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Batteuse de pieux.
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La présente invention est relative à des perfectionne- mente inédite et avantageux apportés aux batteuses de pieux et se rapporte en particulier aux batteuses de pieux du type comprenant un mouton monté à coulissement sur des co- lonnes disposées verticalement entre un bloc supérieur et un bloc inférieur, ces colonnes et ces blocs constituant un châssis appelé à être supporté par une grue ou analogue et disposé au-dessus d'un pieu à foncer.
L'invention a principalement pour objet d'établir un système apte à éliminer dans une grande mesure une cause très commune de la rupture des colonnes. Les colonnes pré- citées se dressent entre les blocs supérieur et inférieur et sont habituellement fixées rigidement dans les blocs susdits à l'aide de clavettes ou analogues. L'entaillage des rainures à clavettes dans les colonnes affaiblit sérieu-
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sèment ces dernières, lesquelles sont souvent sujettes à des efforts de traction extrêmement élevés, ainsi qu'on ' le verra dans la suite, due au rebondissement élastique du pieu en cours de battage, ou à une fausse manoeuvre, à la suite de laquelle le mouton vient frapper le bloc inférieur.
Il s'ensuit que la rupture des colonnes, qui survient aux extrémités de celles-ci se produit fréquemment, ce qui né - cessite des réparationa coûteuses. Suivant la présente invention, les colonnes sont soustraites à tout effort de traction grâce à leur implantation à coulissement dans des cavités prévues à cet effet dans les blocs, tandis que des éléments auxiliaires, mieux adaptés à résister aux efforts dus à des chocs intenses, sont prévus dans le but de relier les blocs l'un' l'autre, de façon à supporter les contrain- ton de traction et la charge du poids.
Ces éléments auxi- liaires peuvent être constitués par une série de câbles d'acier précontraints, disposés symétriquement par rapport à l'axe du marteau trépideur.
Certains autres objets de l'invention résident dans l'adoption de moyens pour assurer une tension uniforme de tous les câbles qui relient les blocs l'un à l'autre, en vue d'assurer le parallélisme des câbles susdite avec l'axe du marteau trépideur et d'empêcher le mouvement de fouet- tement possible de ces câbles.
L'invention vise en outre 1 réaliser une construction simple et économique, un fonctionnement efficace et fiable et une possibilité d'adaptation à de nombreuses batteuses de pieux existantes, en tant que modification de celles-ci.
L'invention, qui vise à atteindre les objectifs ci- -dessus, ainsi que d'autres, sera mise en évidence au cours
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de la description, où l'on se reportera aux dessina an- nexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une bat- teuse de pieux comportant l'application de la présente in- vention, cette batteuse étant représentée dans une position fonctionnelle par rapport à un pieu à foncer.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan de dessus du marteau trépideur, à une échelle plus grande que la fig. 1.
La fig. 4 est une vue partielle en coupe prise suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en coupe, prise suivant la li- gne V-V de la fig. 2, à une échelle plus grande que cette dernière figure.
La fig. 6 est une vue partielle en coupe prise suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en coupe prise suivant la ligne VII-VII de la fig. 2, à une échelle plus grande que cette dernière, et
La fig. 8 est une vue partielle en coupe priae suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7.
Les mêmes chiffres de référence s'appliquent aux mêmes éléments dans toutes les différentes vues, la chiffre 2 dé- signant l'ensemble du châssis du marteau trépideur, lequel comprend un bloc supérieur 4, dénommé communément cylindre, un bloc inférieur 6, dénommé communément "base", et une sé- rie de colonnes ou montants cylindriques 8 qui se dressent entre le cylindre et la base précités, parallèlement à l'axe vertical du marteau trépideur. Dans le cylindre 4
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eat formé un alésage cylindrique vertical 10, dans lequel est monté fonctionnellement un piston 12.
