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Patent 2073518 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2073518
(54) English Title: VARIABLE TORQUE VIBRATOR USED ESPECIALLY FOR DRIVING OBJECTS IN THE GROUND
(54) French Title: VIBRATEUR A MOMENT VARIABLE UTILISABLE NOTAMMENT A L'ENFONCEMENT D'OBJETS DANS LE SOL
Status: Expired
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B06B 1/16 (2006.01)
  • E02D 7/18 (2006.01)
(72) Inventors :
  • HOUZE, CHRISTIAN (France)
(73) Owners :
  • PROCEDES TECHNIQUES DE CONSTRUCTION (France)
(71) Applicants :
  • PROCEDES TECHNIQUES DE CONSTRUCTION (France)
(74) Agent: RIDOUT & MAYBEE LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2003-01-14
(22) Filed Date: 1992-07-09
(41) Open to Public Inspection: 1993-01-16
Examination requested: 1999-07-08
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
91 09253 France 1991-07-15

Abstracts

French Abstract




Le vibrateur selon l'invention fait intervenir deux trains de
masselottes excentriques comprenant chacun au moins deux
masselottes tournant en sens inverse, et au moins un moteur
couplé au premier train de masselottes par une pignonerie et
au deuxième train de masselottes par l'intermédiaire d'un
dispositif de transmission incluant un déphaseur formé de
deux arbres coaxiaux comprenant chacun une denture
hélicoïdale et un piston annulaire qui coulisse entre les
deux arbres en délimitant, avec ceux-ci, au moins une chambre
de travail à l'intérieur de laquelle peut être injecté un
fluide hydraulique sous pression, ce piston étant muni de
dentures hélicoïdales engrenant avec celles prévues sur les
deux arbres. Ce vibrateur permet d'obtenir un auto-
asservissement de l'amplitude des vibrations qu'il produit en
fonction du comportement de l'objet soumis aux vibrations.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.




Revendications

1. Vibrateur à moment variable utilisable à
l'enfoncement d'objets dans le sol, ce vibrateur faisant
intervenir au moins deux trains de masselottes excentriques
(1, 2) comprenant chacun au moins deux masselottes excen-
triques (M, M') montées rotatives autour d'arbres solidaires
de deux pignons respectifs (P) qui engrènent l'un avec
l'autre de manière à tourner en sens inverse l'un par rapport
à l'autre,
caractérisé en ce qu'il comprend une motorisation comportant
un premier moteur (Hl) couplé au premier train (2) de masse-
lottes (M) par l'intermédiaire d'une première pignonerie
(P1), tandis que le deuxième train (1) est couplé à cette
motorisation (H1, H2) par l'intermédiaire d'un dispositif de
transmission (P6), distinct de la première pignonerie (P1) et
incluant un déphaseur (7) comportant:
- un premier arbre de transmission (8) monté rotatif sur une
structure fixe (9), cet arbre rotatif comportant au moins
une portion se présentant sous la forme d'un manchon cylin-
drique dont l'alésage interne comprend une première surface
d'étanchéité (11) suivie d'une première partie taraudée à
dentures hélicoïdales (12) ;
-24-




- un deuxième arbre de transmission (6), de forme cylin-
drique, monté rotatif coaxialement au premier arbre de
transmission (8) et qui délimite avec celui-ci un espace
annulaire (13), refermé d'un côté par un fond (15), ce
deuxième arbre de transmission (6) comprenant successive-
ment une seconde surface d'étanchéité (16) et une première
partie filetée à dentures hélicoïdales (17) ;
- une pièce annulaire (20) faisant office de piston axiale-
ment mobile dans ledit espace annulaire, et possédant une
face externe cylindrique comprenant successivement une
troisième surface d'étanchéité (21) apte à coulisser avec
étanchéité sur ladite première surface d'étanchéité (11) et
une deuxième partie filetée (22) présentant des dentures
hélicoïdales qui engrènent avec les dentures de la première
partie taraudée (12), et une face interne comprenant suc-
cessivement une quatrième surface d'étanchéité (23) apte à
coulisser avec étanchéité sur ladite seconde surface
d'étanchéité (16) et une deuxième portion taraudée (24)
présentant des dentures hélicoïdales qui engrènent avec les
dentures hélicoïdales de la première partie filetée (17) ;
- un circuit d'admission de fluide sous pression comprenant
un canal axial (25) réalisé dans le deuxième arbre de
transmission, qui débouche, d'un côté, dans la chambre de
travail (E1) délimitée par les deux arbres de transmission

- 25 -




(6, 8) et la pièce annulaire (20) et, de l'autre côté, dans
un conduit de distribution, par l'intermédiaire d'un joint
tournant (26) monté en bout du deuxième arbre de transmis-
sion (6).

2. Vibrateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la susdite motorisation comprend un
second moteur (H2) en prise avec le dispositif de transmis-
sion entre le susdit premier moteur (H1) et le susdit dépha-
seur (7).

3. Vibrateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la susdite motorisation comprend un se-
cond moteur hydraulique (H2) en prise avec le dispositif de
transmission entre le déphaseur (7) et le deuxième train de
masselottes.

4. Vibrateur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les susdits moteurs (H1, H2) sont des
moteurs hydrauliques de même cylindrée, de manière à obtenir
des vibrations à moment constant.

5. Vibrateur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les susdits moteurs (H1, H2) sont
hydrauliques et développent une puissance différente, de



-26-



manière à obtenir, dans le déphaseur, une pression propor-
tionnelle à la puissance totale absorbée.
6. Vibrateur selon la revendication 3,
caractérisé en ce qu'il comprend un troisième moteur hydrau-
lique en prise avec le second, ces deux moteurs étant utili-
sables ensemble ou séparément et présentant une cylindrée
totale égale à celle du premier moteur de manière à pouvoir
obtenir selon le cas, des vibrations à moment constant et des
vibrations à puissance constante.
7. Vibrateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les susdits moteurs (H1, H2) et le sus-
dit déphaseur (7) sont montés d'un même côté du susdit vibra-
teur.
8. Vibrateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la susdite pièce annulaire délimite,
entre les deux arbres de transmission (6, 8), une chambre de
travail secondaire (E2) connectée à un circuit d'admission de
fluide hydraulique par l'intermédiaire d'un deuxième canal
axial (28) réalisé dans le deuxième arbre de transmission et
d'un deuxième joint tournant (29) situé à l'opposé du pre-
mier.

-27-






9. Vibrateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la chambre principale (E1) du déphaseur
est reliée à la chambre de refoulement d'un vérin (V) dont la
chambre de travail (E4) est connectée à une première sortie
(S1) d'un distributeur (D1) par l'intermédiaire d'un premier
circuit de retour, la position du vérin (V) repérant l'état
de déphasage du vibrateur.
10. Vibrateur selon la revendication 9,
caractérisé en ce que le premier circuit de retour comprend
un clapet (35) taré à une haute pression (HP1), en ce que la
susdite chambre de travail du vérin (V) est reliée, par ail-
leurs, à la bâche (B) par l'intermédiaire d'un second circuit
de retour comprenant successivement un distributeur (D2) et
un clapet (36) taré à une pression (HP2) supérieure à la
pression (HP1), en ce que le premier distributeur (D1) a deux
entrées ( I1, I2 ) respectivement reliées à la bâche (B) et à
une pompe hydraulique (33) et présente au moins une position
stable de repos dans laquelle il met ses deux entrées (I1,
I2) en communication l'une avec l'autre, tandis qu'il obture
ses deux sorties (S1, S2) et une première position commutée
dans laquelle il connecte sa première sortie (S1) à sa
deuxième entrée (I2), et en ce que le deuxième distributeur
(D2) présente une position stable de repos dans laquelle il
met son entrée (I3) en communication avec sa sortie (S3), et
-28-


une position commutée dans laquelle il isole son entrée (13)
de sa sortie (S3).
11. Vibrateur selon la revendication 9,
caractérisé en ce que le premier distributeur (D1) comprend
une deuxième position commutée dans laquelle il assure la
mise en communication de la pompe hydraulique avec la chambre
secondaire (E2) du déphaseur (7) tandis qu'il met la chambre
de travail (E4) du vérin (V) en communication avec la bâche
(B).
12. Vibrateur selon la revendication 8,
caractérisé en ce que la chambre de travail secondaire (E2)
est connectée au circuit hydraulique (CH) qui alimente les
moteurs (H1, H2) grâce à une liaison incluant une soupape
tarée à une haute pression (HP3) qui correspond à une pres-
sion admissible dans ledit circuit hydraulique (CH).

-29-


Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


~~''7~~~.8
La présente invention concerne un vibrateur à moment variable
utilisable notamment, mais non exclusivement, à
l'enfoncement, dans le sol, d'objets tels que des pieux ou
des palplanches.
D'une façon générale, on. sait que les vibrateurs couramment
utilisés dans ce genre d'application font intervenir au moins
un couple de masselottes rotatives excentrées par rapport à
leur axe d'entraînement et des moyens permettant d'entraîner
en rotation à une même vitesse mais en sens inverse les deux
axes d'entraînement.
Il est clair que grâce à ces dispositions, les forces centri-
fuges engendrées par la rotation des masselottes
s'additionnent dans une direction définissant un axe de tra-
vail et se compensent dans les autres directions pour
s'annuler dans une direction perpendiculaire à l'axe de tra-
vail.
Il s'avère que pour de multiples raisons, il est souhaitable
d'effectuer un réglage de l'amplitude des vibrations engen-
drées par le vibrateur, par exemple pour tenir compte des
caractéristiques mécaniques du sol, et avoir un rendement
optimum.
1

