FR2600373A1 - Procede et appareil pour creuser le sol et analogue, utilisant un gaz envoye a une vitesse supersonique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL POUR CREUSER LE SOL ET ANALOGUE, UTILISANT UN GAZ ENVOYE A UNE VITESSE SUPERSONIQUE. L'APPAREIL 2 COMPREND DES MOYENS EN FORME DE CONDUIT TUBULAIRE 6 APTES A COMMUNIQUER AVEC UN RESERVOIR DE GAZ COMPRIME, DES MOYENS EN FORME DE SOUPAPE 4 COMPORTANT UNE DETENTE D'ACTIONNEMENT 12, SITUES ENTRE LE RESERVOIR ET LES MOYENS EN FORME DE CONDUIT POUR REGLER L'ECOULEMENT DE GAZ DEPUIS LE RESERVOIR JUSQU'AUX MOYENS EN FORME DE BUSE 50, DANS LESQUELS LE RAPPORT DE LA SURFACE DE LA SECTION DE SORTIE A LA SURFACE DE LA SECTION EN FORME DE COL EST SUPERIEUR A 1 AFIN DE PRODUIRE UN JET DE GAZ DONT LA VITESSE EST SUPERIEURE A MACH1. APPLICATION NOTAMMENT AU CREUSEMENT DE TROUS DANS LE SOL AUTOUR DE CONDUITS D'ALIMENTATION EN GAZ ETOU ELECTRICITE OU AU NETTOYAGE DE SURFACES AU SOL.

Description

i La présente invention concerne d'une manière générale le creusement du

sol et d'autres matériaux granulaires moyennant l'utilisation d'un écoulement de gaz à grande vitesse. Plus particulièrement la présente invention concerne un pro5 cédé et un appareil utilisant un écoulement de gaz, de préférence de l'air, envoyé a une vitesse supersonique pour creuser dans des matériaux granulaires comme par exemple le sol autour d'objets ensevelis. La présente invention est particulièrement appropriée pour creuser à proximité directe et en contact avec 10 des lignes ou des conduites souterraines de transport d'énergie ou analogues, là o des techniques classiques de creusement mécaniques et manuelles pourraient entraîner un endommagement des canalisations, fils ou câbles ensevelis et dans certains

cas créer des risques d'explosions.

Jusqu'alors, lorsqu'il fallait creuser à proximité directe de conduites de gaz, de câbles d'alimentation en énergie et de câbles de télévision, de lignes téléphoniques et analogues, il était nécessaire de se passer de l'utilisation des équipements mécanisés usuels comme par exemple des pelles 20 mécaniques ou des pelles rétrocaveuses et d'utiliser des outils manuels de- creusement comme par exemple des pioches et des pelles pour effectuer le travail. Le creusement manuel non seulement entraîne un réduction extrême de la vitesse de retrait des matériaux, mais ne résoud également pas complète25 ment le problème résidant dans des chocs ou des heurts appliqués à des lignes et canalisations ensevelies de transmission d'alimentation en énergie et d'une rupture de telles lignes et canalisations. De telles mésaventures entraînent une altération éventuellement coûteuses des caractéristiques de tel30 les lignes et canalisations et des interruptions gênantes de service. En outre dans le cas de conduites de gaz naturel, il existe également une menace permanente de blessures corporelles des ouvriers, par suite de risques d'explosion créés par l'utilisation d'outils manuels sur et autour des canalisations 35 en fonte. Dans un tel contexte, des étincelles provoquées par le choc d'outils de creusement en acier avec une canalisation ou un pierre peut entraîner une explosion du gaz dans le cas de la présence d'une fuite. En vue d'éliminer les vitesses réduites de creusement permises par les outils manuels, des ten5 tatives ont été effectuées en vue d'introduire différents systèmes d'assistance mécanisée pour le creusement, comme par exemple des grattoirs, des brosses mécaniques, des systèmes de projection de fluideset analogues afin de réduire ou d'éliminer complètement le travail manuel. Ces dispositifs se sont 10 avérés avoir un succès limité sur le terrain et, au mieux; fournissent une solution marginale aux problèmes. En cours de fonctionnement, les mécanismes de nettoyage s'émoussent et s'usent,

ce qui requiert une maintenance et un remplacement fréquents.

Habituellement le sol adhère au mécanisme de nettoyage, ce qui 15 réduit son efficacité; les brosses s'encrassent et il se forme des agglutinations sur les grattoirs. En outre le mécanisme de nettoyage lui- même peut endommager la surface de l'objet qui est nettoyé et un grattoir ou une binette peut entamer ou détruire une canalisation ou une vanne, si le mécanis20 me commandant ce dispositif est inapproprié ou est réglé d'une manière incorrecte. Dans le cas de projections hydrauliques d'un liquide, -tel que de l'eau-, les inconvénients sont également manifestes. Habituellement une quantité importante d'alimentation en eau est requise, ce qui pose un problème d'évacua25 tion sur le lieu de travail. En outre les éclaboussures dues

au jet de projection de l'eau doivent être collectées et' recouvrent d'une manière générale l'équipement situé alentour, avec une couche de boue. Dans le cas d'utilisations par temps froid, il faut mélanger à l'eau un antigel ou il faut utili30 ser un autre fluide pour éliminer les problèmes de gel.

La présente invention résoud bon nombres de problèmes rencontrés jusqu'alors lors du creusement effectué autour de lignes, canalisations, conduites ensevelies d'alimentation ou de transport d'énergie et analogues, ou bien pour le creu35 sement effectué au voisinage d'objets ou de structures fra-

giles ou en contact avec de tels objets ou structures, commee par exemple des fondations de bâtiments, qui peuvent être endommagées par l'appareillage mécanisé de creusement.

La présente invention concerne un procédé et un 5 appareil pour creuser en contact avec et autour de ces composants relativemeent fragiles, et qui utilisent un écoulement de gaz en forme de jet, de préférence de l'air, à des vitesses d'écoulement supersoniques de manière a fournir une technique rapide, efficace et sûre pour ce travail, qui jusqu'alors 10 était fastidieux. La présente invention convient pour être

utilisée sous la forme d'un outil tenu à la main ou bien peut être montée sur un châssis d'un machine excavatrice ou bien être utilisée en liaison avec un robot excavateur automatisé.

Selon l'invention on utilise un jet d'air à vitesse supersoni15 que, qui crée des fissures et des cavités lorsqu'il est dirigé vers une masse de sol ou de terre ou vers une masse d'un matériau granulaire analogue. L'écoulement d'air circulant à grande vitesse et contactant le matériau est instantanément piégé ou retenu dans ces cavités du sol, ce qui entraine une 20 rapide rupture des sites locaux sous l'effet de la quantité

élevée d'énergie cinétique, qui est produite par la libération rapide de l'air à haute pression piégé dans les cavités et les fissures et qui se détend. L'air retenu ou piégé doit se détendre et, ce faisant, entraîne une rupture du sol sous con25 trainte, suivant la direction de résistance la plus faible.