Une tige de piston verticale 14 est fixée par son extrémité supérieure au piston 12 et se dirige vers le bas, en traversant à coulissement un presse-étoupe approprié 16, monté dans la paroi d'extrémité inférieure du cylindre. L'extrémité in- férieure de la tige de piston 14 est fixée par des moyens appropriés, qui comprennent des clavettes 18, à un mouton 20 affectant la forme d'un bloc rectiligne pesant monté à coulissement vertical sur les colonnes 8. Dans ce mouton est fixée une pointe de mouton cylindrique 22, orientée vers le bas et qui, pendant la descente du mouton, pénètre dans un alésage cylindrique 24, formé verticalement dans la base 6.
Le pieu 26 à foncer, représenté sous la forme d'un tube cylindrique, est habituellement muni d'un casque de tube 28, qui s'applique contre la face inférieure de la/ base. Ce casque peut présenter sur sa face inférieure une série de gradins concentriques 30, de différents diamètres, de manière à pouvoir coopérer avec des tubes de différents diamètres. D'autre part, le casque pénètre de bas en haut dans l'alésage 24 de a base et est muni à son extrémité supérieure d'une cavité remplie d'un matériau d'amortisse- ment 32, par exemple des fibres dures, ou de bronze, ou au- tre métal relativement doux, destiné à recevoir l'impact de la pointe 22 du mouton. Le casque est habituellement assujetti librement à la base 6 par n'importe quel moyen approprié, non représenté, cela pour la facilité.
La lon- gueur axiale de la pointe 22 du mouton est telle que cette pointe peut attaquer le casque 28 avant que le mouton 20 n'entre en contact avec la face supérieure de la base 6,
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aussi longtemps que le châssis 2 est convenablement sus- pendu, la base 6 reposant sur le casque, ainsi qu'on le voit dans les dessins.
A la partie supérieure du châssis ou cylindre 2 est fixé, par exemple à l'aide'de vis 34, un chapeau de cylin- dre 36 portant une broche de support horizontale 38, appe- lée à être saisie par un crochet de grue, ou analogue, à l'aide duquel le châssis du marteau trépideur est suspen- du. Le cylindre 2 est pourvu à son extrémité supérieure de saillies extérieures latérales 40, qui forment des glis- sières 42 sur les côtés diamétralement opposés du cylindre, l'extrémité inférieure de ce cylindre étant munie de sail- lies 44, qui constituent des glissières 46, analogues aux premières. La base 6 est également pourvue de glissières 48, formées sur ses côtés opposés.
Les glissières 42, 46 et 48 prévues de chaque côté du marteau trépideur, sont alignées dans un sens parallèle à l'axe de ce dernier, les glissières susdites étant conçues en vue de recevoir in- térieurement, à coulissement, deux barres de guidage paral- lèles, non représentées, qui sont supportées par la grue, ou autrement, de sorte que le châssis 2 est supporté de façon à être coaxial avec le pieu à foncer 26.
On admet de l'air ou de la vapeur dans 1'extrémité inférieure de la cavité 10 du cylindre, de manière à élever le piston 12 monté dans celle-ci, et donc à élever aussi le mouton 20 . sur les colonnes 8, l'air ou la vapeur s'échappant de l'a- lésage de la cavité du cylindre lorsque le piston atteint l'extrémité supérieure de sa course, ce qui permet au mou- ton 20 de retomber par gravité, de sorte que la pointe 22 du mouton applique un coup sur le casque 28 et le pieu 26,
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cette admission et cet échappement étant contrôlés par un système distributeur supporté par le cylindre. Ce sys- tème distributeur ne fait pas directement partie de la présente invention et n'est pas représenté, étant bien con- nu des personnes versées dans ce domaine.
Au cours du fonctionnement du marteau trépideur, qui se déroule de la manière décrite ci-dessus, la rupture des colonnes 8, en particulier à leurs extrémités inférieures, constitue une perturbation courante et fréquente, qui exi- ge des réparations coûteuses. Jusqu'à présent, les extré- mités des colonnes en question étaient fixées rigidement, respectivement dans le bloc à cylindre 4 et dans la base 6, par un moyen quelconque, qui consistait habituellement à former des rainures complémentaires à clavettes dans la co- lonne et dans les blocs et à chasser de grosses clavettes dans les rainures. Ces rainures diminuaient évidemment dans une grande mesure la résistance de chaque colonne; or, ces colonnes pouvaient être soumises à un effort très im- portant de traction par choc dans différentes circonstan- ces.
