<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux outils de forage.
La présente invention se rapporte à un outil de forage élargisseur perfectionné, convenant pour être employé dans l'élargissement ou l'évasement des fonds de trous forés dans le sol, pour la construction de fondations sur pieux en béton pour immeubles, murs de soutènement ou constructions similaires.
Suivant la présente invention, un outil élargisseur comprend une base creuse, généralement cylindrique, destinée)(
<Desc/Clms Page number 2>
à recevoir les débris et dont l'extrémité inférieure est prévue pour permettre de retenir ceux-ci dans la base. L'outil comprend en outre une superstructure, montée rotativement sur cette base, un certain nombre de lames, disposées symétriquement autour de l'axe vertical de l'outil, et un nombre correspondant de barres de liaison, connectées par une extrémité, de manière à pouvoir pivoter, à une partie inférieure de la structure et par l'autre extrémité, aux lames respectives, entre les extrémités supérieu-, res et inférieures de celles-ci.
Les extrémités supérieures des lames sont reliées, de façon à pouvoir pivoter, à une partie supérieure de la superstructure pouvant se déplacer suivant une direction généralement verticale par rapport à la partie inférieure. Ces lames peuvent ainsi être déplacées, dans des plans généralement verticaux, entre une position fermée, dans laquelle elles approchent d'une orientation verticale relative- ment voisine de l'axe vertical de la structure et une position ouverte, dans laquelle elles sont inclinées, avec leurs extré- mités inférieures relativement éloignées de cet axe.
La superstructure peut être montée sur la base au moyen d'un palier de butée, et peut comporter un organe de support monté sur la base et un organe d'actionnement pouvant se déplacer suivant l'axe, par rapport à la base et à l'organe de support. La superstructure peut, pour la commodité, être de forme télescopique, les organes de support et d'actionne- ment étant des arbres coaxiaux, dont la section transversale est, de préférence, non circulaire, et glissant l'un à l'inté- rieur de l'autre.
Les dimensions relatives des barres de liaison et des lames, ainsi que l'espacement des pivots sont, de pré- férence, prévus pour garantir que l'extrémité inférieure de la , lame se déplace, entre la position fermée et la position ou- verte,suivant un trajet essentiellement horizontal, puisqu'on désire d'habitude que les trous destinés aux fondations de colon- nes en béton présentent des fonds horizontaux.
<Desc/Clms Page number 3>
On peut prévoir des dispositifs d'amortissement, tel par exemple un cylindre hydraulique, entre les parties mobiles se déplaçant l'une par rapport à l'autre, par exemple, entre l'organe d'actionnement et une des barres de liaison, pour limiter la vitesse à laquelle les lames se déplacent vers leur position ouverte. Ceci empêche un avancement trop rapide des lames, au cours de l'élargissement, qui peut survenir en raison de la grande efficacité que possèdent les outils suivant la présente invention et les retient également de se déplacer brusquement vers la position ouverte, quand on des- cend l'outil sur la surface du sol.
Il est avantageux que les lames présentent des ailes en tôle incurvées, pour diriger vers la base la terre décou- pée par les bords tranchants.
Le fond de la base est, de préférence, formé par au moins un volet articulé, avec un dispositif pour retenir le ou les volets en position fermée et les relâcher au besoin. On obtient une économie accrue de main-d'oeuvre si les volets sont retenus par une fermeture se relâchant rapidement et se bloquant automatiquement, par exemple au moyen d'organe de verrouillage munis de ressorts.
On désire parfois nettoyer le fond du trou immédiatement avant d'y couler le béton, afin d'enlever les petits morceaux de matériaux dégagés qui peuvent s'être accumulés au cours de l'élargissement. On peut prévoir dans ce but des fentes radia- les dans les volets du fond. Le nettoyage peut être réalisé en bloquant le palier de butée au moyen d'un organe approprié, telle une broche insérée entre les deux moitiés du palier, en sorte que le fond de l'outil tourne avec le restant de celui-ci. Les fentes agissent alors comme dispositifs de nettoyage en dirigeant vers la base tout matériau dégagé se trouvant dans le fond du trou.
<Desc/Clms Page number 4>
On décrira maintenant une forme de construction de l'invention, présentée à titre d'exemple, en se reportant aux dessins annexés, où :
La figure 1 est une vue latérale en élévation, partiel lement en coupe, dun outil élargisseur suivant l'invention, dont les lames sont dans la position étendue ou ouverte.
La figure 2 est une coupe partielle dans une lame, suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, mais avec les lames dans la position rétractée ou fermée.
La figure 4 est une coupe transversale horizontale, suivant la ligne IV-IV de la figure 1, et
La figure 5 est une section transversale horizontale le long de la ligne V-V de la figure 3.
Une base cylindrique creuse' peu profonde 10 est reliée à une courte colonne axiale 11, par des organes raidisseurs 12.
L'extrémité inférieure de cette base est munie de deux volets semi-circulaires 13, articulés l'un à l'autre au moyen de deux broches radiales 14, fixées entre les côtés de la base et la colonne centrale, le long du diamètre commun des volets.