La présente invention fournit un dispositif permettant de creuser de façon sûre dans le sol à proximité directe de canalisations de gaz, de conduites d'eau, de canalisations d'égouts, de câbles souterrainsd'alimentation en éner30 gie, de lignes téléphoniques souterraines et analogues, ce dispositif étant très sélectif dans son action d'attaque. L'écoulement d'air à vitesse supersonique fourni conformément à l'invention a une action extrêmement agressive vis-à-vis du sol, tout en étant absolument inoffensif vis-à-vis d'objets ense-

velis, y compris des objets d'une nature très fragile comme par exemple des câbles de télévision ou des câbles téléphoniques souterrains.

L'invention permet d'obtenir une productivité net5 tement plus élevée que dans le cas des procédés manuels, et ce réellement sans aucune probabilité d'une destruction accidentelle, même dans des cas o le jet à vitesse supersonique est dirigé contre les objets ensevelis. La présente invention délivre un jet d'air à vitesse supersonique compris de préfé10 rence entre 1,5 et 3 fois la vitesse du son ou plus, en fonction des pressions de fonctionnement et de diamètres de buses utilisés. Les impacts du jet sur les surfaces pénètrent dans la masse du sol et la rompent tout en étant déviés par des surface imperméables comme par exemple une canalisation en ma15 tière plastique ou en fer ou un câble ou une canalisation électrique. C'est pourquoi la présente invention est utile non seulement pour des opérations de creusement, mais également pour

des opérations de nettoyage.

En outre la présente invention fournit un dispo20 sitif de creusement ou de nettoyage, qui est d'un fonctionnement simple et d'une utilisation sûre et qui peut fonctionner avec des compresseurs standards du commerce. Le dispositif conforme à la présente invention fournit un écoulement de gaz circulant à grande vitesse, qui est apte à pénétrer et à fragmen25 ter une gamme étendue de type de sols,allant de sols très durs et cassants, tels que de l'argile cuite sèche, à des sols qui sont très caoutchouteux ou collants. Le dispositif fournit un jet à vitesse supersonique, qui est efficace à des distances pratiques importantes de la buse, ce qui en rend le fonction30 nement aisé lorsque le dispositif est réalisé sous la forme

d'un dispositif tenu à la main.

La forme de réalisation, actionnée manuellement, de la présente invention comporte un mécanisme unique à soupape à détente, présentant un faible couple et qui utilise 35 le gaz à haute pression d'un réservoir en tant que moyen de commande pour assister l'ouverture de la soupape vers la canalisation d'alimentation à haute pression. Le corps et les capots de la soupape fournissent un enveloppement étanche visà-vis de la poussière, de la boue et de l'eau ou vris-à-vis d'autres environnements hostiles, ce qui rend le dispositif approprié pour l'utilisation exigente qui en est faite sur le terrain. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, on peut introduire de faibles quantités d'eau O10 liquide ou de CO2 gazeux dans le dispositif de manière à produire un écoulement entraîné de particules solides à l'intérieur de l'écoulement d'air à vitesse supersonique afin de conférer au jet d'air circulant à grande vitesse une action de nettoyage par abrasion. De cette manière on obtient les avan15 tages des abrasifs sans les problèmes associés de l'usure par frottement dans un tuyau et sans le problème de la pollution

liée à l'abrasif.

La présente invention fournit également un dispositif qui est apte à produire des écoulements de gaz à vites20 se supersonique, présentant différentes formes en coupe transversale, en fonction de la forme de la buse utilisée. Il est préférable d'utiliser des buses circulaires ou carrées dans des applications de creusement, tandis qu'une buse rectangulaire mince en forme de couteau est particulièrement appro25 priée pour les opérations de nettoyage, comme par exemple pour le nettoyage de substances agglutinées provenant de convoyeurs

à bande véhiculant des matériaux en vrac.

Le procédé et le dispoDsitif conformes à la présente invention fournissent ces avantages et des caractéristiques 30 souhaitables moyennant l'utilisation d'un réservoir de gaz comprimé, de préférence de l'air, maintenu à une pression d'environ 558-69103 Pa,dont le débit est réglé à l'aide de moyens appropriés en forme de soupape, le gaz étant envoyé à un tube du dispositif, qui comporte une buse convergente/diver35 gente située au niveau de l'extrémité du perçage du tube. La buse peut posséder une section transversale circulaire ou une section transversale carrée ou rectangulaire, en fonction de la forme du jet d'air désiré. La configuration convergente/divergente de la buse est critique pour la création du jet d'air 5 & vitesse supersonique conformément aux principes connus de la mécanique des fluides. Dans des buses de ce type, les conditions limites concernant la pression d'alimentation et de la pression ambiante ou atmosphérique produisent une condition d'écoulement sonique étranglé au niveau du col de la bu10 se et un écoulement à vitesse supersonique dans la section divergente. La section divergente est aplatie de telle sorte que l'air subit une accélération uniforme, sans ondes de choc, ce qui permet d'obtenir une vitesse maximum et un nombre de Mach maximum au niveau de la sortie de la buse. L'état d'écoule15 ment étranglé est un phénomène connu, qui se produit lorsque le débit d'écoulement de la masse fluide atteint une valeur maximale pour une surface de col donnée de la buse, dans des conditions amont données de température et de pression. Le débit d'écoulement au niveau de la sortie de la buse -conver20 gente/divergente peut par conséquent être réduit grâce à un

réglage strict du rapport entre les surfaces de la zone du col et de la zone de sortie de la buse, ainsi que le rapport entre la pression de l'air présente dans le réservoir et la pression ambiante, normalement la pression atmosphérique.

Conformément à la présente invention, pour effectuer un creusement dans la plupart des sols, allant de l'argile humide jusqu'au sable en passant par l'argile sèche, il est nécessaire de disposer d'une vitesse d'écoulement du gaz supérieure à la vitesse du son et, plus particulièrement, une vitesse égale au moins à Mach 2 est préférable étant donné qu'avec une telle vitesse on dispose d'un outil de creusement plus efficace. Une buse servant à produire une vitesse de sortie égale à Mach 2 utilise un rapport de 1:1,685 entre

la surface de sortie et la surface au niveau du col, et un rap35 port d'environ 7,8:1 entre la pression du réservoir et la pres-

sion ambiante. Ainsi on peut obtenir une vitesse de sortie correspondant à Mach 2 en utilisant un compresseur classique, qui est apte habituellement à fournir une pression comprise entre

,8 et 69.103 Pa, et ce pour un débit suffisant égal par exem5 ple à 212 m3/h.

Dans la forme de réalisation, actionnée manuellement, de la présente invention, une soupape actionnée par une détente, qui normalement est sollicitée par un ressort dans une position fermée ou non active, est prévue de manière à pi10 loter l'écoulement de l'air à haute pression du réservoir entourant la soupape de manière à permettre de vaincre plus facilement la force de l'air comprimé du réservoir, qui maintient normalement la soupape dans la position fermée. L'élément de soupape comporte une tige de soupape disposée à l'in15 térieur du perçage d'un corps ou d'un boîtier de soupape comportant une tête de soupape disposée de manière à contacter de façon étanche un siège de soupape au niveau d'une entrée d'admission qui est en communication avec l'air comprimé introduit. La soupape comporte également une seconde extrémité 20 portant un piston possédant un diamètre supérieur à la tête de soupape. Un perçage de dérivation de l'admission de l'air est ménagé à l'intérieur du corps de soupape de l'élément en forme de poignée et communique, au niveau d'une premieère extrémité, avec le canal d'air comprimé situé en amont de la 25 tête de soupape et, au niveau de sa seconde extrémité, avec un espace intérieur du carter de soupape voisin du piston. Dans

un espace situé entre les première et seconde extrémités du perçage d'admission de l'air se trouve disposée une tige rotative formant détente, qui possède un perçage diamétral, qui 30 communique avec le perçage d'admission d'air mentionné précédemment lorsque l'on fait pivoter la tige de détente en l'amenant dans une position de déclenchement ou position active.