Par exemple, il peut arriver que le grutier, par né- gligence ou manque d'habileté, suspende le châssis du mar- teau trépideur de façon que la base 6 soit légèrement espa- cée au-dessus du casque 28, de sorte que le mouton 20 peut attaquer la base 6 avant que la pointe 22 du mouton n'atta- que le casque 28. Le coup ainsi appliqué à la base était évidemment transmis directement aux colonnes 8 sous la for- me d'un effort de traction par choc. Même si le mouton était actionné proprement, les colonnes seraient néanmoins soumises à des efforts de traction intenses.
Par exemple, si l'extrémité inférieure du pieu 26 était engagée dans
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une formation très molle du sol, de sorte que le pieu
3'enfonça très librement lorsque le Marteau trépideur le . frappe, ce pieu est susceptible de descendre plus rapide- ment que l'inertie du châssis 2 du marteau trépideur ne lui permet de suivre, de sotte que le mouton 20 risque de frapper la base 6, ainsi quil est décrit ci-dessus.
D'autre part, le pieu 26, en particulier s'il est long, est comprimé dans le sens axial par la force de chaque coup de mouton, et rebondit fortement après que la force du coup a été dissipée. Ce rebondissement du coup vers le haut applique un choc intense de bas en haut à la base 6, par l'intermédiaire du casque 28, le coup étant transmis au bloc à cylindre 4 par l'entremise des colonnes 8. La force vive du cylindre 4, qui s'exerce ainsi de bas en haut, se maintient par inertie, soumettant ainsi les colonnes 8 à un effort de traction. Cette action, au cours de laquel- le les colonnes sont mises alternativement en extension et en compression, se poursuit sous la forme de vibrations, jusqu'à ce qu'elle s'amortisse graduellement.
Suivant l'invention, les colonnes 8 sont soustraites à tous les efforts de traction. On constate, en considé- rant plus particulièrement la fig. 1, qu'au lieu que les extrémités des colonnes soient fixées rigidement dans le bloc à cylindre et le bloc à base, l'extrémité supérieure de chaque colonne est engagée à coulissement dans une cavi- té 50 prévue à cette fin dans le bloc à cylindre 4, tandis que l'extrémité inférieure de chaque colonne est engagée à coulissement dans une cavité 52 prévue à cet effet dans la base 6.
Chaque extrémité de chaque colonne est en butée contre un élément amortisseur 54 disposé dans l'extrémité
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fermée de la cavité correspondante. \;et élément amortis... seur peut tire formé en une matière fibreuse dure, ainsi qu'il est représenté, ou en bronze ou autre métal relati- vement doux comparativement à l'acier, dont sont formées les colonnes et les blocs.
Une fausse tête 56 est interposée entre le cylindre 4 et le chapeau 36 et est assujettie à l'aide de vis 34.
Cette fausse tête comprend une plaque très épaisse pourvue de saillies diamétralement opposées 58, les saillies pré- citées étant alignées avec les glissières supérieures 42 du cylindre, mais ne s'avançant pas aussi loin par rapport à l'axe du cylindre que les glissières susdites. Sur la face supérieure de chaque saillie 58 est monté un guide de câble plein supérieur 60, de forme demi-cylindrique, c guide étant à convexité supérieure et son axe étant orien- té radialement par rapport à celui du cylindre. Le guide de câble ci-dessus est monté rigidement sur la saillie de fausse tête correspondante 58 au moyen de goujons 62 (voir fig. 4), la surface demi-cylindrique de ce guide étant pourvue d'une série! de rainures à câble 64 orientées de façon hélicoïdale, formées dans ce guide.
