments flexibles est en un matériau durable approprié tel que le caoutchouc, etc.., et permet un mouvement indépendant de la bague par rapport aux patins ou sabots 35 entre des limites prédéterminées, ainsi qu'un déplacement radial ou latéral des patins par rapport à la bague 31.
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Les tronçons voisins de la bague comme les tronçons 32 et J1 (Fig. 2) présentent chacun à une extrémité un épaulement d'épaisseur réduite 4l.s muni d'un orifice !J2- présentant une face inclinée A3. Le tronçon 3l voisin de l'extrémité 41 a une forme de fourche, de façon à constituer des bras écartés 4.4,munîs d'orifices alignés A5 coïncidant avec l'orifice légère-
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ment plus grand ou plus large 4.* de manière à recevoir un axe de liaison se présentant sous forme de clavette 4. On remarquera que la coopération de la clavette 4,.avec les parois verticales et inclinées voisines des orifices 42. et 4S. va déplacer les tronçons de la bague 3L pour les rapprocher ou les écarter l'un de l'autre de manière à régler la circonférence et le diamètre de la bague.
Une butée appropriée ou tampon 22 peut être disposé dans l'espace ménagé entre les bras 44 (Fig. 2) afin de limiter le mouvement vers l'intérieur de l'extrémité 41 du tronçon voisin. Chacune des clavettes 46 est mobile verticalement et peut être actionnée par des organes de commande convenables, par exemple par un piston 47 à commande hydrauli- que, qui est monté de manière à pouvoir se déplacer en un mouvement de vaet-vient dans le cylindre 48 (Fig. 3). A son extrémité inférieure, le
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cylindre 4$ est relié à un tronçon voisin de la bague 31 par un flasque de support 49 portant un bras 5P dirigé vers le haut, -qui peut être rappor- té par soudage en .il et sur lequel est; articulé comme indiqué en 52 un bras fourchu dirigé vers le bas et partant du cylindre.
L'extrémité supé-
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rieure du piston 47 porte une tête fourchue Li sur laquelle est articulée une barre 54 à l'aide d'un boulon 5¯5. La barre 5,. est soudée sur une potence i6. comme indiqué en 57.' La potence i6., a de préférence, une forme d'U et présente deux faces latérales pendantes 51. Elle est fixée à la partie supérieure de la clavette 46 par les boulons 59. Le fluide sous pression peut être introduit dans le cylindre 48 par le tuyau ou conduit d'alimentation 60 (Fig. 13), qui communique avec une source d'alimentation convenable (non représentée). Le fluide hydraulique peut être prélevé au cy-
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lindre 41 par un tuyau ou conduit d'évacuation 1.
Pour permettre aux clavettes 4 de déterminer le diamètre de la bague 3,1,. il est prévu un cylindre auxiliaire horizontal 62. (Fig. 1), qui peut être monté sur une paire de bras horïzonaux 3 écartés verticalement l'un de l'autre (Fig. 11) et soudés comme indiqué en sur un fer à TI 6.i qui est soudé à son tour comme indiqué en 6.é. sur la face externe de l'un des tronçons (par exemple 32.) de la bague. Le cylindre fil porte des tourillons faisant saillie par rapport à ses côtés opposés et venant s'engager dans des orifices formant paliers des bras fi%: Une tige de piston 2. est montée de manière à pouvoir subir un mouvement de va-et-vient à l'intérieur du cylindre o Cette tige est articulée comme indiqué en ZQ, sur une patte 71 s'étendant vers l'extérieur depuis l'extrémité plus mince du tronçon voisin 33.
(Figo 13)" Le cylindre 2, et les organes associés sont maintenus en place par les flasques de retenue 22. et les boulons 7 qui viennent s'implanter dans des taraudages correspondants prévus dans les'bras 63 quand les organes sont assemblés. Le fluide sous pression peut être intro-
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duit dans le cylindre fi% par le tuyau ou conduit 7,4,, et il peut en être évacué par le tuyau 75 (Fige 13). On voit ainsi que, lors du déplacement de la tige de piston 69 vers l'extérieur par rapport au cylindre, le diamètre de la ba-
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gue .:il augmente inversement, quand la tige de pis'ton <9 se déplace vers l'intérieur, la bague se contracte.