Dans la position active, l'air comprimé délivré par l'admission est envoyé à l'espace adjacent au piston de gros diamè35 tre, ce qui provoque un écartement immédiat du siège de sou-

pape, permettant à l'air comprimé provenant du réservoir de traverser le corps de soupape en pénétrant dans le perçage du tube et d'aboutir par conséquent à la buse convergente/divergente. Le mécanisme en forme de détente est sollicité par un 5 ressort de manière à revenir dans la position fermée lorsque l'opérateur relâche son action sur ce mécanisme. La tige de la détente est également munie d'un orifice d'aération qui communique avec le perçage d'admission de l'air, sur le côté de ce dernier tourné vers le piston, en permettant l'aération du 10 perçage de dérivation lorsque la détente revient dans sa position initiale. En outre un manomètre mesurant la pression de l'air est également prévu de préférence sur le dispositif de creusement de manière à garantir que la pression correcte de l'air de service est maintenue. Le dispositif est égale15 ment constitué de préférence en un matériau non corrosif et non ferreux de sorte que ce dispositif est résistant à la rouille et ne produit également aucune étincelle, ce qui le rend approprié pour être utilisé dans les zones soumises à des risques d'explosion. Le tube peut être également muni d'un orga20 ne allongé en forme de pic, faisant saillie vers l'extérieur au-delà de la buse, afin de permettre à l'opérateur de dégager des blocs résistants de matériaux pendant l'opération de creusement. Le tube du dispositif peut soit être un élément rectiligne de canalisation, soit être équipé d'une sec25 tion de sortie courbe pour des applications, dans lesquelles

le point de creusement est difficile à atteindre.

Outre le fait de s'appliquer au creusement rapide et sûr autour de différentes canalisations d'alimentation ou de transport en énergie, la présente invention s'applique éga30 lement au creusement de tranchées, au nettoyage de silos et de goulottes obstrués, à des creusements dans des trottoirs et des chaussées; au creusement sous des fondations pour la mise en place d'un soutènement, pour le nettoyage de nids de poules sur les routes avant leur bouchage, et pour le creuse35 ment de trous pour des poteaux dans des terrains difficiles

et analogues.

En bref, conformément au procédé selon la présente invention, il est prévu un réservoir de gaz comprimé, de préférence de l'air, qui délivre ce dernier une pression égale au moins à environ 558. 103 Pa. Le débit d'air comprimé est réglé et l'écoulement de l'air est dirigé dans des moyens appropriés en forme de conduit ou de perçage en direction d'une buse convergente/divergente disposée au niveau de l'extrémité de refoulement du conduit ou duperçagLa buse conver10 gente/divergente possède une section de col limitée et une section divergente qui se termine par une section de sortie. Le rapport entre la surface en coupe transversale de la section de sortie et la surface en coupe transversale de la section du col de la buse est supérieur à 1 et de préférence est supé15 rieur à environ 1,2, tandis que le rapport de la pression du réservoir à la pression de sortie est supérieur à environ 1,9 et est de préférence supérieur à environ 3,7, ce qui a pour effet de fournir à la sortie de la buse un jet d'air possédant une vitesse isentropique calculée supérieure à Mach 1 20 et de préférence supérieure à Mach 1,5. Le jet d'air à vitesse supersonique est dirigé vers une masse de sol ou analogue, auquel cas le jet pénètre dans cette masse, y est retenu, puis se détend et provoque une rupture du matériau. On peut introduire de l'eau à l'état liquide ou du CO2 gazeux dans l'écou25 lement d'air en amont de la buse afin de produire des particules de glace ou des particules de CO2 solides entraînées dans le jet d'air à vitesse supersonique, sous l'effet de la chute rapide de température intervenant lorsque ces matériaux

traversent la buse.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après

prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale

d'un dispositif à commande manuelle réalisé conformément à la 35 présente invention; -

îb - la figure 2 est une vue en coupe transversale à plus grande échelle de l'ensemble à poignée et soupape à détente du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'ensemble à poignée et soupape, prise suivant la ligne IIIIII sur la figure 4; - la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle de l'ensemble de détente, prise suivant la ligne IVIV sur la figure 2; - la figure 5 est une vue en élévation latérale en coupe transversale partielle d'une buse convergente/divergente mise en place sur un tube sur lequel est monté une pointe formant pic; - la figure 6 est une vue en élévation latérale 15 en coupe transversale partielle d'un ensemble à buses et tubes semblable à celui de la figure 5; - la figure 7 eest une vue en élévation latérale partielle d'un tube comportant une section coudée de refoulement; - la figure 8 est une représentation imagée du dispositif à commande manuelle de la présente invention utilisé pour réaliser un creusement autour d'une canalisation enterrée de transport d'énergie et d'une ligne électrique enterrée; - la figure 9 est une vue en coupe transversale partielle à plus grande échelle prise suivant la ligne IX-IX sur la figure 10 et montrant les détails d'une buse convergente/divergente du type utilisé dans la présente invention; - la figure 10 est une vue de bout-de la buse de 30 la figure 9; - la figure 11 est une vue en plan partiel d'une buse rectangulaire pouvant être utilisée dans la présente invention; et

- la figure 12 est une vue de bout de la buse rec35 tangulaire de la figure 11.

En se référant maintenant aux dessins, sur lesquels des chiffres de référence identiques désignent les mêmes éléments dans l'ensemble des vues, un dispositif à commande manuelle réalisé conformément à la présente invention est repré5 senté et désigné d'une manière générale par le chiffre de réf érence 2. Le dispositif de creusement 2 est approprié d'une manière unique pour réaliser un creusement manuel autour de canalisations enterrées de transport d'énergie, comme par exemple la canalisation ou conduite 22 de transport d'énergie ou 10 le câble de télévision, le câble électrique, téléphonique ou analogue 22' représenté sur la figure 8. En se référant aux figures 1 et 8, on voit que le dispositif 2 est raccordé de façon opérationnelle par l'intermédiaire d'un tuyau d'air comprimé à haute pression 7 à un réservoir de stockage de l'air 15 à haute pression produit par un compresseur 20. Le compresseur est de préférence d'un type classique utilisé dans des travaux de construction et peut délivrer un débit de 212 m3 / h

pour une pression du réservoir égale à au moins 558.103 Pa présente à la sortie. Le tuyau à air 16 possède de préférence 20 un diamètre intérieur égal à environ 2,54 cm, ce qui permet de traiter le volume d'air requis pour les buts recherchés de creusement. Le dispositif 2 est raccordé de façon opérationnelle au tuyau 16 par l'intermédiaire d'un accouplement rapide 18 classique, qui peut être monté par vissage sur l'or25 gane en forme de poignée 10, sur le conduit de base 24 (figures 2 et 3). Le dispositif 2 comporte en outre un corps de soupape de commande 4 muni d'un mécanisme à détente 12 permettant de commander l'écoulementdel'airàhautepression à travers le corps de soupape. Le dispositif 2 comporte également 30 une buse convergente/divergente 50 montée dans un perçage 7 du tube 6, au niveau de l'extrémité de sortie 8 de ce dernier.

