BE337638A - - Google Patents

Description

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  "Appareil pour le forage de trous de sonde à grande   profondeur."   
La présente invention concerne un appareil ro- tatif peur le forage de trous de sonde grande profondeur, utilisant des couteaux en forme de disques, et elle est spécialement destinée à découper le schiste et les forma-   tions   dites tendres qui se laissent aisément pénétrer par un couteau ayant une action combinée de roulement et de découpage. 



   L'un des butsce la présente invention est de fournir un outil,de forage de construction robuste capable de résister aux efforts et aux tensions auxquels ces outils sont exposes, Un autre but est de fournir une construction permettant un assemblage rapide des pièces et réalisant une   @   

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 économie de temps et de travail pour le personnel sur le chantier, lors de l'enlèvement des pièces usées et de leur remplacement par de nouvelles pièces. 



   Un autre but est de fournir une disposition telle des couteaux-disques que chacun d'eux exerce sur la roche une action combinée de roulement et de découpage. 



   D'autres buts ressortir ont de la description donnée ci-dessous. 



   L'invention comprend les caractéristiques et la combinaison et la disposition de pièces décrites ci-après et spécifiées en particulier aux revendications. 



   Dans les dessins annexés : 
La fig. 1 est en partie une coupe verticale et en partie une vue de face de l'outil à forer. 



   La fig. la est une vue de la tête seule. 



   La fig. 2 est une vue en plan, par le dessous, de la tête d'attaque. 



   La fig. 2a est une coupe verticale par la ligne 2a-2a de la fig. la. 



   La fig. 3 est une vue de face de l'assemblage du couteau extérieur. 



   La fig.   4   est une vue de détail du coussinet du couteau extérieur. 



   La fig. 5 est une vue de détail de l'organe de calage. 



   La fig. 6 est une vue de détail de la rondelle de montage du couteau extérieur. 



   La fig. 7 est une coupe faite horizontalement dans le couteau extérieur et dans les pièces adjacentes. 



   La fig. 8 montre le coussinet du couteau intérieur. 



   La fig. 9 montre l'organe de support du couteau intérieur. 

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   La face intérieure de la tête de forage présente des cavités, en 2, laissant des parois latérales pendantes 
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 3 Ot une* ±fl4"ui. w1AnA 4. 



   Sur la face extérieure des parois latérales et   d'une   pièce avec celles-ci se trouvent des bossages sail- lants 5, dont les axes sont inclinés légèrement vers le bas et vers l'extérieur. 



   Ces bossages comportent des parties extrêmes 5a, de diamètre légèrement réduit, et des nervures de calage espacées 5b destinées à venir en prise avec des nervures conjuguées du collier d'appui ou coussinet du couteau cir-   culaire   extérieur pour permettre un montage et un démon- tage rapides, ainsi que cela sera expliqué avec plus de détails dans la suite. 



   Ces bossages qui forment des supports pour les systèmes de couteaux extérieurs sont décalés l'un par   rap -   port à l'autre autour de l'axe vertical central de la tête de forage, indiqué en a sur la fig. 2. L'amplitude de ce décalage peut être de préférence celle représentée sur la fig. 2, le décalage étant fait dans le sens de la rotation de la tête de forage. 



   Le couteau circulaire extérieur 6 est monté sur un coussinet ou collier d'appui 7 qui à son tour est monté sur le bouton ou bossage en saillie 5. Ce coussinet présen- te   intérieurement   et contre sa face latérale interne ou près de celle-ci des pattes ou nervures 8 qui viennent s'en- gager derrière les pattes ou nervures 5b du bossage ou bouton 5 pour maintenir le coussinet en place.

   Ces pattes ou nervures de calage sont en forme de segments et on les engage derrière les nervures ou pattes conjuguées 5b, en orme de segments, du bouton, quand on déplace le coussi- 

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 net axialement le long du bouton dans la direction de la tête, de façon que les pattes 8 passent entre les segments -ou. nervures de calage 5b du bouton et, en imprimant ensuite au coussinet une rotation d'un quart de tour, ses pattes s'engagent derrière les pattes du bouton ou bossage de support. 