Pour réaliser un tel réglage, la solution qui vient tout
d'abord à l'esprit consiste à faire varier la vitesse de
rotation des masselottes et ce, en utilisant des moyens
d'entraînement à vitesse variable. Toutefois, i1 s'avère que
dans le domaine d'application précédemment évoqué, ces moyens
d'entraînement (en génëral des moteurs hydrauliques) à
vitesse variable sont encombrants, souvent trop coûteux et
même trop fragiles de sorte qu'en pratique, cette solution
n'est pas utilisêe.
Un autre inconvénient des vibrateurs classiques (qui se
retrouve aussi dans les vibrateurs à vitesse réglable)
résulte du fait qu'au démarrage, la vitesse des masselottes
s'accroit progressivement pour atteindre la vitesse nominale
et, qu'en conséquence, au cours de cet accroissement, la
vitesse passe par des valeurs critiques correspondant à des
fréquences de résonnance du système mécanique. I1 se produit
alors des phénomènes transitoires nuisibles pouvant conduire
à de's détériorations des pièces. A l'arrêt, le même phénomène
se produit lors du ralentissement du vibrateur.
Une autre solution, proposée notamment dans le brevet
US 3 664 932, consiste à utiliser une structure comportant au
moins deux trains de masselottes comprenant chacun au moins
un couple de masselottes décentrées tournant en sens inverse,
au moyen d'un train épicycloïdal de type Pecqueur, apte à
2

engendrer un déphasage angulaire entre les deux trains de
masselottes. En fait, cette solution a été écartée en raison
de l'importance de la pignonerie qu'elle fait intervenir et
des inconvénients qui en résultent, tant en ce qui concerne
le coût qu'en ce qui concerne les problèmes d'usure. Elle n'a
donc jamais été mise en application.
D'autres solutions, décrites notamment dans la demande
WO-A-8 907 988 ou méme dans la demande japonaise
~P-A-59 177 427, proposent de coupler des excentriques
coaxiaux au moyen d'une liaison rotative faisant-intervenir
deux éléments rotatifs mobiles axialement l'un par rapport à
l'autre et contre l'action d'un ressort, sous l'effet d'un
fluide sous pression. L'un de ces élêments comprend une gorge
hélicoïdale, tandis que l'autre comprend un doigt engagé dans
la gorge de manière à ce qu'un déplacement axial de l'une des
deux pièces par rapport à l'autre engendre une rotation rela-
tive des deux pièces.
I1 s'avère que cette solution présente un certain nombre
d'inconvénients.
Tout d'abord, le couplage mécanique doigt/gorge utilisé ne
convient pas à la réalisation d'un vibrateur et ce, en raison
des dimensions trës faibles des surfaces de contact entre le
3

cïoigt et la gorge. Pour cette raison, le déphaseur ne résis-
fera pas aux vibrations produites par le vibrateur.
Oet inconvénient est d'autant plus important que le déphaseur
est en prise directe sur les excentriques et a donc à subir
des contraintes importantes (résultant des forces centrifuges
engendrées par les excentriques, qui peuvent dépasser dix
tonnes).
Un autre inconvénient des systèmes connus consiste en ce
qu'ils ne permettent pas d'adapter la puissance vibratoire
transmise à la fois aux conditions de travail de l'outil
auquel on applique les vibrations et aux caractéristiques de
la source de puissance.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de suppri-
mer ces inconvénients.
Pour parvenir â ce résultat, le vibrateur selon l'invention
fait intervenir au moins deux trains de masselottes excen-
triques comprenant chacun au moins deux masselottes excen-
triques montées rotatives autour d'arbres solidaires de deux
pignons respectifs qui engrènent l'un avec l'autre de manière
à tourner en sens inverse l'un par rapport à l'autre.
4


;~~,~~~ ~~.8
Selon l'invention, ce vibrateur est caractérisé en ce qu'il
comprend une motorisation comportant un premier moteur couplé
au premier train de masselottes par l'intermédiaire d'une
première pignonerie, tandis que le deuxième train est couplé
à cette motorisation par l'intermédiaire d'un dispositif de
transmission, distinct de la première pignonerie et incluant
un déphaseur comportant
- un premier arbre de transmission monté rotatif sur une
structure fixe, cet arbre rotatif comportant au moins une
portion se présentant sous la forme d'un manchon cylin-
drique dont l'alésage interne comprend une première surface
d'étanchéité suivie d'une première partie taraudée à den-
tures hélicoïdales ;
- un deuxième arbre de transmission, de forme cylindrique,
monté rotatif coaxialement au premier arbre de transmission
et qui délimite avec celui-ci un espace annulaire, refermé
d'un côté par un fond, ce deuxième arbre de transmission
comprenant successivement une seconde surface d'étanchéité
et une première partie filetée à dentures hélicoidales ;
- une piëce annulaire faisant office de piston axialement
mobile dans ledit espace annulaire, et possédant une face
externe cylindrique comprenant successivement une troisième
surface d'étanchéité apte à coulisser avec ëtanchéité sur
5