Comme cela sera expliqué de façon détaillée ci-après, le rapport du diamètre de sortie au diamètre du col de la buse 50 fournit, pour une pression d'alimentation donnée de l'air dé35 livré par le compresseur 20, un état d'écoulement étranglé à vitesse sonique au niveau du col de la buse et un écoulement d'air à vitesse supersonique dans la section divergente, au niveau de la sortie de la buse 50, ce qui fournit l'énergie requise pour le creusement. Le dispositif 2 contient égale5 ment de préférence une poignée 14 permettant à l'opérateur de la saisir de façon appropriée, et également un manomètre 21 monté sur la face arrière du corps de soupape 4 de manière à

permettre une observation de la pression de l'air active.

Le mécanisme à soupape permettant de régler l'écoule10 ment de l'air à haute pression danle dispositif de creusement

2 à commande manuelle est illustré sur les figures 2, 3 et 4.

Le conduit 24 comporte un perçage 25 qui communique avec le tuyau à air 16 et avec l'air à haute pression situé dans le réservoir et produit par le compresseur 20. Le conduit 24 est 15 monté dans une poignée 10 et est fixé au corps de soupape 4 à l'aide de vis, par soudage ou analogue de manière à établir un montage étanche à l'air. Le corps de soupape 4 comporte un perçage interne 5 possédant une configuration générale en forme de T et le traversant depuis l'extrémité d'admission voi20 sine du conduit 24 jusqu'à l'extrémité de sortie voisine du tube 6. Le tube 6 comporte un perçage 7 qui est également en communication avec le perçage 5 du corps de soupape. Le tube

6 est fixé rigidement au corps de soupape 4 d'une manière étanche à l'air au moyen d'un manchon de raccordement 82, qui est 25 fixé au moyen de la section filetée 83 au corps de soupape 4.

Un couple de joints toriques 84 et 86 sont prévus autour du manchon de raccordement 82 et du tube 6 de manière à établir

un joint d'étanchéité à l'air, rigide mécaniquement.

L'admission de l'air à haute pression à l'intérieur 30 du perçage 25 est fermée de façon étanche par rapport au perçage 7 du tube au moyen d'un élément de soupape 28 qui est positionné de manière à être déplaçable à l'intérieur du perçage 5 du corps de soupape. La soupape 28 comporte une partie de tête 30 munie d'un bord conique qui contacte d'une manière 35 étanche le siège 34 du manchon32dutype à venturi, qui est lo-

gé dans le perçage 5. Le manchon 32 possède un perçage cylindrique le traversant, qui est fermé de façon étanche lorsque la soupape 30 est dans la position fermée représentée sur la figure 2. Dans la position fermée, le bord conique de la tête 5 de soupape 30 contacte d'une manière étanche le siège conique

de soupape 34 de manière à empêcher l'air comprimé de pénétrer dans le perçage 7 du tube. Un piston de forme générale cylindrique 38 est monté sur la tige 36 de la soupape 28, au niveau de l'extrémité située à l'opposé de la tête 30. Le pis10 ton 38 est disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur d'une chambre 80 formée dans la partie supérieure du corps de soupape 4 et est fixé à la tige de soupape 36 au moyen d'un ensemble à écrou et rondelle 40. Le piston 38 comporte également de préférence une découpe annulaire 44 ménagée dans sa 15 face inférieure et apte à recevoir un ressort hélicoïdal 42.

Un guide de soupape de forme cylindrique 46 est monté dans le corps de soupape 4 et reçoit en lui d'une manière étanche la tige de soupape 36. Un joint torique 48 est monté dans le guide de soupape 46 de manière à empêcher une fuite d'air autour 20 de la tige mobile de la soupape, qui se déplace en glissant dans ce joint torique. Le ressort hélicoïdal 42 contacte en les comprimant la partie supérieure du guide de soupape 46 et la partie inférieure du piston 38 à l'intérieur de la partie 44, de manière à solliciter la soupape 28 et la partie de tê25 te rattachée 30, dans une position fermée contre le siège d'étanchéité 34 du manchon 32. Un joint torique 47 est également prévu autour du pourtour du piston 38 de manière à réduire la fuite d'air autour de ce dernier.

Dans la position fermée représentée sur la figure 30 2, la tête de soupape 30 est maintenue fermement en position contre le siège de soupape 34 au moyen de la pression d'air élevée régnant dans le perçage 25. A titre d'exemple, si la surface de la tête de soupape 30 est égale a 10,45 cm2 et que la pression d'admission à l'intérieur du perçage 25 est égale 35 à 690.103 Pa, alors une force supérieure à 4,45 N est néces-

saire pour écarter la tête de soupape 30 de son siège afin de

permettre à l'air de pénétrer dans le perçage 7 du tube 6.

Afin de pouvoir vaincre plus facilement la force relativement importante requise pour ouvrir la soupape 28, il est prévu une 5 soupape de commande actionnée par une pression d'air de commande obtenue à partir de l'alimentation principale en air à l'intérieur de la canalisation 25. L'écoulement de l'air de commande est commandé par le déplacement du mécanisme à détente 12, qui est muni d'une ouverture permettant au choix une 10 pénétration ou une évacuation de l'air en fonction de la position de la détente 12. Le corps de soupape 4 possède un perçage d'admission del'air 62 de faible diamètre, qui communique avec le perçage 5, au niveau d'une extrémité de ce dernier et est apte à communiquer avec une première extrémité 15 d'un perçage 64 formé dans la tige cylindrique 26 de la détente. Lorsque la détente est dans la position non active représentée sur la figure 2, le perçage 64 ne communique pas avec le perçage 62. C'est pourquoi aucun air comprimé de commande n'est envoyé pour l'ouverture de la soupape 28. Dans la 20 position active de la figure 3, la détente 12 et sa tige 26,

qui en fait partie intégrante, pivotent en sens inverse des aiguilles d'une montre en provoquant l'alignement des perçages 62 et 64 afin de permettre l'écoulement de l'air de commande à travers ces derniers.