De même, un gui- de de câble inférieur 66 est disposé de chaque côté de la base 6, ce guide étant appliqué de bas en haut contre deux épaulements 68 formés dans les glissières 48 et maintenu sur ces épaulements par des goujons d'assemblage 70 (voir fig. 8). Toutefois, les rainures à cible 72 des guides' inférieurs ne sont pas hélicoïdales, mais périphériques (voir fig. 7).
Un câble de fil d'acier 74 est disposé de chaque côté du marteau trépideur et est enroulé alternativement autour
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du guide de cible supérieur 60 et du guide de câble infé- rieur 66, sur le côté considéré, le câble étant posé dans les rainures à câble de ces guides, de sorte que chaque câble comprend une série de brins de câble qui courent en- tre le cylindre et la base.
Les brins terminaux 76 de cha- que câble (voir figs. 1 et 2) sont ancrés d'une manière appropriée quelconque, par exemple en les faisant passer vers le bas à travers des orifices 78 prévus à cet effet, dans le sens radial, dans le guide de câble supérieur 60 (voir fige. 3 et 4), ainsi qu'à travers des orifices indi- viduels 78' prévus à cet effet dans la fausse tête 56, et en les assujettissant aux brins des câbles, au-dessous de la fausse tête précitée, au moyen de brides à câbles 80, par exemple..
Les brins continus de chaque câble se diri- gent successivement, à partir du guide supérieur 60, à tra- vers des orifices individuels 82 prévus à cet effet dans la fausse tête 56 (voir fig. 4), des orifices 84 prévus à cet effet dans les épaulements 86 des saillies 40 du cy- lindre, qui forment les glissières supérieures 42 (voir fig. 3), des orifices 88 formés dans les épaulements 90 des saillies 44 du cylindre, qui constituent les glissières inférieures 46 (voir fig. 6), et des forures 92 formées dans les épaulements 68 des glissières 48 de la base.
Les deux câbles 74 sont de préférence mis en précon- trainte, avant qu t on ne les fasse passer sur les guides est ne les assujettisse, par exemple, en les soumettant à une contrainte représentant une proportion importante de leur limite élastique et en maintenant cette contrainte pendant une durée prolongée. En outre, on soumet les câbles à une contrainte brin par brin, à mesure qu'on les fait passer
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sur les guides de câble, cette contrainte étant de préf4- rence égale à une moitié environ de leur limite élastique.
L'invention présente en outre plusieurs particularités qu'il conviendrait d'exposer d'une manière plus détaillée.
On conçoit aisément que les colonnes 6 ne sont jamais sou- mises à des efforts de traction, mais uniquement'à des ef- forts de compression. Ainsi, ces colonnes peuvent être massives, vu qu'elles ne comportent pas de rainures à cla- 'vettes et que leur section n'est pas réduite d'une autre manière. Par conséquent, les colonnes n'ont virtuellement aucune tendance à se fracturer ou se rompre, ces avaries se produisant presque toujours en cas d'efforts de traction.
D'autre part, et vu que les colonnes offrent une meilleure résistance à la compression qu'à la traction, l'invention permet d'employer des colonnes moins épaisses ou des colon- nes établies en un acier d'une qualité moindre et donc moins coûteuse.
La totalité de l'effort de traction entre le cylindre et la base est absorbée par les câbles 74, qui sont mieux @ adaptés à résister aux efforts de traction par choc que ne le sont les colonnes rigides. Ceci est dû au fait que les câbles sont, d'une manière générale, considérablement plus élastiques ou extensibles que les colonnes, étant donné qu'ils sont mis à même de s'allonger de façon relativement libre, en redressant leurs torons métalliques, cependant que le diamètre du câbl diminue. Par conséquent,ils agis- sent de manière à "amortir" les chocs de traction en répar- tissant l'absorption de l'inertie cinétique sur des pério- des de temps plus longues.