Le fonctionnement du cylindre à double effet g est synchronisé avec celui du cylindre 41 de sorte que lors du soulèvement de la clavette 4 les tronçons 32 sont contractés simultanément de ma- nière à réduire le diamètre de la bague .:il. Inversement, quand les clavettes sont déplacées vers le bas pour écarter les tronçons de la bague, le piston
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, se déplace vers l'extérieur. On voit ainsi que le cylindre hydraulique à double effet Tp2 coopère avec le cylindre hydraulique 4$ pour faire varier le diamètre de la bague..:il en fonction des conditions de travail particulières et des dimensions de la colonne, du montant, pilot, caisson, etc.. avec lequel coopère le système de serrage.
Chacune des bagues .:il en plusieurs éléments est en un matériau durable convenable et elle a de préférence une forme en U (Fig. 12). Elle porte sur sa face interne des plaques de guidage 76 réparties sur sa périphérie et présentant des arêtes supérieures 77 inclinées vers le bas pour faciliter l'engagement d'un caisson 28 dans la bague. Les plaques de guidage ± sont disposées entre les patins voisins 35 de chacun des tronçons de la
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bague (Fig. 1) et coopèrent avec des guides analogues 78 portés par les bras fourchus .., de chacun de ces tronçons (Fig. 3), de façon à assurer le guidage du caisson 28 ou de l'élément analogue lors de sa pénétration dans la bague.
La face interne de chacun des tronçons de la bague 31 présente en des points écartés de sa périphérie une partie entaillée ou cavité 79 (Fig. 4) de chaque côté de laquelle sont ménagées, à une certaine distance de cette entaille, des surfaces inclinées 80 étudiées de manière à coopèrer avec des surfaces inclinées complémentaires 81 s'étendant vers l'exté- rieur à partir de chacun des patins 35 (Fig. 5).
Ces surfaces 81 divergent dans une direction opposée à celle des surfaces inclinées 80, de manière à former des coins qui, lors d'un mouvement vertical ou axial des bagues 31 entraînent non seulement les patins 35, mais assurent en même temps le dépla- cement radial ou latéral de ces patins par rapport aux bagues, de manière à les appliquer étroitement par friction contre le caisson 28 ou à les en écarter.
Les patins 35 présentent, de part et d'autre des surfaces incli-
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nées 8<, des parties inclinées 82 qui coopèrent avec des éléments inclinés complémentaires 83 prévus sur la face interne du tronçon de bague voisin, de manière à permettre aux surfaces inclinées médianes 80 de déterminer le déplacement radial des patins 35 par rapport à la bague ± lors d'un mouvement axial des dispositifs de serrage 22.et 30.
Chacun des patins 35 présente sur sa face externe ou avant une
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cavité médiane ,6. qui coïncide avec la cavité 79 de la bague 31. de sorte qn' une fois les tronçons assemblés et reliés par les éléments flexibles 36. et 39 et les boulons /il, ils prennent initialement la position représentée
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sur la fig.
I09 les'surfaces inclinées médianes 81 du patin étant parallèles aux surfaces voisines U2 et coulissant sur elles, et les surfaces inclinées 82. étant en contact avec les surfaces inclinées parallèles 83. de sorte que le mouvement axial de la bague 31 provoque, par suite de la 'venue en contact uniforme des surfaces inclinées de la bague avec les patins 35 en plusieurs points écartés de leur périphérie, le déplacement radial des patins vers 1' extérieur, pour les appliquer étroitement par friction ou serrage contre le caisson ou montant 28 (Fig. 10).
La face exposée 85 de chacun des patins 35 présente des stries ou dents de manière à assurer une rétention satis- faisante sur la pièce telle que le caisson 28 ou un organe analogue quand le dispositif de serrage est appliqué contre lui..
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Le dispositif de serrage supérieur, formé par la bague 3 en plu- sieurs tronçons et par les patins 35 répartis sur sa périphérie (Fig. 5), est relié au dispositif de serrage inférieur 30, qui est constitué de même
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par une bague 3 en plusieurs tronçons et par des patins 3% par un flasque supérieur et un flasque inférieur 88. Chacun des flasques peut être foirné d'ailes parallèles 89 écartées verticalement (Fig. 16), qui peuvent être réunies par des entretoises horizontales 90.et 91. L'extrémité supérieure de chaque flasque 87 est repliée vers l'intérieur comme indiqué en 92 de manière
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à venir s'engager dans la gorge 9i d'un tronçon de la bague 31. (Fig. 10) quand les organes sont assemblés.