Le corps de soupape 4 contient également un perçage 66 qui est agencé de manière & communiquer avec la seconde extrémité du perçage 64 de la tige de la détente lorsque cette détente 12 se trouve dans la position active. Le perçage 66 communique avec un perçage vertical 68 également ménagé dans le corps 4 et qui, à son tour, communique avec un perçage transversal 70 qui communique avec des gorges circonférentielles 72 ménagées autour de la paroi latérale extérieure cylindrique du manchon 32 et qui communique par conséquent avec un perçage 74. Le perçage 74 est en liaison avec un perçage 76, éga35 lement ménagé dans le corps de soupape 4 et qui à son tour est en communication avec un perçage 78 proche de la partie supérieure du corps de soupape 4. Le perçage 78 est relié à la chambre 80 au-dessus du piston 38 de la soupape 28. La surface de la face du piston 38, qui est explosée dans la chambre 5 80 est supérieure à celle de la tâte de soupape 30. Par conséquent, lorsque la détente 12 est dans la position active représentée sur la figure 2, l'air de commande, situé à la pression de la canalisation, est envoyé à travers les perçages 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78 à la chambre 80. De façon ana10 logue la chambre 80 est située dans une enceinte étanche à l'air par suite de la présence d'un capuchon taraudé 45 et d'un joint torique 49 fixé au corps de soupape 4. L'air comprimé de commande envoyé sous l'effet de l'actionnement de la détente 12 provoque un mouvement d'abaissement immédiat de la 15 soupape 28 sous l'effet des forces déséquilibrées agissant sur cette dernière. Ce déplacement est provoqué par le fait que la surface du piston 38 est supérieure à celle de la tête de soupape 30. Le mouvement descendant de la soupape 28 provoque l'écartement de la tâte de soupape par rapport à son siège et 20 permet à l'air comprimé délivré par compression 20 et situé dans les perçages 25 et 5 de pénétrer dans le perçage 7 du tube 6 et par conséquent d'aboutir à la buse 50 et à la sortie

8 du dispositif 2.

Lorsque le mécanisme de détente 12 est placé à l'état non actif comme sur la figure 2, l'air comprimé situé dans la chambre 80 est aéré par l'intermédiaire des perçages 78, 76, 74, 72, 70, 68, 66 mentionnés précédemment et par conséquent par l'intermédiaire des perçages 87 et 88 ménagés à l'intérieur de la tige 26 de la détente, qui, à leur tour, com30 muniquent avec un perçage 89 ménagé à l'intérieur du corps de soupape 4. C'est pourquoi l'air comprimé situé dans la chambre 80 au- dessus du piston 38 est évacué instantanément dans l'atmosphère lorsque le mécanisme à détente est désactivé, ce qui permet à la tête de soupape 30 de remonter instantanément 35 pour venir s'appliquer contre la surface d'étanchéité 34 du manchon 32 de manière à empêcher l'écoulement d'air à travers

le dispositif 2.

Comme cela est visible sur la figure 4, le mécanisme à détente 12 et la tige de détente 26 sont sollicités vers 5 l'extérieur, dans la position non activée, par un ressort de torsion 27 qui est fixé à la tige de détente 26. La fuite d'air comprimé provenant des perçages 64 et 70 est réduite à l'aide d'une pluralité de joints toriques 33, 35 et 35', qui sont installés dans des fentes ménagées dans le pourtour de 10 la tige de détente 26 de manière à contacter d'une manière

étanche le perçage de logement 37 ménagé dans le corps de soupape 4. Deux plaques de couverture 29 et 29' sont fixées au corps de soupape 4 au moyen d'organes de fixation filetés 31.

Les plaques 29, 29' étanchéifient la tige de détente 26 et le 15 perçage 64 du mécanisme de la soupape, vis-à-vis de l'environnement. Le seul accès à l'intérieur de la soupape est l'orifice d'échappement à commande de faible diamètre (non représenté), qui empêche la pénétration de poussières en émettant un écoulement constant d'air sortant, qui s'infiltre entre la 20 surface intérieure de la tige de détente 26 et le perçage de

logement 37 du corps de soupape 4. Le corps de soupape 4 est également muni d'un manomètre classique 21 qui est monté sur la face arrière de ce corps en étant fixé de façon opérationnelle à un perçage 23 qui communique avec l'intérieur 5 du 25 corps de soupape de manière à permettre à l'opérateur de contrôler la pression de la canalisation lors de l'utilisation du dispositif 2. Si la pression tombe au-dessous d'une certaine valeur, égale par exemple à 558.103 Pa, l'opérateur est averti du fait qu'il doit exercer une action corrective pour 30 garantir que le compresseur fonctionne correctement.

Les matériaux servant à réaliser le corps de soupape 4, les composants internes de la soupape et l'ensemble de la détente ainsi que le tube 6 sont de préférence des matériaux résistant à la corrosion, comme par exemple du bronze 35 coulé, de l'acier inoxydable ou une matière plastique résis-

tante aux chocs. Dans des situations o des étincelles peuvent créer un risque d'explosion avec des fumées de gaz naturel, le tube 6 ainsi que la pointe 58 peuvent être réalisés en un matériau non ferreux, ne produisant pas d'étincelles, 5 tel que du bronze. Les organes de saisie du dispositif 2, à

savoir les poignées 10 et 14, peuvent être réalisés en un caoutchouc dur, une matière plastique dure, du bois dur ou un matériau analogue.

En se référant aux figures 5-7, l'extrémité de sor10 tie 8 du dispositif de creusement 2 utilisant de l'air à vitesse supersonique peut être munie d'équipements conformés de différentes manières et convenant pour le travail particulier mis en oeuvre. Les figures 1 et 5 montrent la sortie d'extrémité 8 équipée d'une pointe 58 en forme de pics afin de per15 mettre à l'opérateur de désagréger des mottes de matériau qui

habituellement n'est pas compact, avec ladite pointeeffilée.

Le tube 6 peut être rectiligne ou bien peut comporter une section courbe ou coudée 60 au niveau de son extrémité de sortie 8, comme représenté sur la figure 7. La section courbe 60 per20 met une capacité supplémentaire de manoeuvre du dispositif

dans le cas d'applications au creusement de tunnels o des zones sont difficiles à atteindre, et dans des zones situées audessous de canalisations et de conduites.