ladite première surface d'étanchéité et une deuxième partie
filetée présentant des dentures hélicoidales qui engrènent
avec les dentures de la première partie taraudée, et une
face interne comprenant successivement une quatrième sur-
face d'ëtanchéité apte à coulisser avec ëtanchéité sur
ladite seconde surface d'étanchéité et une deuxième portion
taraudée présentant des dentures hélicoidales qui engrènent
avec les dentures hêlicoïdales de la gremière partie file-
tée ;
- un circuit d'admission de fluide sous pression comprenant
un canal axial réalisé dans le deuxième arbre de transmis-
Sion, qui débouche, d'un côté, dans la chambre de travail
délimitée par les deux arbres de transmission et la pièce
annulaire et, de l'autre côté, dans un conduit de distribu-
fion, par l'intermédiaire d'un joint tournant monté en bout
du deuxième arbre de transmission.
Le dispositif peut en outre comporter en option une chambre
de travail secondaire alimentée en fluide sous pression par
l'intermédiaire d'un deuxième joint tournant.
par ailleurs, 3e circuit d'admission sera conçu de manière à
rendre possible un auto-asservissement du dëphasage et, en
conséquence, de la puissance vibratoire transmise par le
vibrateur.
6

~~''~~51.8
Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à
titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins
annexés dans lesquels
Les figures 1 et 2 sont deux poupes schématiques,
respectivement axiales et transversales, d'un
vibrateur à moment variable selon l'invention
La figure 3 est une coupe axiale schématique d'une
variante d'exécution d'un vibrateur dont la coupe
transversale correspond à celle de la figure 2 ;
La figure 4 est une coupe axiale schématique du
déphaseur utilisé dans le vibrateur représenté
figures 1 à 3 ;
Les figures 5, 6 et 7 montrent un circuit hydrau-
lique utilisable pour l'alimentation ênergëtique et
pour la commande du vibrateur représenté figura 1.
Dans l'exemple représentë sur les figures 1 et 2, le vibra-
teur comprend deux trains 1, 2 de masselottes excentrées mon-
fées rotatives au moyen d'arbres Al, A2. An - A~1. A~2~ Ain
parallèles à un axe transversal X, X' et dont les extrémités
s'engagent dans des paliers portés par deux flasques paral-
7

