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"MECANISME DE MISE EN ROTATION POUR PERFORATRICES" @
La présente invention est relative aux perfora- trices et, plus particulièrement à un mécanisme de mise en rotation pour perforatrices actionnées par un fluide du type à percuteur à mouvement de va-et-vient.
L'un des objets de la présente invention est de faire tourner l'outil par saccades de façon à l'amener dans une nouvelle position à chaque coup du percuteur.
La présente invention a encore pour but de sim- plifier la construction et de réduire au minimum les frais d'entretien d'un mécanisme de ce genre.
Elle se propose encore de permettre la mise en service ou non, à la volonté de l'opérateur, du mécanisme de mise en rotation.
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D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite, en se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une vue en élévation, en coupe, d'une perforatrice, comportant un mécanisme de mise en rotation suivant l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des coupes transversales faites suivant les lignes 2-2 et 3-3 respectivement de la figure 1.
La figure 4 est une vue en perspective d'un détail.
La perforatrice 20 comporte un cylindre 21 et des têtes avant et arrière 22 et 23, respectivement. Ces pièces constituent l'enveloppe de la perforatrice et peuvent être fixées en position correcte, les unes par rapport aux autres, de façon appropriée, par exemple au moyen de boulons latéraux (non représentés).
Dans le cylindre 21 se trouve une chambre 24 pour le piston 25, dont la tige 26 est cannelée à son extrémité avant et qui coulisse dans une rondelle 27, introduite dans l'extrémité avant du cylindre de façon à fermer la chambre 24 du piston.
La tête avant 22 contient un mandrin tournant 28, comportant dans sa partie avant un alésage 29, destiné à recevoir un outil 30, dont on a représenté seulement la tige et qui est en prise dans cet alésage 29, La partie arrière de l'alésage 29 a la dimension voulue pour recevoir la tige 26 du piston et porte un écrou rainuré 31 qui est en prise sur les cannelures de la tige du piston.
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Dans l'extrémité arrière du cylindre 21, se trouve un alésage de grande dimension 32 servant à recevoir le mécanisme distributeur 33 et le mécanisme de mise en rotation 34, Le mécanisme distributeur est disposé, de préférence, au voisinage de l'extrémité arrière de la chambre de piston 24, et comporte un siège de soupape 35, dont la partie avant pénètre dans la chambre de piston 24, de façon à fermer celle-ci. Le siège de soupape 35 est évidé, de façon à constituer une chambre de soupape 36 dans laquelle se trouve une soupape 37, du type à plateau oscillant, qui commande l'écoulement du fluide sous pression par les passages d'entrée 38 et 39, allant de la chambre de soupape 36 aux extrémités avant et arrière respectivement de la chambre de piston.
Le siège de soupape 35 porte un plateau 40 qui sert de fermeture pour l'extrémité arrière de la chambre de soupape 36 et qui porte le mécanisme de mise en rotation 34.
Le fluide sous pression, distribué par la soupape 37, arrive à la chambre à soupape 36, en passant par un passage d'amenée 41, ménagé dans le plateau 40, par le mécanisme de mise en rotation 34 et par la tête arrière 23 et par une ouverture dans l'alésage 42, qui sert de chambre pour un robinet d'arrêt 43. La chambre de ce robinet d'arrêt est en communication constante avec une source d'alimentation en fluide sous pression, par un orifice 44, et, dans le robinet d'arrêt 43, se trouve une cavité 45 qui établit une communication entre l'orifice 44 et une lumière 46, ménagée dans le robinet 43 et susceptible de coïncider avec le passage d'amenée 41.
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Lorsque le robinet 43 est en position ouverte, du fluide sous pression passe directement de la source d'alimentation à la chambre à soupape 36 et il est distribué aux extrémités de la chambre de piston, pour actionner le piston ±2. Le fluide sous pression ainsi utilisé, s'échappe dans l'atmosphère par une lumière d'échappement libre 47, ménagée dans le cylindre 21 et commandée par le piston 25.
Le mécanisme de mise en rotation comporte une barre rayée 48 qui passe à travers le plateau 40, le siège de soupape 35 et pénètre dans le piston 25 où elle est en prise avec un écrou rayé 49. vissé dans le piston 25. La barre rayée 48 porte une tête 50 qui est entourée d'un rochet 51, serré entre la tête arrière 23 et le plateau 40 et elle porte, par une extrémité, contre la tête arrière 23 et par son autre extrémité, contre le plateau 40. Dans la tête 50, se trouve un certain nombre de rainures 52. disposées tangentiellement, contenant des plongeurs 53 qui viennent en prise avec les dents 54 de la roue à rochet, sur la face intérieure du rochet 51.