La buse convergente/divergente 50 est fixée fer25 mement, comme par exemple par une soudure d'argent ou des filetages fins, sur l'extrémité du tube 6 de telle sorte que l'extrémité d'admission 50 de la section convergente de la buse se prolonge de *façon unique par le perçage 7 du tube. La section convergente se rétrécit graduellement jusqu'à une sec30 tion en forme de col 54 qui possède le diamètre minimum à l'intérieur de la buse. Puis la buse possédant un diamètre augmentant graduellement se termine par une partie de sortie 56. La buse 50 possède, à proximité de son extrémité d'admission 52, une section 51 de diamètre extérieur réduit, qui est logée 35 d'une manière très ajustée dans le perçage 7 du tube 6. Si l'on utilise la pointe en-forme de pic 58 comme sur la figure 5, la buse 50 possède une seconde section 53 de diamètre extérieur réduit, qui est formée autour de son extrémité d'admission 56, afin de permettre la fixation de la pointe 58 sur cette buse. La fixation peut être réalisée à l'aide d'une soudure ou bien au moyen d'un raccordement & vis ou analogue. Dans la science de la mécanique des fluides, on sait que la vitesse maximale de déplacement pour un gaz idéal dans un écoulement adiabatique ou isentropique sans frotte10 ment (sans apport ou soustraction de chaleur) à travers une buse convergente correspond au nombre de Mach 1, qui apparaît au niveau de la section minimum, c'est-à-dire au niveau du col de la buse. Le nombre de Mach est défini ici comme étant le rapport de la vitesse du jet d'air à la sortie 56 de la buse 15 50 à la vitesse du son à ce niveau. On sait également qu'un écoulement à vitesse supersonique apparaît si la surface de la buse en aval du col de la buse augmente, en formant ainsi une buse convergente/divergente du type utilisé conformément à la présente invention. Ainsi, dans le domaine de la mécani20 que des fluides on sait qu'il est possible d'obtenir un écoulement permanent supersonique d'un gaz tel que de l'air, qui est au repos dans un réservoir, en le faisant passer tout d'abord dans une section de buse convergente, puis dans une section de buse divergente. On sait également que le nombre 25 de Mach atteint par un jet d'air à la sortie d'une buse convergente/divergente est influencé par un certain nombre de variables comme par exemple les conditions limites de pression, à savoir la pression d'alimentation et la pression ambiante ou pression atmosphérique, ainsi que par le rapport de la sur30 face de la section de sortie à la surface de la section du col de la buse. Lorsque la pression d'alimentation atteint une valeur de seuil donnée, une condition d'écoulement sonique étranglé est obtenue au niveau du col de la buse, repéré en 54 sur les figures. Le gaz est soumis à une détente isentropique-de35 puis l'état sonique présent au niveau du col 54 en direction Il de la section divergente 55 de la buse, dans laquelle l'écoulement passe en régime supersonique, en supposant que les conditions de pression et de température sont satisfaites. Afin d'atteindre le seuil de la vitesse du son, il est par consé5 quent nécessaire de prévoir une valeur supérieure à 1 pour le rapport de la surface au niveau de la sortie 56 à la surface au niveau du col 54. A l'aide de formules et d'ensembles de calculs connus, on a formé des tableaux qui recensent un certain nombre de rapports pour la buse, qu'il est nécessaire d'obte10 nir pour un nombre de Mach donné pour une pression et une température données, et les rapports pour l'écoulement isanthropique de l'air sec à travers une section de bus convergente/ divergente. On obtient des nombres de Mach supérieurs lorsque le rapport de la pression du réservoir et la pression locale 15 augmente et lorsque le rapport de la surface de sortie à la surface au niveau du col de la buse augmente. Le tableau I illustre ce principe pour l'écoulement isentropique de l'air sec.

-TABLEAU I

Nombre de Mach Po/p A/A*

1 1,895 1

1,5 3,675 1,176

2 7,830 1,685

2,5 17,075 2,629

3 36,644 4,213

3,5 75,926 6,739

4 150,796 10,612

avec: Po = pression dans le réservoir P = pression ambiante à la sortie A = surface de la buse au niveau de la sortie

A* = surface de la buse au niveau du col.

On a découvert qu'un écoulement de gaz, tel que de l'air, qui se propage à une vitesse supérieure à Mach 1, constitue un milieu étonnamment efficace pour creuser le sol 35 ou d'autres matériaux granulaires, en raison de son aptitude à créer de petites fissures à cavités dans le sol et à s'y infiltrer. On suppose que le jet à vitesse supersonique pénètre dans la structure du sol jusqu'à ce qu'il soit complètement capté à- l'intérieur de ces cavités locales qui, en réalité, 5 agissent en tant que réservoirs pour une retenue temporaire de l'air à haute pression, décéléré. L'air retenu doit alors se détendre et, ce faisant, provoque une rupture du sol en tension suivant sa direction de résistance la plus faible. Ces sites formant réservoirs locaux de haute pression fournissent 10 la source d'énergie pour la rupture finale du matériau en tension et le déclenchement presqu'instantané d'une explosion

pneumatique due à la libération par expansion rapide de l'air à haute pression dans l'atmosphère. On comprend ainsi que la présente invention fournit un procédé et un appareil permet15 tant de transférer l'énergie de pression produite par le compresseur 20 a un site de creusement local, au niveau duquel la puissance destructrice est utilisée, et fournit en outre, grâce à la quantité élevée d'énergie cinétique qu'elle met en oeuvre, les cavités mentionnées précédemment pour un stoc20 kage et une libération instantanés d'une telle énergie de pression.

Afin d'illustrer le principe ci-dessus, on a représenté de façon plus détaillée sur les figures 9 et 10 une buse 50 convenant pour être utilisée pour le creusement du sol 25 conformément a la présente invention. La buse 50 possède une section transversale circulaire et comporte une admission 52 possédant un perçage dont le diamètre est égal à celui du perçage 7 du tube, qui, dans cet exemple, peut être égal à environ 2,22 cm. Le profil de la buse converge ensuite en direc30 tion de la section 54 du col, qui possède un diamètre "A" égal par exemple à 0,63 cm. Le perçage de la buse s'évase graduellement dans la section divergente 55. Comme autre exemple, la dimension "D" peut être égale à 0, 68 cm, "T" étant égal à 0,44 cm. Le diamètre, indiqué à titre d'illustration, de la 35 sortie de la buse est représenté par la dimension "B" qui est égale à 0,72 cm. La dimension "C", & savoir la distance entre le col 54 et la sortie 56 est, dans cet exemple, égale à 1, 08 cm. En utilisant un compresseur 20 possédant une capacité d'écoulement de 0,068 kg/s (203,88 m3/h d'air libre) pour un 5 rapport (To/T) de la pression du réservoir à la pression ambiante égal à environ 4,5, pour une température ambiante de 21,1 C, les calculs montrent que la buse 50 mentionnée ci-dessus peut produire un jet d'air supersonique à une vitesse d'environ Mach 1,64. A nouveau les calculs sont basés sur l'hypo10 thèse selon laquelle l'écoulement est isanthropique, c'està-dire que l'écoulement s'effectue sans frottement et sans apport, ni soustraction de chaleur. Les essais effectués par l'auteur de la présente invention indique qu'une buse circulaire est avantageuse par rapport à d'autres formes en ce qui 15 concerne les effets de frottement, rapportés à la distance

d'éloignement, en fonction de la réduction de l'écoulement.

L'inventeur a également déterminé qu'il semble apparaître un seuil de pression, au-dessous duquel on ne peut pas creuser de façon efficace de nombreux sols. Ce seuil de pression sem20 ble avoir pour valeur 552.103 Pa. On obtient des accroissements importants de la capacité de creusement lorsque l'on augmente la pression (Po) du réservoir, une amélioration de 25%

étant observée lorsque l'on passe de 552 à 690.103 Pa.