~~ ; ~~~.8
lèles 8, 4 constituant les deux côtés latéraux d'un boîtier
5.
A chacune des masselottes M, M' est associé un pignon P dis-
posé et dimensionné de manière à ce que les pignons P asso-
ciés à un même train 1, 2 de masselottes M engrènent les uns
avec les autres, par couples successifs.
Sur la figure 2, on a reprêsenté deux trains de masselottes M
comportant chacun un couple d'ensembles masselottes M/pignon
P représenté en traits pleins, l'ensemble représenté partiel-
lement en traits interrompus indiquant le mode d'implantation
d'un autre couple.
L'entraînement en rotation des deux trains de masselottes est
assuré au moyen d'une motorisation, comportant deux moteurs
hydrauliques H1, H2 montés sur le flasque 3 à l'une des
extrémités du boîtier 5.
Ces deux moteurs H1, H2 entraînent deux arbres respectifs
parallëles passant dans des paliers solidaires des flasques
3, 4 et qui portent chacun deux pignons coaxiaux P1, P2 ° P3,
Pq. .
8

~~~~~~8
Les pignons P2 et P4 sont disposés de manière à engrener l'un
avec l'autre de manière à assurer un couplage rigide (sans
glissement) entre les deux moteurs H1, H2.
Le pignon P1 vient engrener avec le pignon P solidaire de la
masselotte M pour effectuer l'entraînement en rotation du
train 2.
Le pignon P3 est disposé de manière à venir engrener avec un
pignon P5 solidaire de l'arbre mené 6 d'un déphaseur 7 à com-
mande hydraulique, du type de celui représenté sur la figure
3. Ce déphaseur 7 comprend, par ailleurs, un arbre menant 8,
coaxial à l'arbre mené 6, qui porte un pignon P6 en prise
avec le pignon solidaire de la masselotte M du train 1.
I1 apparaît clairement que tous les arbres de cette structure
sont paralléles et sont montés sur des paliers solidaires des
deux flasques 3, 4, et que les arbres directement entraînés
par les moteurs Hl, H2 ainsi que les deux arbres coaxiaux 6,
8 du déphaseur 7 sont distincts des arbres sur lesquels sont
montées les masselottes M. De ce fait, les gardes les plus
fragiles et les plus sujettes â l'usure du vibrateur se trou-
vent, en grande partie, isolées des contraintes intenses
exercées au niveau des masselottes M et de leur arbre
d'entraînement A1... An, A'1... A'n.
9


~c~i~~~.~
Il apparaît en outre que la motorisation (moteurs H1, H2)
ainsi que le mécanisme du déphaseur 7 sont regroupés sur le
flasque 3, de sorte que les cinq autres côtés du boîtier 5 du
vibrateur sont dégagés d'appareils encombrants (moteur,
déphaseur) et peuvent constituer des surfaces de travail ou
d'appui du vibrateur.
Tel que représenté sur la figure 4, le déphaseur 7 se compose
d'une structure fixe 9, en partie cylindrique solidaire des
flasques 3, 4.
A l'intérieur de cette structure 9 sont montés rotatifs deux
arbres coaxiaux, à savoir
- un arbre central épaulé (arbre menant 6) qui porte, au
niveau de son extrémité adjacente au flasque 4, le pignon
P5 %
- un arbre tubulaire (arbre mené 8), monté rotatif autour de
l'arbre ëpaulé 6, et qui porte, axialement décalé par rap-
port au pignon, le pignon P6.
Cette structure est agencée de manière à ce que les pignons
P5, P6 ainsi que leurs principales pivoteries soient contenus
dans le boîtier 5 et que, par contre, la partie cylindrique
IO de la structure logeant le déphaseur 7, passe au travers

~J ~ .,d.
ô~:~''i"~ rw f
c!u flasque 3 et ressorte à l'extérieur, parallèlement aux
moteurs H1, H2.
Au niveau de cette partie cylindrique 10, l'arbre tubulaire 8
comprend une surface intérieure cylindrique présentant suc-
cessivement une partie lisse 11 et une partie taraudée à den-
tures hélicoidales 12.
Cette surface intérieure cylindrique délimite, avec une sur-
face cylindrique de l'arbre épaulé 6, un espace annulaire 13
refermé, d'un côté, par un palier à billes Z4 assurant le
montage rotatif et étanche de l' un des deux arbres 6, 8 par
rapport à l' autre et, de l' autre côté, par un fond 15 soli-
daire de l'arbre 8 et au travers duquel passe l'arbre 6, avec
étanchéité.
La surface cylindrique de l'arbre 6 comprend successivement
une partie lisse 16 et une partie filetëe 17 à dentures héli-
coïdales.
A l'intérieur de l'espace annulaire 13 est disposé un piston
annulaire 20 comprenant
- une surface extérieure cylindrique comportant une partie
lisse 21 qui coulisse avec étanchéité sur la partie lisse
11

11 et une partie filetée 22 qui engrène sur la partie
taraudée 12 ;
- une surface intérieure cylindrique comportant une partie
lisse 23 qui coulisse avec étanchéité sur la partie lisse
de l'arbre 6 et une partie taraudée 24 dont les dentures
hêlicoïdales sont en prïse sur les dentures de la partie
filetëe 17.
L'espace E1 compris entre le piston 20, le fond 15 et les
deux arbres 6, 8, constitue une première chambre de travail
(chambre de travail principale) dans laquelle un fluide
hydraulique peut être admis grâce â un canal axial 25 réalisé
dans l'arbre 6.
Ge canal axial 25 débouche dans un joint tournant 26 prévu en
bout de l'arbre 6 et dont la partie fixe est solidaire da la
structure 9. Gette partie fixe comprend un manchon de raccord
27 sur lequel peut venir se connecter le conduit d'un circuit
hydraulique.
ne mëme, l'espace E2 compris entre le piston 20, le palier 14
et les deux arbres 6, 8, constitue une deuxième chambre de
travail dans laquelle du fluide hydraulique peut être admis
grâce à un canal axial 28 réalisé dans l'arbre 6.
12

;~C!'~~5~~..8
Ge canal débouche dans un joint tournant 29 prévu en bout de
l' arbre 6 et dont la partie fixe est solidaire de la struc-
ture 9.
Le fonctionnement de ce déphaseur est alors le suivant
En l'absence de pression à l'intérieur des chambres de tra-
vail E1 et E2, le couple d'entraînement en rotation du train
1 de masselottes M provoque un double phénomène de vissage
entre le piston 20 et les arbres 6, 8. Ce vissage provoque
alors un déplacement axial du piston 20 jusqu'à ce qu'il
vienne en butée fin de course contre le fond 15.
Dans cette position, les masselottes M des deux trains de
masselottes 1, 2 tournent en opposition de phase et leur
moment résultant est nul.
Lorsque du fluide sous pression est injecté dans la chambre
de travail E1, ce piston 20 est soumis à un effort axial qui
tend à le déplacer à l'opposé du fond 15 et donc à engendrer
une double rotation relative entre les deux arbres 6, 8 et
ce, grâce à l'action conjuguée des filetages 17, 22 sur les
taraudages 12, 24. Bien entendu, ces derniers sont conçus de
manière à entraîner une double rotation relative des arbres
6, 8 pouvant atteindre 180° (remise en phase des masselottes
M).
13

~~~~~~8
7:1 est clair que cette rotation relative n'intervient que
dans la mesure où l'incrément de couple moteur résultant de
l'admission du fluide sous pression dans la chambre El
devient supérieur au couple résistant que l'objet soumis aux
vibrations oppose au vibrateur (résistance au fonçage).
Un avantage du vibrateur précédemment décrit consiste en ce
qu'il permet de s'affranchir des phénomènes transitoires qui
se produisent au démarrage ou lors du retour à l'arrêt.
Dans ce cas, préalablement à la période d'accélération ou de
décélération, au cours de laquelle les vibrateurs classiques
balayent une large gamme de fréquences de vibrations, on êta-
blit une pression dans la chambre de travail E2 de manière à
amener les deux trains de masselottes en opposition de phase,
de sorte que pendant cette période, le vibrateur n'engendre
pratiquement plus de vibrations. Une fois la vitesse nominale
atteinte ou l'arrêt atteint, on relâche la pression dans la
chambre E2 de manière à ce que les deux trains 1, 2 de masse-
lottes M puissent se remettre en phase sous l'effet de la
pression êtablie dans la chambre de travail El et, qu'en
conséquence, le vibrateur engendre des vibrations selon l'axe
de travail.
1~

