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L'invention concerne un mandrin expansible tel qu'utilisé pour le fonçage de tubes, généralement en tôle mince, en vue de l'exé- cution de pieux de fondation, en remplissant de béton le tube foncé dans le sol. Elle se rapporte plus spécialement à un mandrin compre- nant un certain nombre de secteurs longitudinaux mobiles radialement, de façon à pouvoir être introduit dans cet enlevé du tube lorsque le mandrin est contracte, et à pouvoir être serré dans le tube après expansion du mandrin, pour entrainer le tube dans le sol sous l'action de la frappe d'un marteau sur les secteurs, ladite expansion étant obtenue par commande pneumatique.
L'invention a notamment pour but de réaliser un mandrin de ce genre qui, tout en étant d'une construction simple et légère, est d'une grande robustesse et permet notamment d'appliquer des efforts de frappe importants sur le mandrin que celui-ci risque de subir des déformations préjudiciables.
A cet effet, l'invention prévoit un mandrin comportant des secteurs longitudinaux indépendants dont l'extrémité supérieure est destinée à subir l'effort de fonçage exercé par un organe de fonçage, une pièce centrale dont l'extrémité supérieure est destinée à subir l'effort de fonçage dudit organe de fonçage en même temps que lesdits secteurs, une base élargie solidaire de l'extrémité inférieure de ladite pièce centrale, une liaison opératoire en direction longitudinale, mais à jeu radial, entre les secteurs et ladite base, des moyens élastiques agencés entre les secteurs et la pièce centrale et tendant à déplacer les secteurs vers la pièce centrale pour contracter le mandrin, et des moyens de pression à fluide agencés entre chacun des secteurs et la pièce centrale pour provoquer l'expansion du mandrin, contre l'action de ces moyens élastiques,
lorsque la pression de fluide est appliquée dans ces moyens de pression.
Chaque moyen de pression coopérant avec un secteur peut être @onstitué par un tuyau en caoutchouc ou analogue, dont l'extrémité inférieure est fermée et dont l'extrémité supérieure est reliée à une source de fluide, ce tuyau étant disposé dans un logement longitudinal dont la paroi intérieure est solidaire de la pièce centrale, tandis que la paroi opposée est solidaire du secteur.
L'invention prévoit également que le moyen élastique de rappel pour chaque secteur individuel peut être constitué par un tuyau élastiquement compressible agencé dans un logement dont la paroi extérieure est solidaire de la pièce centrale et dont la' paroi intérieure est solidaire du secteur.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un exemple d'exécution, qui sera donnée ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 montre une vue partielleken coupe verticale et partiellement en vue extérieure d'un mandrin selon l'invention, en position d'expansion, surmonté d'un casque de battage,
La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'un détail de ce mandrin,
La figure 3 est une vue en plan de la figure 2,
La figure 4 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la figure 1, mais à plus grande échelle, et
La figure 5 est une vue similaire à la figure 4,mais le mandrin se trouvant dans la position de contraction.
L'exemple illustré concerne un mandrin pour le fonçage d'un
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tube cylindrique à paroi ondulée, mais on comprendra qu'il est aisé d'adapter le mandrin au fonçage d'un tube lisse ou d'un tube conique, ou même d'un tube ayant une section transversale non circulaire. De plus cette forme de réalisation utilise des tuyaux de caoutchouc pour le rappel élastique du mandrin dans sa position contractée, sa forme constructive pouvant évidemment être modifiée s'il est fait usage d'autres moyens de rappel, par exemple des ressorts réunissant les secteurs à la partie centrale.
Le mandrin comprend plusieurs secteurs longitudinaux indépendants 1, par exemple au nombre de trois, dont la courbure correspond sensiblement à celle du tube 2 à foncer. A son extrémité su- périeur., chaque secteur présente une bride 3 par laquelle il est réuni à une bride 4 d'un casque 5, au moyen de boulons 6 qui ne doivent pas être serrés, parce qu'ils servent seulement de moyen de suspension du mandrin au casque. Les secteurs 1 devant être capables d'exécuter un certain-mouvement radial, les trous pour les boulons dans les brides 3 sont ovales. Afin d'assurer le guidage radial des: secteurs, une nervure radiale 7 peut être prévue sur la base du casque 5 pour s'engager dans une rainure correspondante 8 dans chaque bride 3.