Sur la face supérieure de chaque volet 13, près du milieu de l'arc, sont fixés un crochet inversé 15 et des organes de verrouillage 16 à ressorts, en forme de crochets, sont montés sur'des pivots horizontaux à l'intérieur de la base cylindrique, en vue d'engager les crochets inversés 15 et retenir les volets dans une position telle, que ceux-ci ferment l'extrémité inférieure de la base. Des trous 17, percés dans les parois cylindriques de la base permettant de relâcher les verrous en y insérant une barre destinée à heurter les queues de ceux-ci. Les bordx articulés des volets 13 sont légèrement courbés, de manière que quand ces volets sont relâchés par les verrous, ils ne peuvent retomber ensemble dans des positions complètement verticales, mais restent divergents vers le bas.
<Desc/Clms Page number 5>
Ceci garantit leur fermeture rapide et verrouillage ,qui sont obtenus simplement en abaissant l'outil sur le sol ou sur le fond d'un trou.
Sur l'extrémité supérieure de la colonne centrale 11 se trouve un palier de butée 18, comportant une grande rondelle en laiton 19 et dont l'organe supérieur porte une arbre intérieur vertical 20 de section carrée. Une colonne centrale 21, munie de paliers supérieur et inférieur, s'étend vers le haut, à l'intérieur de l'arbre intérieur 20 et sert à maintenir la superstructure dans une position perpendicu- laire par rapport à la base. Au-dessus de la partie supérieure de l'arbre inférieur, est monté, de manière à pouvoir cou- lisser, un arbre extérieur creux 22 (également de section car- rée) au sommet duquel est fixé un cylindre de tête jeu profond 23, dont le diamètre est égal à celui de la base 10.
Le som- met de l'arbre extérieur est également équipé de dispositifs 24, destinés à le bloquer sur l'extrémité inférieure d'une tige de sondage ordinaire avec une boite d'accouplement. Deux forts pivots parallèles 25 sont fixés symétriquement à travers l'intérieur du cylindre de tête. Sur ces pivots sont montées, de manière à pouvoir pivoter, deux ailes en tôle 26, raidies par des nervures 27 prévues sur leurs faces inférieures.
Chaque aile possède un bord avant droit, s'étendant normalement au pivot et un bord arrière, s'étendant en courbe depuis l'au- tre extrémité du pivot jusqu'à l'extrémité extérieure du bord avant. Les ailes s'incurvent vers l'intérieur, depuis le bord avant jusqu'au bord arrière, en sorte que quand on fait tourner la superstructure dans le sens du bord avant, comme le mon- trent les flèches de la figure 4, la courbe de l'aile dirige les débris vers le centre de l'outil et donc dans la base 10. Parallèlement au bord avant et près de celui-ci, chaque aile 26 est munie d'une nervure de raidissement profonde 28, dirigée vers l'intérieur, et une longueur de cornière 29,
<Desc/Clms Page number 6>
fixée entre cette nervure et le bord avant de l'aile, s'étend depuis la pointe extérieure de celle-ci presque jusqu'au pivot 25.
A cette cornière est boulonnée une lame coupante plane 31, dont le bord extérieur constitue un tranchant droit dépassant légèrement le bord avant de l'aile. Des trous 32 forés dans l'aile, le long de la cornière, donnent accès aux boulons retenant la lame coupante et permettent un rem- placement facile de celle-ci. La lame coupante est disposée à peu près normalement à la surface conique balayée par le tranchant, quand on fait tourner la superstructure. En un point se trouvant à mi-chemin le long du bord avant de l'aile, une forte barre de liaison en acier 33 est connectée, de ma- nière à pouvoir pivoter, à la nervure profonde 28. Son autre extrémité pivote sur l'extrémité inférieure de l'arbre inté- rieur 21, immédiatement au-dessus du palier de butée 18.
Le point d'attache de la barre de liaison à l'aile se trouve à peu près à égale distance de la pointe de l'aile, du pivot 25 de celle-ci et de l'autre pivot de la barre. Cette con- dition garantit que la pointe de l'aile peut se déplacer vers l'extérieur suivant un trajet essentiellement horizontal.
L'extrémité supérieure du cylindre 3 d'un vérin hydraulique est montée de manière à pouvoir pivoter près de l'extrémité supérieure de l'arbre extérieur 22, et l'extrémité inférieure de la tige de piston 35 de ce cylindre est mohtée, de manière à pouvoir pivoter, sur la barre de liaison 33. Des canalisations d'huile 36 renvoient l'huile du cylindre à un petit réservoir 37 (indiqué seulement dans la figure 4) situé à l'intérieur du cylindre de tête, et une soupape d'étran- glement (non indiquée), dans la tuyauterie de retour, permet de faire varier la vitesse à laquelle peut pivoter la barre de liaison 33 et donc la vitesse à laquelle les lames peuvent être avancées vers leur position ouverte.