~~'~~~~8
Un avantage important de la structure précédemment décrite
consiste en ce qu' elle ne se limite pas à ce type de fonc-
tionnement tout ou rien.
Elle permet, à condition d'utiliser un circuit d'admission
approprié en fluide sous pression dans la chambre E1,
d'obtenir un processus d'auto-asservissement permettant
d'optimaliser l'efficacité du vibrateur et ce, grâce à une
auto-adaptation de l'amplitude des vibrations.
Ce résultat peut être obtenu simplement en établissant dans
la chambre E1, lors du fonctionnement normal du vibrateur,
une pression apte à engendrer un rephasage qui varie automa-
tiquement en fonction du comportement de l'objet soumis aux
vibrations.
Ainsi, lorsque cet objet consiste en un pieu que l'on désire
enfoncer, au fur et à mesure de son enfoncement, la puissance
dissipée dans le sol par frottement s'accroît et le couple
résistant, en s'amplifiant, finit par dépasser le couple
transitant.
Ce dépassement provoque donc un actionnement du déphaseur 7
dans le sens du rephasage des masselottes M. L'inertie totale
de ces dernières et, en conséquence, l'amplitude des vibra-
taons se trouvent réduites, ce qui entraîne une rêduction de

~~~~~~8
l'amplitude des déplacements du pieu ainsi qu'une diminution
des frottements dans le sol, et donc la possibilité de pour-
suivre l'enfoncement.
Grâce à la limitation de puissance de transit précédemment
évoquée, ce processus d'auto-asservissement permet de réduire
les risques de destruction ou de détérioration des objets
soumis aux vibrations. En outre, il évite d'étouffer le
moteur thermique utilisé dans la centrale hydraulique en sol
licitant une puissance excessive du moteur.
Bien entendu, un processus inverse se produirait en présence
d'une diminution de la puissance dissipée dans 1e sol.
Avantageusement, la chambre secondaire E2 du déphaseur pourra
être connectée au circuit hydraulique alimentant les moteurs
H1, H2 (représenté par le bloc CH sur les figures 5 à 7), par
l'intermédiaire d'une liaison comprenant une soupape haute
pression HP3 tarëe à la valeur maximale admissible du circuit
hydraulique alimentant les moteurs. Dans ce cas, lorsque la
pression dans le circuit hydraulique CH s'élève au-dessus de
la pression HP3, par exemple par suite d'une augmentation du
couple résistant, la soupape HPH s'ouvre, de sorte que le
fluide hydraulique sous pression est injecté dans la chambre
secondaire EZ du déphaseur. Cette injection de fluide pro-
voque donc un actionnement du déphaseur dans le sens du
16