Le casque est avantageusement établi en deux parties, à savoir la partie 5 réunie aux secteurs du mandrin et une partie 9 formant bloc de battage, qui supporte un tasseau 10 en bois ou analogue pour recevoir la frappe d'un marteau. Le bloc 9 est guidé verticalement par des guides 11 de la machine de battage et supporte la partie 5 par un anneau 12 agencé au milieu et permettant un certain mouvement oscillatoire et giratoire du mandrin. Un câble de sécurité 13, passant par les trous d'oreilles 14, 15 prévues sur le bloc 9 et les secteurs 1 respectivement, permet de supporter le mandrin si l'anneau 12 ou les boulons 6 devaient se briser.
Chaque secteur 1 présente deux saillies longitudinales intérieures parallèles 16, 17, cette dernière se terminant par une aile 18 en forme de crochet, qui est perpendiculaire aux dites saillies et s'arrête à une certaine distance de la saillie 16 qui sert au guidage radial.
Une pièce centrale 19 s'étend longitudinalement entre les secteurs 1 et, pour chacun de ceux-ci, elle présente une saillie longitudinale 20 qui est parallèle à la saillie 16 et se termine par une aile en forme de crochet 21, qui est parallèle à l'aile 18 et s'engage dans l'espace délimité par les saillies 16, 17, lequel espace est ainsi divisé en deux compartiments 22,23.
L'extrémité inférieure de la pièce centrale 19 est fixée, par exemple soudée, à une base élargie 24, à laquelle chaque secteur 1 est réuni à guidage radial, par exemple à l'aide d'une broche 25.
Les secteurs sont renforcés et élargis au contact avec la bride périphérique 26 de la base 24, par exemple au moyen de pièces de renforcement 27 soudées à l'extrémité inférieure des secteur.
Un tuyau déformable 28, par exemple en caoutchouc, est placé dans chaque compartiment 23 est raccordé à une source d'air comprimé ou d'un autre fluide. Dans chaque compartiment 22 est agencé un tuyau élastique 29, par exemple en caoutchouc, qui est simplement coupé à son extrémité supérieure. Il est établi de telle façon qu'après déformation, il développe un effort appréciable pour reprendre sa forme circulaire grâce à son élasticité propre.
Pour éviter que le tube ondulé 2 ne puisse se déformer pen-
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dant le fonçage, des ergots ou des nervures hélicoïdales 30 peuvent être réparties sur la face extérieure des secteurs pour s'engager dans au moins certaines des ondulations du tube.
Pour introduire le mandrin dans un tube ou l'extraire de celu,i-ci, on laisse échapper l'air comprimé des tuyaux 28, de sorte que l'élasticité propre des tuyaux 29 ramène les secteurs 1 vers la piè- ce centrale 19(figure 5). Lorsque le mandrin contracté a été introduit dans un tube 2 à foncer, il suffit d'amener de l'air comprimé dans les tuyaux 28 pour provoquer l'expansion du mandrin (figure 4) et appliquer les secteurs 1 contre le tube 2, avec un effort en rapport avec la résis- tance de celui-ci et qui est facile à régler par le réglage de la pres- sion dans les tuyaux 28.
On constatera que les secteurs et la partie centrale, ainsi que toutes leurs saillies, s'étendent sur toute la hauteur comprise en- tre le casque 5 et la base 24, de sorte que toute leur section transversale intervient efficacement dans la transmission des efforts de fon- çage, sans que ces éléments aient tendance à se déplacer l'un par rapport à l'autre sous l'action des forces d'inertie.
Ce résultat a pu être pleinement atteint, en premier lieu, grâce au fait que les tuyaux 28 et 29 sont fermés à leur base par une partie amincie 31, dont les dimensions réduites sont choisies de façon à ne pas entraver la contraction du mandrin, de sorte qu'il n'est pas né- cessaire de recouper la partie inférieure des ailes des secteurs et de la pièce centrale, ce qui les rendrait inefficaces pour la transmission de l'effort de fonçage, et en deuxième lieu grâce au fait que les tuyaux extérieurs 28 sont raccordés à la source de fluide par une connexion traversant une fenêtre 32 formée dans chaque secteur à proximité de son extrémité supérieure, et au fait que les extrémités supérieures des tuyaux intérieurs 29 ne doivent pas être munies de raccords,
ce qui évite le recoupement de l'extrémité supérieure des ailes des secteurs et de la pièce centrale. Théoriquement, les tuyaux 29 pourraient également être coupés à leur extrémité inférieure, mais, tel qu'il ressortira de la suite de la description, la construction illustrée répond à des considérations d'ordre pratique pour faciliter la mise en place des tuyaux.