De plus, les câbles sont haute- ment flexibles comparativement aux colonnes et peuvent
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ainsi s'accomoder beaucoup plus aisément aux légers déca- lages angulaires ou à l'absence d'un parallélisme exact entre l'axe du marteau trépideur et le sens de la frappe de celui-ci, décalages qui, souvent,existent ou se produi- sent à la suite de tolérances de fabrication, de l'usure d'organes ou de contraintes qui se produisent au cours de l'emploi proprement dit.
Dans le cas de marteaux trépideurs où les colonnes sont rigidement fixées dans les blocs, ces décalages angulaires ont couvent pour résultat des efforts de flexion, tout comme des efforts de traction, dans les colonnes, ce qui accélère la rupture finale de ces derniè- res.,
La précontrainte des câbles, de même que leur mise en contrainte au moment de leur application, visent à élimi- ner l'extensibilité initiale "aisée" de ces câbles, qui pourrait exister à la suite de légères irrégularités sur- venant lors de l'opération de comettage des câbles ou en raison d'une légère perturbation dans l'ordonnance des torons des câbles.
Les câbles acquièrent ainsi une résia- tance égale, plus uniforme, de sorte que les deux câbles, ou différents brins de chaque câble, sont moins suscepti- bles de présenter des longueurs effectives ou tensions inégales à mesure qu'ils s'allongent graduellement en cours de service effectif. D'autre part, la précontrainte fait en sorte que les câbles s'étirent plus difficilement davan- tage en cours de service, de sorte que les colonnes 8 sont appliquées très fermement contre les amortisseurs de colon- nes 54 et ne peuvent s'écarter de ces amortisseurs, lors de la mise en contrainte des câbles, d'une distance dont elles se seraient écartées si les câbles n'étaient pas pré-
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contrainte.
Ceci diminue l'intensité du martelage des extrémités des colonnes par les blocs lorsque les brins du câble se rétablissent après les efforts de traction, ce qui diminue le risque d'un refoulement des extrémités des colonnes sous l'effet du martelage précité, ce refou- lement pouvant donner lieu à un coincement des colonnes dans les cavités respectives. Il va de soi que les amor- tisseurs 54 sont eux-mêmes d'une grande utilité à cet égard.
On voit que le pas axial des rainures à câble héli- coïdales 64 des guides de câbles supérieurs 60 est tel que des brins voisins faisant partie de chaque câble sont es- pacés de la même distance que les rainures à câble péri- phériques 72 des guides de câbles inférieurs. Ainsi, en alignant convenablement les guides supéreurs et inférieurs, on fait en sorte que tous les brins des câbles sont dispo- sés avec précision parallèlement à l'axe du marteau trpi- deur. De cette façon, une tension produite dans les câbles sous l'effet des coups du marteau trépideur, de la manière exposée ci-dessus, ne peut pas donner lieu à des efforts de torsion dans le châssis de ce dernier.
D'autre part, les rainures à câbles 64 et 72 sont lisses, de sorte que les câbles peuvent glisser librement dans ces rainures.
Ainsi, si nécessaire, les câbles peuvent s'ajuster automa- tiquement par glissement dans les rainures précitées, de façon que tous les brins de chaque câble soient soumis avec .certitude à des efforts égaux, de manière à assurer une ca- pacité de charge maximale. Le nombre requis des brins des câbles dépend, bien entendu, du poids et de la longueur de la chute du mouton 20, ce qui détermine évidemment l'éner-
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gie cinétique maximale que les cibles pourraient être ap- pelés à absorber.
Finalement, le guidage précis de chaque brin des câbles, entre ses extrémités, par suite du passa- ge des câbles dans les forures 84, 88 et 92 du châssis du marteau trépideur, ainsi qu'il est décrit plus haut, empê- che ou diminue dans une grande mesure tout risque d'un fouettement latéral des câbles pendant les instants d'uti- lisation effective au cours desquels ces câbles pourraient subir un certain relâchement à la suite de la compression axiale des colonnes. Un tel fouettement peut accrottre sensiblement l'usure des câbles et réduire leur durée utile.