~~~"'~~~'~.8
rephasage jusqu'à ce que la pression du fluide hydraulique
clans le circuit CH s'abaisse au-dessous de la pression HP3.
Dans le mode d°exécution représenté sur la figure 3, les
positions respectives des deux moteurs et du déphaseur ont
été modifiées de la façon suivante
- 1e déphaseur occupe la place du moteur H2 et engrène grâce
au pignon, avec le pignon associë au moteur H2 ;
- le moteur H2 occupe la place du déphaseur et èntraîne un
premier pignon P°5 qui engrène avec le pignon P'3 du dëpha-
leur et un pignon P'6 servant à l'entraînement en rotation
du train 1 de masselottes.
L'utilisation de deux moteurs H1, H2, de puissance significa-
tivement différente, entraîne le transit dans le déphaseur de
la demi-différence des puissances instantanées de chaque
moteur et, par conséquent, une pression dans le déphaseur qui
est proportionnelle à la puissance totale absorbée par la
machine. Le choix d'un seuil pour cette pression permet de
fixer la puissance maximale délivrée par la machine à.
l'ensemble sol-profilé en cours de fonçage. On a ainsi un
mode de pilotage de la machine avec priorité au choix de la
puissance. Un cas particulier de ce choix est celui de la
puissance maximale disponible au groupe moto-hydraulique.
17

~~~~~~.s
L'emploi de deux moteurs strictement identiques et alimentés
en parallèle, aboutit à l'absence de couple significatif sur
le déphaseur.
Dans ces conditions, quelle que soit la puissance appelée, la
position du déphaseur reste inchangée en l'absence de pres-
sion particulière dans ses chambres de travail. Le choix du
moment initial se maintiendra au cours du fonçage. On obtient
donc une machine qui fonce à moment fixe (priorité au choix
du moment).
Bien entendu, dans l'exemple précédemment décrit, le moteur
H2 pourrait être remplacé par deux moteurs ayant une cylin-
drée totale égale à celle du moteur H1. Une telle disposition
permet en alimentant, soit l'un des deux moteurs, soit les
deux, d'effectuer un choix entre les deux modes de fonction-
nement puissance prioritaire/moment prioritaire.
L'emploi de plusieurs moteurs hydrauliques pour entraîner le
vibrateur en rotation présente en outre l'avantage de per-
mettre d'obtenir une variation de fréquence des vibrations,
et ce, sans avoir à utiliser une pompe hydraulique à débit
variable.
18


Cette variation de fréquence peut être en effet obtenue en
n'alimentant qu'un nombre déterminé ou la totalité des
moteurs hydrauliques, ëtant entendu que la fréquence obtenue
est imposée par le rapport entre le débit de la pompe hydrau-
lique à débit constant et la somme des cylindrées des
moteurs.
La commande du déphaseur 7 représenté figure 4 peut être
avantageusement assurée à l'aide du circuit hydraulique
reprësenté sur les figures 5 à 7.
Sur ces figures, le déphaseur 7 a étë reprësenté schématique-
ment sous la forme d' un vérin à double effet comprenant une
chambre principale E1 et une chambre secondaire E2, ce vérin
étant rappelê en position de repos par un ressort de rappel
qui simule la résistance au fonçage.
La chambre principale E1 est reliée à la chambre de refoule-
ment E3 d'un deuxième vérin V dont la chambre de travail E4
est connectée à une première sortie S1 d'un distributeur D1.
La chambre secondaire E2 du déphaseur est, quant à elle,
reliêe à la deuxième sortie S2 du distributeur D1 et à une
bâche B par l'intermédiaire d'un clapet taré à une relative-
ment basse pression BP1 (ici 20 b).
19

2~'! ~~..'~~ . '
Les deux entrées Il, I2 du distributeur D1 sont respective-
ment reliées à la bàche B et à la sortie d'une pompe hydrau-
ligue 33 équipée d'un régulateur à débit constant 34. La pre-
mière sortie Sl de ce distributeur Dl est en outre reliée à
la bàche B, d'une part, par l'intermédiaire d'un premier cir-
cuit de retour comprenant un clapet 35 taré à haute pression
HP1 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un second circuit
de retour comprenant successivement un distributeur D2 et un
clapet 36 taré à haute pression HP2 (avec HP2 > HPl).
Le premier distributeur D1 a trois positions, à savoir
- une position stable de repos, dans laquelle il met ses deux
entrées Il, I2 en communication l'une avec l'autre, ce qui
a pour effet de renvoyer à la bâche B la totalité du fluide
débité par la pompe 33 ; les deux sorties Sl, S2 du distri-
buteur D1 sont alors obturées (figure 7) ;
- une première position instable, dite de commutation
directe, obtenue en exerçant un appui sur un bouton Bl,
position dans laquelle il connecta la première entrée I1 à
sa première sortie S1 et sa deuxième entrée I2 à sa
deuxiême sortie S2 (figure 5) ;
- une deuxième position instable, obtenus en exerçant un
appui sur un bouton B2, dite de commutation inversée, dans

~c~~~~~.s
laquelle il connecte sa première entrée I1 à sa deuxième
sortie Sz et sa deuxième entrée I2 à sa première sortie S1
(figure 6).
Le second distributeur D2 a ici la fonction d'une vanne
actionnée par un poussoïr B3, contre l'action d'un ressort.
I1 a deux positions, à savoir
- une position stable de repos, dans laquelle il connecte son
entrée I3 à sa sortie S3 (figures 5 et 7) ;
- une position instable commutêe, obtenue par appui sur le
poussoir B3, dans laquelle son entrée I3 est isolée de sa
sortie S3 (figure 6).
Le fonctionnement du circuit hydraulique précédemment décrit
est alors le suivant
Lorsque les distributeurs D1 et D2 sont au repos (figure 7),