En ce qui concerne le profil du jet supersonique, 25 on peut passer de la forme circulaire décrite ci-dessus à une forme carrée ou rectangulaire, si on le désire. Les figures 11 et 12 montrent une buse 94 qui est apte à fournir un écoulement d'air supersonique à configuration rectangulaire, qui est applicable au nettoyage de surfaces planes, comme par exem30 ple des convoyeurs à bande, qui transportent des matériaux en vrac. La buse 94 possède un corps 95 muni de plaques latérales de forme rétrécie 102 et 102', entre lesquelles est disposée une plaque de subdivision 104 de forme rétrécie. Les plaques 102, 102' et 104 sont maintenues en position par des pla35 ques de couverture 101 et 103 qui sont fixées par des organes de fixation 106. Comme cela est visible sur la figure 11, les plaques de forme rétrécie 102 et 104 forment une section de bus convergente 98, un col repéré en 96 et une section divergente qui se termine par une sortie 100. Une forme de buse identique est formée au voisinage de cette sortie au moyen de

plaques 102' et 104 de forme rétrécie, qui délivrent un jet d'air de forme rectangulaire émis par la sortie 100'. En cours de fonctionnement, les jets situés c6te-à-côte et sortant des sorties 100 et 100' fusionnent à une courte distance à partir 10 de la buse de manière à former un seul profil en forme de lame de couteau mince, convenant de façon idéale pour des opérations de nettoyage aux endroits o il faut éliminer de la terre ou d'autres matériaux agglutinés ou incrustés, de surfaces planes. Les mêmes rapports de la surface de sortie à la 15 surface au niveau du col, tels qu'indiqués précédemment en rapport avec la buse circulaire (50), s'appliquent à la buse rectangulaire 94.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, comme représenté sur la figure 6, une substance, qui se soli20difie en refroidissant, comme par exemple de l'eau à l'état liquide ou du gaz carbonique à l'état gazeux, peuvent être introduits dans le perçage 7, en avant de la buse 50', par l'intermédiaire d'un passage d'amenée 59, représenté par des lignes en trait mixte sur le dessin. Un brouillard d'eau ou un 25 écoulement de gaz carbonique à l'état gazeux sortant du perçage 59 est entraîné à l'intérieur de l'écoulement d'air et est presqu'instantanément solifié lorsqu'il traverse la buse convergente/divergente 50', en raison de la forte réduction de température qui apparaît naturellement lorsque l'écoule30 ment d'air subit une accélération à travers la buse. Des particules de glace ou des particules de CO solides sont alors émises avec le jet d'air à grande vitesse en produisant une assistance supplémentaire par abrasion dans des applications de creusement et de nettoyage. Tels qu'ils sont utilisés ici, 35 les termes "creusement" et "nettoyage" peuvent être utilisés de façon interchangeable en rapport avec le cas d'utilisation envisagé pour l'invention. On peut noter que le gaz carbonique est un additif unique étant donné qu'il ne pose aucun problèrie du point de vue résidu ou du point de son rejet, une fois qu'il passe & l'état non solide. Afin de montrer à nouveau l'efficacité de l'invention, on a exécuté un test sur le terrain en comparant le dispositif manuel de la présente invention à un outil manuel classique utilisant un pic et une pelle. A des fins de comparai10 son, on a réalisé trois types communs de trous de creusement,

à savoir une tranchée àfaces parallèles, un trou vertical et un tunnel horizontal. Les résultats sont indiqués sous la forme de l'accroissement, en pourcentage, du volume du matériau évacué par creusement pendant le même intervalle de temps en 15 ce qui concerne le dispositif 2 conforme à la présente invention et un outil manuel classique. Les résultats sont indiqués dans le tableau II.

TABLEAU II

Type de creusement Amélioration en % fournie par le jet d'air par rapport au travail manuel Tranchée à faces parallèles 260 % Trou vertical 240 % Creusement d'un tunnel 327 % Le test indiqué dans le tableau II a été effectué

pour une vitesse calculée du jet d'air correspondant à Mach 2 avec un compresseur 20 fournissant une pression d'environ 690 x 103 Pa. A partir des résultats ci-dessus, on constate aisément à l'évidence les avantages fournis par la présente 30 invention par rapport à des méthodes de travail manuel habituellement utilisées.

Il apparaîtra en outre à l'évidence aux spécialistes de la technique que le dispositif à commande manuelle 2 peut être modifié de manière à être monté sur une partie d'un 35 équipement mécanisé de creusement comme par exemple une pelle rétrocaveuse ou analogue. On comprendra également que l'appareil conforme à la présente invention peut être incorporé dans un équipement de creusement en forme de robot automatisé, pour lequel l'invention est particulièrement appropriée. Dans de 5 telles applications, il est naturellement souhaitable ou nécessaire de modifier le mécanisme de soupape afin de passer de moyens d'actionnement manoeuvrés manuellement & des moyens

d'actionnement pneumatiques, hydrauliques ou analogues.

Bien que l'on ait décrit de façon détaillée des 10formes de réalisation de la présente invention, les spécialistes de la technique noteront que l'on peut apporter différentes modifications aux détails de l'invention, à la lumière des enseignements globaux apportés par la présente description.

Ainsi on comprendra que les agencements particuliers décrits 15 sont donnés uniquement à titre illustratif et n'ont aucun caractère limitatif.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour creuser dans une masse de sol ou

dans une masse d'un matériau granulaire semblable, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir un réservoir pour un gaz à une 5 pression au moins 1,9 fois supérieure à la pression ambiante au voisinage de la masse de sol ou de matériau, envoyer le gaz à travers des moyens en forme de conduit (6) depuis le réservoir jusqu'à des moyens en forme de buse (50; 50') du type buse convergente/divergente, accélérer le gaz à travers cette bu10 se,pourproduire un écoulement de gaz sortant au niveau de ladite sortie des moyens en forme de buse à une vitesse calculée qui est supérieure à Mach 1, et diriger ledit écoulement de gaz sur ladite masse de sol ou de matériau, de manièrequ'ils'infiltre dans cette masse et la fracture.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le gaz situé dans le réservoir est délivré à une pression qui est au moins environ 3,675 fois supérieure à la pression ambiante.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé 20 en ce que ladite buse (50; 50') comporte une section de col

(54) et une section de sortie (56), qui définissent des surfaces en coupe transversale dans ladite buse, et que la section de sortie (56) possède une surface en coupe transversale égale au moins à environ 1,176 fois la surface en coupe transversale 25 de la section de col (54), ce qui a pour effet que ledit écoulement de gaz sortant de ladite busepossède une vitesse calculée supérieure à environ Mach 1,5.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le gaz présent dans le réservoir est délivré à une 30 pression, qui est au moins environ 7,83 fois supérieure à la pression ambiante.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite buse (50; 50') comporte une section de col (54) et une section de sortie (56), qui définissent des surfa35 ces en coupe transversale dans ladite buse, et que la section

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de sortie (56) possède une surface en coupe transversale égale au moins à environ 1,685 fois la surface en coupe transversale de la section de col (54), ce qui a pour effet que ledit écoulement de gaz sortant de ladite buse possède une vitesse cal5 culée supérieure à environ Mach 2.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le gaz situé dans le réservoir est délivré à une pression qui est au moins environ 36,644 fois supérieure à la pression ambiante.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite buse (50; 50') comporte une section de col (54) et une section de sortie (56), qui définissent des surfaces en coupe transversale dans ladite buse, et que la section de sortie (56) possède une surface en coupe transversale égale 15 au moins à environ 4,213 fois la surface en coupe transversale

de la section de col (54), ce qui a pour effet que ledit écoulement de gaz sortant de ladite buse possède une vitesse calculée supérieure à environ Mach 3.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que le gaz situé dans le réservoir est délivré à une pression qui est au moins environ 150,796 fois supérieure à la pression ambiante.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé

en ce que ladite buse (50; 50') comporte une section de col 25 (54) et une section de sortie (56), qui définissent des surfaces en coupe transversale dans ladite buse, et que la section de sortie (56) possède une surface en coupe transversale égale au moins à environ 10,612 fois la surface en coupe transversale de la section de col (54), ce qui a pour effet que ledit écou30 lement de gaz sortant de ladite -buse possède une vitesse calculée supérieure à environ Mach 4.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le gaz est de l'air.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 35 en ce qu'il inclut les phases opératoires consistant à choisir un matériau qui se solidifie en se refroidissant et qui fait partie du groupe incluant les liquides et les gaz, à introduire ledit matériau dans lesdits moyens en forme de conduits (6) en amont des moyens en forme de buse (50; 50'), ce qui a pour 5 effet que ledit matériau est refroidi et se solidifie lorsqu'il traverse les moyens en forme de buse, et sort de ces derniers sous la forme d'une dispersion de particules solides entraînées

dans l'écoulement de gaz à vitesse supersonique.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé 10 en ce que le gaz est de l'air et que le matériau introduit est de l'eau.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que le gaz est de l'air, que le matériau introduit du gaz carbonique et que la pression ambiante est la pression atmos15 phérique.