<Desc/Clms Page number 7>
Lorsqu'il est en fonctionnement, l'outil est atta- ché à l'extrémité inférieure d'une tige de sondage ordinaire, au moyen d'une boite d'accouplement le rattachant à l'extré- mité supérieure de l'arbre extérieur 22 de la superstructure.; L'outil est donc suspendu à la tige de sondage, et l'arbre intérieur 21 est suspendu dans sa position la plus basse par rapport à l'arbre extérieur (comme dans la figure 3). Les extrémités supérieures des ailes 26 pivotant dans le cylindre' de tête 23 sont relevées et la pointe de ces ailes de même que celle des lames 31 qu'elles portent sont ramenées vers l'axe vertical de l'outil, c'est-à-dire dans la position fermée.
L'outil est ensuite descendu dans un trou cylindri- que de diamètre correspondant, foré au préalable dans le sol, et la rotation de la tige de sondage commence. Quand la base 10 de l'outil atteint le fond du trou, elle repose sur celui-ci et la superstructure de l'outil tourne sur le palier de butée 18. C'est un avantage de l'outil suivant l'invention que le couple est transmis directement de la tige de sondage aux lames, par l'intermédiaire du cylindre de tête. La tige de sondage en rotation continuant à descendre son poids presse sur l'arbre extérieur 22, en même temps qu'une poussée additionnelle, si l'avancement de la barre est assisté par une source d'énergie, ce qui fait descendre les extrémités supérieures des ailes et amène les pointes des lames à commencer leur mouvement vers l'extérieur, en direc- tion de la position ouverte.
A mesure que ce mouvement pro- gresse le fond du trou s'élargit et prend une forme tronco- nique, les débris étant dirigés par les ailes vers la base creuse stationnaire 10. Le mouvement des ailes est tel que la pointe seulement des lames est efficace au début mais par après une partie de plus en plus grande du tranchant devient efficace. Cette action progressive, jointe à la
<Desc/Clms Page number 8>
présence du palier de butée, est respondable de la grande efficacité de l'outil et pourrait dans des sols meubles conduire à un avancement trop rapide des lames si celui-ci n'était empêché par l'amortisseur hydraulique 34, 35. A l'intérieur des limites imposées par l'amortisseur, la vitesse de coupe dépend de la vitesse de descente de la tige de sondage et peut être contrôlée par celle-ci.
L'évasement conique du fond du trou s'effectue par une coupe progressive vers le haut, et la réaction du sol sur les lames contribue ainsi. à maintenir l'outil en contact avec le fond du trou.
Quand l'arbre extérieur 22 atteint sa position la plus basse par rapport à l'arbre intérieur 20, les extrémités supérieures des ailes 26 sont complètement abaissées , et les lames at- teignent leur position ouverte. L'évasement du fond du trou est alors complet.
La barre de sondage est ensuite soulevée et les lames sont ainsi ramenées dans leur position fermée. Quand l'arbre extérieur a atteint la limite supérieure de sa course tout l'outil est retiré du trou. Il peut alors être basculé dans une position de déchargement, au-dessus d'un tas de déblais ou d'un véhicule transportant la terre, et les débris déchargés, en frappant les queues des organes de fermeture 16, à travers les trous 17 du cylindre de base 10, ce qui pro- voque l'ouverture des volets articulés 13. Quand tous les débris sont tombés, on peut fermer les volets en descendant l'outil sur le sol ou en le faisant descendre une fois de plus dans le trou, les volets divergents étant pressés vers la position fermée où ils sont retenus par les verrous à res- sorts.
Si on repose l'outil sur le sol, les ailes seront poussées vers l'extérieur sous le poids de la tige de sondage, mais ceci ne se produira pas à une vitesse dangereuse, en raison de la limitation de vitesse imposée par l'amortisseur hydraulique. Quand on soulève de nouveau l'outil, les ailes
<Desc/Clms Page number 9>
sont ramenées vers l'intérieur et l'outil vide est prêt pour entrer de nouveau dans le trou.
Pour l'entreposage ou le transport de l'outil, on peut insérer une broche de blocage (non indiquée) dans des trous correspondants des arbres télescopiques intérieur et extérieur, afin de retenir ceux-ci dans la position allongée et empêcher ainsi le mouvement des ailes vers l'extérieur.
REVENDICATIONS.
-----------------------------
1.- Outil élargisseur de forage, caractérisé'en ce qu'il comprend une base creuse, généralement cylindrique, pour recevoir les débris et dont l'extrémité inférieure est prévue pour permettre de retenir ceux-ci à l'intérieur, une super- structure, montée rotativement sur cette base, un certain nombre de lames, disposées symétriquement autour de l'axe vertical de l'outil, un nombre correspondant de barres de liaison, connectées par une extrémité, de façon à pouvoir pivoter, à. une partie inférieure de la superstructure et par l'autre extrémité, aux lames respectives, entre les extrémités supérieures et inférieures de celles-ci, les extrémités supé- rieures des lames étant connectées, de manière à pouvoir pivoter,
à une partie supérieure de la superstructure pouvant se déplacer suivant une direction généralement verticale, par rapport à la partie inférieure, les lames pouvant ainsi se déplacer dans des plans généralement verticaux, entre une posi- tion fermée, dans laquelle elles approchent d'une orientation verticale relativement voisine de cet axe vertical et une posi- tion ouverte, dans laquelle elles sont inclinées, avec leurs extrémités inférieures relativement éloignés de cet axe .