la chambre de travail E4 est soumise à la pression HP1 impo-
sée par le clapet tarê 35 dont la valeur est inférieure à
celle HP2 du clapet taré 36.
Le déphaseur 7 est soumis à une pression correspondant à la
pression HP1 (au rapport des surfaces des pistons près),
z1

Cette pression servant à équilibrer l'effort résistant exercé
sur le déphaseur 7.
La position du piston 40 du vérin V est l' image de la posi-
fion du piston 20 du déphaseur 7, de sorte qu'en repérant la
position de la tige du vérin V, l'opérateur dispose de la
valeur du déphasage éngendrë par le déphaseur 7.
Pour les raisons précêdemment mentionnées, cette valeur de
déphasage (et donc la position du piston 40) n'est pas
constante mais est variable en fonction du comportement de
l'objet soumis aux vibrations.
Lorsque le distributeur D1 occupe sa position de commutation
inversée et que le distributeur D2 est actionné ( figure 6 ) ,
la chambre E4 du vêrin V est soumise à la pression du fluide
injecté par la pompe 33, qui s'établit à la valeur de seuil
HP2 du clapet taré 36. Du fait qu'elle est supërieure à la
pression qui s'exerce dans la chambre E3 (qui correspond à
l'effort résistant que subit le dëphaseur 7), cette pression
HP2 provoque un déplacement des pistons 20 et 40 et, en
conséquence, un rephasage du dëphaseur 7. Lorsque ce repha-
sage atteint la valeur souhaitée, l'opérateur interrompt son
action sur les distributeurs Dl, D2 et le circuit retourne à
l'état précédemment décrit.
22

~~!'~~~~.8
Lorsque le distributeur D2 est au repos et que le distribu-
Leur D1 occupe sa position de commutation directe (figure 5),
la chambre de travail E4 du vérin V est mise en communication
avec la bâche B, tandis que le fluide injecté par la pompe 33
est envoyé à la chambre E2 du déphaseur.
Sous l'effet de la pression hydraulique qui s'exerce dans
cette chambre (pression BP1), les pistons 20 et 40 sont
déglacés d'une façon telle que la chambre de refoulement E3
se remplit, tandis que les chambres de travail El et E4 se
vident. On obtient donc un déphasage du déphaseur 7.
Pour les raisons précédemment évoquées, la sécurité du vibra-
teur est renforcée grâce au fait que la chambre E2 du dépha-
seur 7 est connectée au circuit hydraulique qui alimente les
moteurs H1, H2 grâce à une liaison incluant une soupape tarée
à une haute pression HP3 et un limiteur de débit. Grâce à
cette disposition, toute élévation excessive de pression dans
le circuit hydraulique CH engendrera un rephasage du dépha
leur 7 et une limitation de l'amplitude des vibrations.
23

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2003-01-14
(22) Filed 1992-07-09
(41) Open to Public Inspection 1993-01-16
Examination Requested 1999-07-08
(45) Issued 2003-01-14
Expired 2012-07-09

Abandonment History

There is no abandonment history.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $0.00 1992-07-09
Registration of a document - section 124 $0.00 1993-02-12
Maintenance Fee - Application - New Act 2 1994-07-11 $50.00 1994-06-01
Maintenance Fee - Application - New Act 3 1995-07-10 $50.00 1995-06-05
Maintenance Fee - Application - New Act 4 1996-07-09 $50.00 1996-07-04
Maintenance Fee - Application - New Act 5 1997-07-09 $75.00 1997-06-24
Maintenance Fee - Application - New Act 6 1998-07-09 $75.00 1998-07-02
Maintenance Fee - Application - New Act 7 1999-07-09 $75.00 1999-07-05
Request for Examination $200.00 1999-07-08
Maintenance Fee - Application - New Act 8 2000-07-10 $75.00 2000-07-06
Maintenance Fee - Application - New Act 9 2001-07-09 $75.00 2001-06-26
Maintenance Fee - Application - New Act 10 2002-07-09 $200.00 2002-07-02
Final Fee $300.00 2002-10-28
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2003-07-09 $200.00 2003-06-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2004-07-09 $250.00 2004-06-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 13 2005-07-11 $250.00 2005-06-07
Maintenance Fee - Patent - New Act 14 2006-07-10 $250.00 2006-06-08
Expired 2019 - Corrective payment/Section 78.6 $875.00 2007-01-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 15 2007-07-09 $450.00 2007-05-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 16 2008-07-09 $450.00 2008-06-11
Maintenance Fee - Patent - New Act 17 2009-07-09 $450.00 2009-06-15
Maintenance Fee - Patent - New Act 18 2010-07-09 $450.00 2010-06-07
Maintenance Fee - Patent - New Act 19 2011-07-11 $450.00 2011-06-22
Owners on Record

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PROCEDES TECHNIQUES DE CONSTRUCTION
Past Owners on Record
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Cover Page 2002-12-10 1 52
Cover Page 1994-03-05 1 20
Abstract 1994-03-05 1 24
Representative Drawing 2002-06-17 1 19
Drawings 1994-03-05 4 126
Claims 1994-03-05 6 171
Description 1994-03-05 23 666
Representative Drawing 1998-09-04 1 49
Prosecution-Amendment 1999-10-05 2 60
Assignment 1992-07-09 5 189
Prosecution-Amendment 1999-07-08 1 52
Fees 2003-06-16 1 31
Correspondence 2002-10-28 1 38
Fees 2000-07-06 1 45
Fees 2005-06-07 1 31
Fees 1998-07-02 1 44
Fees 1999-07-05 1 40
Fees 2002-07-02 1 46
Fees 2001-06-26 1 34
Fees 1997-06-24 1 39
Fees 2004-06-23 1 39
Fees 2006-06-08 1 33
Prosecution-Amendment 2007-01-22 2 48
Correspondence 2007-02-05 1 15
Fees 2007-05-23 1 29
Fees 2008-06-11 1 35
Fees 2009-06-15 1 36
Fees 2010-06-07 1 35
Fees 1996-07-04 1 38
Fees 1995-06-05 1 48
Fees 1994-06-01 1 47