Chacun des flasques inférieurs 88 est analogue au flasque 8 de sorte que sa partie terminale 92. vient se loger dans la gor- ge d'un tronçon de bague voisin (Fig. 15). Des vérins à double effet 94 répartis sur la circonférence de l'ensemble sont disposés entre le dispositif de
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serrage supérieur et le dispositif de serrage inférieur 0¯. Chaque vérin présente des extrémités curvilignes 95 dirigées vers l'extérieur dans des directions opposées depuis.sa partie médiane, ces extrémités portant des touril-
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lons faisant saillie par des orifices médians 92 de paliers incurvés 2li (Fig. 20) et par des orifices alignés des bagues écartées 100 et 101. 1' assemblage étant assuré par les écrous 9fi±.
Chacune des bagues 100 et LU peut comporter des ailes latérales 102 soudées ou fixées d'une autre manière afin de former des profilés à U annulaires dirigés dans des directions opposées
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depuis les extrémités des vérins ±. Les flasques 8l et aa portent des bras opposés 103.et " dirigés vers l'intérieur (Fig. 15), qui viennent attaquer la face interne des bagues .00 et 101. de sorte que le mouvement axial de chacun des vérins de soulèvement et d'abaissement U est transmis par les flasques Z et à aux dispositifs de serrage 29. et 30..
Des tirants 105. ré-
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partis sur la périphérie du système et portant à leurs extrémités opposées des têtes 106 en forme de T sont disposés de manière à traverser des ori-
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fices du pont 27 de l'allège et des orifices -08 ménagés dans les entretoises horizontales inférieures 21 des flasques supérieurs qu (Fig. 16) Les orifices M7 et 112 ont même forme que les têtes 106. de sorte que la rotation des tirants 105 après introduction assure leur verrouillage.
Chacun des tirants 105 passe librement par des orifices ou fentes en aligne-
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ment 1Q1menages dans les entretoises horizontales du flasque inférieur la (Fig. 16). On voit ainsi que les tirants 05 peuvent être reliés de façon aisément amovible au pont 27. et aux flasques supérieurs 7 de manière à pouvoir se déplacer verticalement avec ces derniers. L'extrémité
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supérieure de chacun des tirants 1Q5. peut être maintenue en place, par rapport au système de serrage, par emboîtement dans un logement 1J.Q. (Fig. 17) ménagé dans une plaque ", du flasque supérieur 87,.
Un boulon de retenue transversal ,H2 traverse des orifices alignés de l'aile U2 du flasque et des pattes H. 3 écartées l'une de l'autre, soudées sur les ailes opposées du flasque 87 On voit que quand chaque boulon -13 est monté sur le flasque 87.et que l'écrou llà est serré., il obture le logement W. et maintient amo- viblement le tirant 105 dans une position convenable. Chacun des vérins de soulèvement et de rappel 94 peut être relié positivement à une source quelconque d'énergie hydraulique par le tuyau d'admission 115 et par un tuyau
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d'écoulement ll6 (Fig. 18) écarté du précédent. Chacune des bagues 180 et la des vérins peut être équipée de guides 118 écartés l'un de l'autre afin d'aider les plaques de guidage 76 et 78,lors de la mise en place du caisson dans l'ensemble.
On voit que les tirants 105 sont répartis sur la périphérie du système de manière à maintenir celui-ci dans une position convenable par rapport au pilot, à la colonne,au caisson, etc.. qui doit être enfoncé dans le sol, et que l'actionnement sélectif des différentes vannes provoque un soulèvement ou un abaissement du caisson ou le soulèvement ou l'abaissement de l'allège par rapport au caisson, selon les conditions de travail particu- lières rencontrées. En d'autres termes, la force dirigée vers le haut exer- cée sur le caisson par les vérins engendre l'application d'une force dirigée vers le bas sur l'allège. Inversement, une traction exercée vers le haut sur l'allège tend à abaisser le caisson, ce mouvement étant interrompu quand le caisson est enfoncé fortement dans le sol.
On comprendra que, lors du fonctionnement, les cylindres 48 et de même que les vérins de soulèvement et de rappel 94, sont reliés positivement par des vannes de commande à une source de pression hydraulique.