   On comprend aisément qu'avant de mettra le cous- sinet en place, le couteau circulaire extérieur 6 a été mon- té sur le coussinet de façon que ces pièces, c'est-à-dire le couteau et la coussinet, puissent être manipulés comme si elles ne formaient   qu'une   seule pièce. Le coussinet 7 porte en 9 un épaulement formé par une nervure ou bride 10 entourant son bord externe de façon que le couteau, qui est conforme de façon à recevoir cette bride, soit maintenu en place sur le coussinet. 



   Par sa face interne, le couteau circulaire exté- rieur prend appui sur une rondelle 11 qui est en contact avec la face externe de la tête de forage 1. cette rondel- le est empêchée de tourner par une patte ou nervure 12 par- tant de sa face latérale interne pour s'engager en-dessous de la surface 13 de l'extrémité inférieure de la tête, cette patte ou nervure ayant une face supérieure plate rectiligne destinée à venir en prise avec la face inférieure corres- pondante 13 de la tête de foraga. Cette rondelle peut être assemblée au couteau et à son coussinet de façon à pouvoir être .maniée d'une pièce avec ceux-ci et dans ce but, son dia- mètre intérieur est égal au diamètre extérieur de l'extré- mité Interne du coussinet 7.

   Pour immobiliser le coussinet 7 en vue de l'empêcher de tourner et d'empêcher ainsi ses pat- tes ou nervures de se dégager des nervures 5b de la saillie de support 5, on a prévu un or¯ ne de calage consistant en 

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 une pièce  annulaire   14 dont 1$ ouverture a un diamètre tel qu'elle peut être enfilée sur l'extrémité de diamètre ré- duit 5a de la saillie 5, cet anneau portant des segments venus de fonte 14a qui font saillie sur sa face latérale interne. 



   Ces segments sont concentriques à la périphérie du 'bouton ou bossage 5 et ils s'adaptent dans les inter- valles des nervures ou pattes 5b ainsi que dans les inter- valles des pattes ou nervures 8, ces intervalles étant bien entendu en alignement lorsque les pattes sont en ligne, c'est-à-dire lorsque les segments 8 du coussinet se trou- vent directement derrière les pattes 5b du bossage fixe 5. ses segments 14a qui viennent se loger dans les intervalles des pattes ou nervures 5b et les remplissent, empêchent cette pièce de calage de tourner par rapport au bossage et en outre ces segments 14a, en pénétrant dans les Intervalles des pattes ou nervures 8, empêcheront ces dernières de tour- ner, et par conséquent le coussinet 7 sera   immobilisé   par cet organe de calage aussi longtemps que ce dernier est maintenu en position.

   Pour maintenir ainsi cet organe de calage en position, on emploie une goupille fendue 16 qui passe dans un trou 17 du bossage 5 percé transversalement à l'axe de ce bossage. Les extrémités de la goupille sont ra- battues par-dessus la face externe de l'organe de calage à   maintenir   en place et cette face peut être munie en 18 de renfoncements ou de cavités dans lesquels les extrémités de la goupille se placent de façon à être ainsià l'abri de l'usure   prcouite   par le contact avec la roche. Pour facili- ter l'introduction de la goupille, le coussinet est pourvu de rainures ou   d'encoches   en 19. ces rainures forment des prolongements des cavités ou renfoncements 18 de l'organe de calage. 

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  Il y a un couteau circulaire dans chacune des 
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 cavitéu 2. CúI1U.e la3 muraux 6, ces couteaux dont décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens de la rotation de la tête de forage, Ils sont   montes   sur des axes horizontaux et parallèles qui, vus cernée sur la fig. 2, sont dans la même plan vertical que les axes géométriques des 'bossages extérieurs adjacents 5, bien que si on les considère comme sous l'angle de la fig.

   l, ils scient dans un'plan situé en-dessous des axes des bossages, ces derniers étant in-   clinés   vers le bas et vers l'extérieur   cernée   on l'a indique* Les bossages et les parties latérales pendantes 3 de la tête sont percés d'ouvertures 20 destinées à recevoir des broches d'appui qui traversent les cavités 2 et pénètrent dans des douilles ou sièges 22 ménagés sur les côtés oppo- sés de la pièce médiane 4 dirigées vers le bas. Par suite du décalage des couteaux décrit ci-dessus, ces dcuilles sont axialement hors   d'alignement   l'une avec   l'autre.   Les   extrémités   externes des   broches   d'appui se logent dans la tête et   das   les bossages 5 de'celle-ci.