REVENDICATIONS
1. Marteau trépideur pour batteuse de pieux, caracté- risé en ce qu'il comprend un bloc supérieur appelé à être suspendu de -façon à supporter le marteau trépideur précité; un bloc inférieur situé à une certaine distance au-dessous du bloc supérieur ci-dessus, ce marteau trépideur compor- tant : une série de colonnes parallèles espacées, disposées verticalement entre les blocs susdits, les extrémités oppo- sées de chaque colonne étant engagées à coulissement dans des cavités prévues à cet effet respectivement dans les blocs supérieur et inférieur précités;
une série de brins de câbles d'acier flexibles, situés entre lesdits blocs su- périeur et inférieur et reliant ceux-ci l'un à l'autre, les câbles susdits étant mis en tension, de manière à retenir fermement les colonnes susdites dans les cavités ci-dessus; un mouton supporté à coulissement sur les colonnes susnom- mées, entre les blocs précités, et destiné, à la fin de sa course ascendante, à appliquer un coup de haut en bas sur
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le pieu au-dessus duquel le marteau trépideur susdit est suspendu; et un système moteur pour déplacer le mouton ci-dessus sur lesdites colonnes.
2. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans la revendication 1, caractérisé en ce que les brins susdits des câbles sont disposés parallèlement à l'axe vertical du marteau trépideur précité et sont situés symé- triquement par rapport à cet axe.
3. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisé en outre en ce qu'il est prévu un tampon d'un maté- riau amortisseur disposé dans chacune des cavités ci-dessus, entre l'extrémité fermée de cette cavité et l'extrémité de la colonne engagée dans cette dernière.
4. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce qu'il est prévu en cutre un dispositif de gui- dage porté par les blocs précités entre les pointa d'atta- che desdits brins de câbles aux blocs susdits, les dispos- tifs de guidage ci-dessus permettant un mouvement longitu- dinal des brins de câbles précités par rapport à ces diapo- sitifs de guidage, tout en limitant les mouvements de fou- ettement latéraux des brins de câbles susdits.
5. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que plusieurs desdits brins de câbles consti- tuent une seule longueur de câble continue et en ce que le câble précité est attaché aux blocs ci-dessus à l'aide de deux guides de câbles fixés rigidement et respectivement aux blocs supérieur et inférieur susnommés, le câble sus-
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nommé passant alternativement autour des guides susdits, de manière à constituer une série de brins courant entre les blocs susdits, les bouts extrêmes du câble précité étant ancrés.
6. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans la revendication 5, caractérisé en ce que la surface de chacun desdits guides de câbles sur laquelle est engagé le câble susdit présente une courbure cylindri- que autour d'un axe orienté radialement par rapport à l'axe du marteau trépideur.
7. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans la revendication 6, caractérisé en ce que la surface de chacun des guides de câbles susnommés' est lisse, de manière à permettre le glissement longitudinal des ci- bles précités sur cette surface, afin d'assurer une tension uniforme de tous les brins du câble susdit.
8. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans la revendication 6, caractérisé en ce que dans la surface à courbure cylindrique de l'un des guides de câbles ci-dessus sont prévues des rainures à câble formées en hélice, tandis que la surface courbure cylindrique de l'autre desdits guides de câbles présente des rainures à câble orientées dans le sens périphérique, le pas axial dea rainures à câble hélicoïdales susdites, dans leur arc occu- pé par le câble précité, étant égal à l'espacement axial entre les rainures périphériques ci-dessus de l'autre gui- de, de sorte que tous les brins du cible susdit sont main- tenus parallèlement entre eux, et en ce que les éléments de guidage susdits sont alignés sur les blocs précités,
de telle manière que tous les brins de câble susdits sont
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orientée parallèlement à l'axe du marteau trépideur ci-des- OU$*
9. Marteau trépideur pour batteuse de pieux comme spé- cifié dans la revendication 8, caractérisé en ce que les surfaces de toutes les rainures à cible susnommées des deux guides de câble sont lisses, de manière à permettre le glissement longitudinal des câbles précités dans ces rainures.