Ces vannes sont actionnées initialement de façon telle que les dispositifs de serrage supérieur et inférieur occupent leur position d'ouverture ou d' expansion totale, de sorte que le caisson 28 peut être introduit dans le sys-
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tème (Fig. z.5 ) . Les deux dispositifs de serrage 22.et 30.se trouvant dans leur position ouverte, les pistons 47 sont actionnés simultanément de manière à soulever les dispositifs de serrage supérieurs 29 jusqu'à leur position la plus élevée,comme montré en traits mixtes sur la fig. 15. En même temps
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les tirants 105 sont soulevés et amenée-à la position représentée sur la fige 16. Les dispositifs 29 sont alors resserrés pour venir en contact étroit par friction avec le caisson 28 sous la commande des vannes actionnant les
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pistons lJ:1.. et 62..
Ce mouvement contracte la bague supérieure 3. et applique les dents à des patins supérieurs ± en contact étroit avec le caisson 2,. Chacun des vérins 94 est alors actionné de manière à soulever les dispositifs de serrage inférieurs 30. qui peuvent reposer normalement sur les éléments
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en forme de consoles 112- Les dispositifs de serrage inférieurs 3Q sont alors refermés, de sorte que les patins inférieurs .1 viennent au contact du cais- son. Le dispositif de serrage supérieur 29 est ensuite relâché par l'action-
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nement en sens inverse des pistons A7 et 62..
Les dispositifs de serrage in- férieurs 30.enserrent maintenant fortement le caisson et les vérins de soulèvement 24. sont actionnés de manière à soulever l'allège 26. qui exerce de son côté une poussée dirigée vers le bas sur le caisson 28 jusqu'à ce que ce dernier atteigne le fond rocheux ou s'enfonce d'une distance prédéterminée
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dans le sol sous-marin. On voit qu'en répétant cette opération d'actionnement sélectif des vannes on peut abaisser pas à pas le caisson dans le sol ou l'en dégager. Quand les caissons, pilots ou autres organes de support sont enfoncés dans le sol, l'allège 26 peut en outre être soulevée au-dessus du niveau normal des vagues, de manière à supporter l'équipement pendant le forage.
Une fois cette opération terminée, l'allège peut être abaissée de manière à flotter sur l'eau et les caissons peuvent être soulevés de façon que l'allège et l'équipement soient transportés aisément jusqu'à un autre point de travail.
Les vérins de soulèvement 94 sont répartis sur la périphérie du système de manière telle que leur force de levage soit distribuée uniformément tout autour du caisson 28. afin d'assurer un soulèvement et un abaissement efficaces de celui-ci,et la puissance développée par chaque vérin est transmise à l'un des dispositifs de serrage supérieur et inférieur 29 et 30 ou aux deux., en fonction de l'actionnement sélectif des vannes de commande.
Chacun des vérins 94 est rappelé vers l'arrière après chaque course de soulèvement de manière à rapprocher les dispositifs supérieur et inférieur l'un de l'autre, quand ils ne sont pas maintenus dans une position fixe par coopération avec un organe de support tel que le caisson 21. Les tirants 105 sont montés à coulissement dans les orifices 107 du pont 27 et leur mouvement vers le haut est limité par coopération de la tête 106 avec ce pont.
Les tirants 105 peuvent être dégagés du pont par rotation de leur tête inférieure 106 pour l'amener en coïncidence avec l'orifice 107. On voit ainsi que ces tirants relient de façon amovible le système de vérins et de dispositifs de serrage à l'allège ou à toute autre plate-forme.
Le système de vérins et de dispositifs de serrage, bien que représenté ici en combinaison avec un caissson et une allège permettant un travail en mer, peut être utilisé efficacement pour des opérations sur terre quand il est nécessaire de déplacer axialement un élément par rapport à un autre au cours d'un mouvement pas à pas, en un minimum de temps, et avec un travail et une dépense très réduits.
Par ailleurs, au lieu d'un vérin à double effet, on peut prévoir d'autres dispositifs, convenables, comme un vérin simple, servant à soulever les dispositifs de serrage, tandis qu'un vérin séparé ou un dispositif mécanique peut être utilisé pour le rappel des dispositifs de serrage lors du fonctionnement de l'appareilo
Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Appareil permettant d'enfoncer dans le sol des pilots, pieux colonnes, caissons, montants et ensembles de support analogues et de les en dégager, comprenant des patins ou sabots actionnés par pression et pouvant enserrer ou relâcher le support et un organe annulaire dans lequel sont montés ces patins actionnés par pression, caractérisé en ce que l'organe annulaire est formé de secteurs ou tronçons reliés par des dispositifs à faces inclinées dont la position peut être modifiée de manière à faire varier le diamètre de cet organe annulaire.