   Sur ces broches et à l'intérieur des cavités, sont mcntés des suppcrts de fer- me cylindrique 23, présentant en 24 un rebord circulaire s'appliquant contre la face de la paroi descendante 4 de la tête, et une saillie cylindrique 25 logée dans une rai- nure ou cavité de cette paroi 5. cette rainure est ouverte à son extrémité inférieure de façon que la .pièce de sup- port puisse être glissée de bas en haut jusqu'à ce qu'elle vienne occuper sa place dans la cavité et recontre un épau- lement 25a résistant à la poussée,

   il existe une rainure ou cavité correspondante 26 dans la face interne de la   paroi 3  Cette   rainure reçoit l'extrémité du corps cylin- 

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 drique 23 du support et est également ouverte à son   extrémi-   té inférieure de façon que ce support puisse être mis en place en le faisant glisser de bas en haut. L'extrémité de ce corps 23 rencontre aussi un épaulement résistant à la poussée, qui est représentée en 26a. Sur ce support cylin- drique est mente un coussinet 27 qui présente une saillie latérale 28 à côtés rectilignes destinée à se loger dans la rainure 26 et à être empêchée de tourner par les parois rectilignes de cette rainure. 



   Le couteau circulaire 29 est monté sur ce coussi- net entre le rebord 30 de celui-ci et le rebord 24 de l'or- gane de support 23. 
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  Ces plOCN$3 clost-'Ù-dlre 1' organe do support 23, le coussinet 27 et le couteau 29 sont toutes assemblées d'avance de façon à pouvoir être manipulées d'une pièce lorsqu'on les met en place dans la tête de forage ou lors- qu'on les enlève de celle-ci en les faisant glisser d'un bloc dans la cavité 2 avec les parties indiquées plus haut en contact avec les rainures ou passages formés dans les parois de cette cavité. Ces rainures ou passages 26 ont des parois opposées rectilignes tandis que les épaulements 25a et 26a sont semi-circulaires afin d'épouser les extrémités cylindriques des organes de support 23. Après son introduc- tion, le système de couteaux est maintenu en place par la broche 21 qui est introduite comme on l'a représenté, par le trou du bossage 5.

   Cette broche est maintenue en place par la. goupille 16 déjà. mentionnée et à cet effet elle est percée transversalement en 31 pour recevoir cette goupille. 



   Tous les couteaux, étant décalés vers 1'avant dans le sens de la rotation de la tête, produiront dans la roche un découpage en tranches en même temps qu'un découpage par roulement et ils produiront un trou plus grand que ce ne 

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 serait le cas s'ils étaient places sur des axes radiaux par rapport à la tête de forage. Les couteaux extérieurs ont un plus grand   diamètre   que les couteaux intérieurs et déterminent le diamètre du trou en même temps qu'ils creusent ou découpent au   fond   du trou. Les couteaux   inté-   rieurs travaillent au fond du trou.

   Tous les couteaux peu- vent âtre rapidement assembles à l'extérieur de la tête avec les pièces qui leur sont directement associées, et être ensuite rapidement mis en place sur ou dans la tâte, et ils   peuvert   être enlevés rapidement. 



     Comme   on l'a indiqué ci-dessus, les bossages ou saillies ,5 pont inclinés vers le bas etvert, l'extérieur. 



  Ceci a peur effet de donner aux couteaux extérieurs une inc inaison vers le bas et vers l'intérieur par rapport à l'axe vertical de la tête de forage. Ces couteaux et aussi les couteaux intérieurs 29 sont en forme de plats et sont char¯freinés sur leurs faces extérieures. Les couteaux inté- rieurs 29 tournent dans des plans verticaux. La disposition des couteaux est telle que l'appareil de forage maintient sa direction. 



   Des mesures appropriées sont prises pour évacuer les débris et à cet effet il y a des conduits 32 partant de la partie centrale creuse de la tête de forage. 



   Une ouverture est pratiquée en 33 dans chacune des parois latérales s'étendant vers le bas et l'on peut introduira dans cotte ouverture un instrument pour faire sortir l'organe de calage 14, 14a de sa position de calage, s'il a une tendance à coller. 