14. Procédé pour creuser dans une masse de sol ou

une masse de matériau granulaire analogue, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir un réservoir de gaz situé a une pression qui est environ 2 à 37 fois supérieure à la pression am20 biante au voisinage de la masse de sol ou de matériau, transmettre le gaz à travers un moyen en forme de conduit (6) depuis le réservoir jusqu'à des moyens en forme de buse (50; 50') du type buse convergente/divergente comportant un section de col (54) et une section de sortie (56) et accélérer le gaz à tra25 vers les moyens en forme de buse de manière à produire un écoulement de gaz sortant de ladite buse -avec une vitesse calculée comprise entre environ Mach 1 et environ Mach 2, diriger ledit écoulement de gaz vers ladite masse de sol ou de matériau, introduire ledit écoulement de gaz dans ladite masse de sol ou 30 de matériau afin de créer des fissures et des cavités dans cette masse, retenir ledit écoulement de gaz dans lesdites fissures et cavités, et provoquer la détente dudit gaz retenu à la pression ambiante, avec pour effet que des parties de ladite masse se brisent sous l'action de force produite par la35 dite dilatation.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé

en ce que la surface en coupe transversale de la section de sortie (54) des moyens en forme de buse (50; 50') est environ 1 & environ 10,6 fois supérieure & la surface en coupe transver5 sale de la section de col (56).

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le gaz est de l'air et que la pression ambiante est

la pression atmosphérique.

17. Procédé selon la revendication 14, caractérisé 10 en ce qu'il inclut la phase opératoire consistant à introduire

un matériau choisi parmi le groupe incluant l'eau à l'état liquide et le gaz carbonique à l'état gazeux, ledit matériau étant refroidi et se solidifiant lorsqu'il traverse les moyens en forme de buse (50; 50') et sort de ces derniers sous la forme de 15 particules solides entraînées dans l'écoulement de gaz.

18. Appareil approprié pour effectuer un creusement dans une-masse de sol ou dans une masse de matériau semblable, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de conduit (6) apte à communiquer avec un réservoir contenant 20 un gaz comprimé, et des moyens en forme de buse (50; 50') du type buse convergente/divergente, disposés à l'intérieur desdits moyens en forme de conduit (6) et comportant une section de col (54) et une section de sortie (56), chacune de ces sections définissant une surface en coupe transversale respective, 25 et que le rapport de ladite surface de la section de sortie (56)

à ladite surface de la section de col (54) est supérieur à 1, ce qui a pour effet que ledit appareil est apte à produire un écoulement de gaz possédant une vitesse calculée supérieure à Mach 1 lorsque ledit gaz comprimé délivré par le réservoir tra30 verse lesdits moyens en forme de buse.

19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit réservoir est apte à contenir ledit gaz comprimé -à une pression au moins environ 1,9 fois supérieure à la pression ambiante au voisinage de la masse de sol ou de 35 lamasse de sol ou de la masse de matériau analogue.

20. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le rapport de la surface de la section de sortie (56) a la surface de la section de col- (54) de la buse est supérieur à environ 1,685 et que ledit réservoir est apte à con5 tenir ledit gaz à une pression au moins environ 7,83 fois supérieure à la pression ambiante au voisinage de la masse de sol ou de la masse de matériau analogue, ce qui a pour effet que ledit appareil est apte à produire un écoulement de gaz à une

vitesse calculée supérieure à environ Mach 2.

21. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de passage (59) permettant d'introduire un matériau pouvant être solidifié,

dans les moyens en forme de conduit (6) en amont desdits moyens en forme de bus (50'), ce qui a pour effet que ledit ma15 tériau peut se solidifier et traverser ladite buse en étant entraîné dans ledit écoulement de gaz.

22. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de soupape (4, 12), qui sont associés auxdits moyens en forme de conduit (6) et sont aptes à régler l'écoulement du gaz depuis le réservoir en

direction des moyens en forme de buse (50; 50').

23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens en forme de soupape (4, 12) comprennent un corps de soupape (4) traversé par un perçage (5) dis25 posé de manière a communiquer avec lesdits moyens en forme de conduit (6) et avec ledit réservoir lorsque ledit appareil est raccordé de façon opérationnelle avec ces éléments, et en outre un organe de soupape (28) comportant une partie de tête (11) et une partie formant piston (38), qui sont reliées par 30 une tige (36), ladite partie de tête (30) étant apte à bloquer ledit gaz comprimé dans ledit perçage de soupape (5) lorsque lesdits moyens en forme de soupape sont dans une position non active, et que lesdits moyens en forme de soupape comprennent en outre des moyens (25) en forme de perçage de commande aptes 35 à mettre en communication le gaz comprimé et la partie formant

piston (38) de l'organe de soupape lorsque lesdits moyens en forme de soupape sont dans une position active, ce qui a pour effet que ledit gaz comprimé peut traverser lesdits moyens en forme de perçage de commande de manière & agir sur ladite par5 tie formant piston (38) afin de déplacer ledit organe de soupape (4), à maintenir ladite partie de tête (30) écartée de son siège et à permettre l'écoulement du gaz comprimé à travers le perçage du corps de soupape jusqu'aux moyens en forme de conduit (6).

24. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens en forme de soupape (4, 12) incluent des moyens en forme de détente (12) comprenant une partie cylindrique rotative (26) traversée par un perçage de commandee (64) qui est apte à communiquer avec lesdits moyens (25) en 15 forme de perçage de commande lorsque lesdits moyens en forme

de détente (12) sont dans une position active de manière à permettre à l'air comprimé de les traverser de manière à écarter ladite tête de soupape (30) de son siège et à fermer lesdits moyens (25) en forme de perçage de commande lorsque lesdits mo20 yens en forme de détente sont dans une position désactivée.

25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que la partie cylindrique des moyens en forme de détente (12) comporte également un orifice d'aération (87) apte à permettre l'échappement de l'air comprimé depuis les moyens 25 (64) en forme de perçage de commande en direction de l'atmosphère lorsque les moyens en forme de détente sont amenés dans

la position désactivée.

26. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens en forme de conduit (6) et les moyens 30 en forme de buse (50; 50') sont réalisés en un matériau ne

produisant pas d'étincelles.