Les figures 2 et 3 montrent à plus grande échelle un raccord latéral pour les tuyaux 28. Il comprend un corps métallique 33 fixé dans l'extrémité du tuyau 28 et muni d'un raccord latéral 34 auquel est fixé le tuyan 35 , allant à la source de fluide de commande, ainsi que d'une tête élargie 36 en forme de cuvette contenant un tampon amortisseur 37, par exemple en caoutchouc, qui s'applique contre une saillie intérieure 38du secteur .1.Ce tarappu absorbeies efforts d'inertie auxquels le tuyau 28 peut être soumis au cours du battage. La fenêtre 32 est suffisamment large pour que le raccord montré en figures 2 et 3 puisse y pénétrer lors de la contraction du mandrin.
L'affaiblissement du secteur 1 résultant de la prévision de la fenêtre peut être compensé par l'application d'un encadrement de renforcement 39 sur la face extérieure du secteur. Cette sortie latérale des tuyaux 28 à travers les secteurs présente aussi l'avantage que les raccords sont visibles et facilement réparables sans devoir démonta' une partie quelconque du mandrin.
La mise en place des tuyaur 28 et 29, lors de l'assemblage des éléments du mandrin, se fait par traction dans les logements 23 et 22 respectivement, ce qui peut s'effectuer à l'aide d'un organe de traction attaché à des broches filetées 40,41 noyées dans l'extrémité fermée des tuyaux. Des trous 42,43 sont prévus dans la base 24 pour le passage des organes de traction et, après le montage, ils sont bouchés par des blocs de bois ou par des bouchons de métal fusibles, faciles à enlever
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On comprendra que même dans leur position la plus dilatée, c'est-à-dire lorsque le mandrin est complètement contracté, les tuyaux intérieurs 29 doivent, de préférence, présenter encore un certain état de tension élastique par suite de leur aplatissement ou compression par- tielle. Leur introduction,
qui se fera logiquement après la mise en place des tuyaux extérieurs 28, peut donc offrir une certaine difficulté, qui se présentera aussi lors de leur extraction en vue d'un démontage ou remplacement éventuel. Il en sera surtout ainsi lorsque les tuyaux intérieurs 29 ne sont pas capables de produire, par leur seule élasticité propre, la contraction totale du mandrin ( figure 5). Il suffira alors de créer un vide dans les tuyaux 28, en les raccordant à une source de vide, de façon à réduire au minimum la pression exercée sur les tuyaux 29.
Cette application du vide dans les tuyaux extérieurs peut éventuellementetre utilisée en service, afin d'accélérer et amplifier le mouvement de contraction des secteurs en vue de l'introduction du mandrin dans le tube ou son extraction de celui-ci, bien que la contraction partielle produite par l'élasticité propre des tuyaux intérieurs sera en général suffisante pour permettre ces opérations.
Pour renforcer leur action élastique, on pourrait éventuellement utiliser des tubes intérieurs 29 dont l'extrémité supérieure serait également fermée et amincie.
Afin de pouvoir utiliser le mandrin pour le fonçage au moyen d'un bouchon de béton comprimé, formé à l'extrémité inférieure du mandrin, il est prévu un bout de tube 44 soudé à la base 24, pour contenir ledit béton et empêcher qu'il ne vienne entraver le mouvement des secteurs.
L'extrémité supérieure de ce bout de tube peut être fermée par un fond plein, lequel présente alors des trous en alignement avec les trous 42, 43 de la base 24, comme montré en figure 1.
Pour utiliser un tel mandrin sans avoir recours à l'emploi d'un bouchon de béton, un pied plein amovible 45 peut être engagé dans le tube 44 et être maintenu en place par une broche 46, ce pied formant un bon appui sur une plaque de fermeture (non montrée) de la base du tube 2. Il va de soi que le mandrin peut aussi être utilisé pour foncer un tube non muni d'une telle plaque de fermeture aussi bien si l'on forme un bouchon de béton dans le tube 44 que lorsqu'on utilise le mandrin avec le pied 45.
Il convient encore de noter que la pièce centrale 19,20,21 peut être surmontée d'une plaque d'acier 47 soudée aux divers éléments de cette pièce centrale et, par exemple, noyée dans un évidement correspondant dans la base du casque 5, cette plaque servant de renforcement et assurant une répartition parfaite des efforts de frappe.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la construction décrite et illustrée, à laquelle diverses modifications peuvent être apportées sans se départir de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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