   On peut voir sur les Fige, 2 et 2a que les cavités 2 sont ouvertes   à.   une extrémité (voir en 2b), et qu'à l'au- tre extrémité chaque cavité est délimitée par une paroi 2c 

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 s'étendant vers le bas, comme le montre la fig. 2a,   jusqu'à   peu près à mi-hauteur de la partie évidée de la tête de forage   @   
Cette paroi 2c augmente la résistance de l'ensemble et particulièrement de la paroi portant le couteau extérieur. 



  La cavité est ouverte, du côté extérieur, seulement juste assez pour permettre au couteau de s'y loger. Comme le montre la fige 2a, la paroi supérieure de la cavité épouse .. la périphérie circulaire du couteau intérieur, avec un jeu convenable. Les conduits 32 du fluide de balayage dé- bouchent dans ces cavités au sommet de celles-ci et envoient le fluide directement sur les couteaux circulaires inté- rieurs. Le fluide balayeur sort de la cavité en longeant la face interne des couteaux extérieurs et les maintient propres.

   Lorsque cet appareil de forage est enfoncé dans un trou contenant au fond une matière tendre et collante, les disques ouvrent un passage cunéiforme et écartent la boue pour l'empêcher d'entrer dans les trous et d'obstruer l'appareil de forage, ce qui peut se produire dans les ou- tils présentant un trou ouvert en face du fond du trou de sonde,il est à remarquer que la cloison médiane 4 est plus courte que les parties latérales descendantes 3 de la tête de forage. La raison en est que les couteaux intérieurs sont de plus petit diamètre que les couteaux extérieurs. Il est par   contéquent   désirable que l'extrémité inférieure de cette eleison médiane se trouve suffisamment au-dessus du fond du trou pour éviter le frottement. 



   L'invention n'est pas limitée L la forme exacte de couteaux représentée ou à la nature de leur tranchant. 



  La construction de l'appareil de forage peut être modifiée dans certaines limites sans sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les revendications annexées.

Claims (1)

1. EMI10.1

   -;- 3.r,Yi:DI CATI ONS . coc: 0-*.

   1.- Appareil rotatif pour le forage de trous de sonde à grande profondeur, caractérisé par l'emploi de cou- teaux rotatifs montés dans la partie inférieure évidée de la tête de forage, sur des axes parallèles, dans le même EMI10.2 plan 1;.tr1zc.!!tal. et ducalao par mßl crt aux raytnb aa la tête, et de couteaux rotatifssitués à l'extérieur de la tête et décalés les uns par rapport aux autres et par rapport aux rayons de la tête, en substance comme ci- dessus décrit.

   2.- Appareil de forage suivant la revendication 1, dans lequel chaque couteau rotatif en forme de disque situé à l'extérieur de la tête est sensiblement dans l'ali- gnement axial du couteau Intérieur adjacent.

   3.- Appareil suivant la revendication 1, dans lequel chaque couteau extérieur est situé sur un axe in- cliné vers lebas et vers l'extérieur, dans le plan verti- cal ou se trouve l'axe du couteau intérieur adjacent, le couteau extérieur étant (le plus brand diamètre que le cou- teau Intérieur.

   4,- Appareil de forage suivant la revendication 1, dans lequel la tête de forage comporte des parois latéra- les et une paroi médiane pendantes, les parois latérales étant munies de bossages qui font saillie sur leurs faces extérieures et qui sont 'décalés par rapport aux rayons de la tête et l'un par rapport à l'autre dans la direction de la circonférence de la tête, des ccuteaux rotatifs en EMI10.3 forme ad aisques montés sur ces bcsaes et coupant en exer- çant une action de roulement et de découpage en tranches par suite du décalage de leurs axes, une paire de couteaux <Desc/Clms Page number 11> intérieurs en forme de disques dont chacun est disposé dans une des cavités ménagées de chaque cote de la paroi médiane,

   ces disques intérieurs étant décalés l'un par rapport à l'autre et par rapport aux rayons de la tête, et se trcuvant sensiblement dans l'alignement axial des c'outeaux extérieurs adjacents, des broches passant à tra- vers les bossages et dont les extrémités internes sont lo- gées dans des douilles qui ne sont pas dans le 'même aligne- ment des deux côtés de la paroi médiane, et des organes montés sur les bossages pour maintenir ces broches en place.

   5.- Appareil suivant la revendication 1, dans lequel les couteaux intérieurs sont montés sur des coussi- nets portés par des supports dont les extrémités portent contre les parois supérieures des rainures formées dans les parois pendantes de la tête, chaque coussinet étant muni d'une saillie latérale s'adaptant dans une des rainuras qui l'empêche de tourner, tandis que le support, le cous- sinet et le couteau sont assemblés de façon à pouvoir être maniés comme une seule pièce pour être introduits dans la tête et en être retirés, les rainures étant à cet effet ouvert eu , leurs extrémité inféroeures, et que des bro- ches passant à travers les parois extérieures de la tête ont leurs extrémités internes logées dans des douilles ménagées dans les rainures et sont maintenues en place par des organes appropriés.

   6.- Appareil pour le forage de trous de sonde à grande profondeur, comportant un support pour un couteau rotatif, fait de deux organes munis de dispositifs grâce auxquels l'un de ces organes peut être fixé à l'autre, en le faisant tourner d'une fraction de tour par rapport à celui-ci,et des dispositifs empêchant ces organes de tour- ner l'un par rapport à l'autre après fixation. <Desc/Clms Page number 12>

   7.- Appareil pour le forage de trous de sonda à grande profondeur, suivant la revendication 6, dans lequel l'un des organes du uupport comporte un passage dans laquai une partie de l'autre organe s'engage lorsqu'on déplace axialement cet crbana par rapport au premier, et cette partie vient en prise avec une partie du premier organe, d'un côté du passage, lorsqu'on fait tourner le second organe d'une fraction de tour par rapport au premier, un organe de calage étant prévu pour obstruer ce passage.

   8.- Appareil pour le forage de trous de sonde à, grande profondeur, suivant les revendications 6 et 7, dans lequel l'organe de calage a de préférence la forme d'un anneau destiné à être adjoint aux organes du suppcrt, ou à en être retiré, par un mouvement imprime dans une di- rection axiale par rapport à ceux-ci, cet anneau étant muni d'una saillie destinée à obstruer le passage et d'un dispositif destiné à le maintenir en place, 9.- Appareil pour la forage de troue de sonde grande profondeur, suivant les revendications 6 et 7, dans lequel l'un des organes du support est constitué par un bossage partant de la tête de forage et dans lequel est ménagé la passage,

   et l'autre organe du support est consti- tue par un coussinet destiné à s'adapter sur le bossage et muni d'une patte destinée à pénétrer danu le pansage et à s'engager derrière la partie du bossage adjacente au pas- sage, l'organe de calage s'introduisant dans le coussinet qui sert à retenir en place le couteau circulaire, et un dispositif étant prévu pourempêcher l'organe de calage de se séparer du support par un mouvement axial, en substance comme ci-dessus décrit. <Desc/Clms Page number 13>

   10.- Appareil rotatif pour le forage de trous de sonde à grande profondeur, comportant dans sa face inté- rieure deux cavités dent chacune est ouverte à une extrémité et présente à l'autre extrémité une paroi pendante reliant la cloison médiane à la paroi extérieure de la tête évidée, un couteau placé dans chaque cavité et décalé par rapport à celui de l'autre cavité et un couteau extérieur situé à proximité ae chaque couteau intérieur, le côté ouvert d'une cavité étant adjacent à la paroi pendante extrême de l'autre cavité.

   11.- Appare il pour le forage de trous de sonde à grande profondeur, dans lequel la tête de forage comporte sur sa face extérieure un bossage muni de pattes ou ner- vures espacées sur sa circonférence, un coussinet présen- tant des pattes ou nervures correspondantes espacées de façon à venir en prise avec les pattes ou nervures du bos- sage lorsqu'on fait tourner ce coussinet d'une fraction de tour, un organe de calage muni de saillies pouvant être introduit dans les intervalles des nervures du bossage et du coussinet lorsque ces nervures ont été amenées en prise, un: couteau maintenu par le coussinet de façon à pouvoir tourner, et un dispositif fixant l'organe de calage au bos- sage, en substance comme ci-dessus décrit.

   12.- Appareil pour le forage de trous de sonde à grande profondeur suivant la revendication 9, dans le- quel un couteau intérieur est logé dans une cavité de la tête et une broche traverse le bossage pour supporter ce couteau intérieur, la broche étant maintenue en place par le dispositif qui fixe l'organe de calage au bossage, en substance comme et-dessus décrit. @