Les plongeurs 53 ont la forme de plaques rectangulaires, ayant sensiblement la même hauteur que la tête 50, de sorte que, lorsque les plongeurs sont montés, leurs faces supérieures et inférieures coopèrent avec les surfaces adjacentes de la tête arrière 23 et du plateau 40, pour empêcher le passage du fluide par-dessus les surfaces supérieures et inférieures des plongeurs. Les extrémités intérieures des plongeurs 53 constituent des surfaces 55. soumises à l'action de la pression, contre lesquelles le fluide sous pression agit normalement et de façon constante, pour pousser les plongeurs vers l'extérieur, en position
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voulue pour venir en prise avec les dents 54 du rochet.
Le fluide sous pression, utilisé dans ce but, arrive dans les extrémités intérieures des fentes 52, par un passage d'amenée 56 qui est constamment en communication avec l'orifice 44 et qui est interrompu, dans l'exemple repré- senté, par un alésage 57 qui sert de chambre pour un robinet 58, manoeuvrable à la main.
Sur le pourtour de la clé du robinet 58. se trouve une rainure 59 qui, pour une position de la clé 58, établit une communication entre les parties voisines du passage d'amenée 56, Le passage d'amenée 56 débouche directement dans une rainure annulaire 60, ménagée dans l'extrémité avant de la tête 50, de façon à assurer une alimentation adéquate en fluide sous pression, à toutes les surfaces 55 des plongeurs, soumises à l'action de la pression. Une rainure annulaire 61 est.ménagée dans l'extrémité arrière de la,tête 50.
Afin que les surfaces extérieures 62 des plongeurs 53 puissent normalement être en communication avec l'atmosphère, la tête arrière 23 est munie d'un passage ou évent 63 qui. va de l'espace compris entre le pourtour de la tête 50 et la surface intérieure du rochet, à l'alésage 57, en vue de communiquer avec un orifice 64, ménagé dans la clé 58 et allant-à l'atmosphère.
Les différents passages allant au mécanisme de mise en rotation sont disposés, de préf é- rence, de façon télle que l'orifice 64 puisse communiquer avec le passage 63, ou avec la partie du passage 56 allant de l'alésage 57 à la rainure 60, et que la rainure 59 puisse établir une communication avec les différentes 'parties du passage d'alimentation 56 ou avec la partie allant de l'alésage 57 à l'alésage 42 et au passage 63.
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Le dispositif fonctionne de la façon suivante : On supposera que la soupape 37 et le piston 25 sont en service, et que le robinet 58 occupe une position suivant laquelle l'espace compris entre le pourtour de la tête 50 et la surface intérieure du rochet communique avec l'at- mosphére par le passage 63 et l'orifice 64, et en outre, que la rainure 59 est dans une position faisant communi- quer les aifférentes parties du passage d'alimentation 56, l'une avec l'autre, de la façon représentée sur la figure 1 du dessin.
Les pièces étant dans ces différentes positions, du fluide sous pression arrive de la source d'alimentation aux extrémités intérieures des rainures 52 et agit contre les surfaces 55 soumises à la pression, pour pousser les plongeurs 53 vers l'extérieur, en position voulue pour venir en prise avec les dents 54 du rochet. En conséquence, lorsque le piston revient vers l'arrière, la barre rayée est empêchée de tourner par les plongeurs 51 et les dents 54, et le piston, avec le mandrin 28 et l'outil 30, est ooligé de tourner partiellement, pour déplacer le foret en l'amenant dans une nouvelle position, dans le trou à forer.
Lorsque du fluide sous pression arrive dans l'ertrémité arrière de la chambre de piston, pour actionner de nouveau le piston suivantsa course active, ce piston fait tourner la barre rayée, étant donné que les extrémités extérieures des plongeurs 53 passent simplement sur les dents du rochet 54. Lors du mouvement inverse du piston, les plongeurs 53 sont, de nouveau, en prise avec les dents ..2:. et font ainsi que l'outil tourne pour venir dans une nouvelle position. Ce cycle d'opérations peut se continuer
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indéfiniment, enfaisant tourner l'outil par saccades, entre les coups du piston percuteur.
Si l'on désire mettre hors d'action le mécanisme de mise en rotation, par exemple lorsque l'on amorce le trou de forage, on peut faire tourner le robinet 58 dans le sens lévogvre, en regardant la figure 1, ée façon à amener l'orifice 64 en concordance avec la partie du passage d'alimentation 56, allant de l'alésage 57 à la rainure 60. La rainure 59 fait alors communiquer le passage 63 avec la source d'alimentation. De cette façon, les plongeurs 53 se déplacent vers l'arrière dans leurs rainures, et ils ne sont plus en prise avec les dents 54.
La barre rayée 48 peut alors tourner librement, par rapport au rochet, à la fois lors de la course vers l'avant et de la course vers l'arrière du. piston 25 jusqu'à ce que le trou de forage ait été amorcé, après quoi le robinet 58 peut, de nouveau, être ramené dans sa position primitive, en vue d'actionner les plongeurs pour les mettre en prise avec les dents 54 du rochet.
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"ROTATION MECHANISM FOR PERFORATORS" @
The present invention relates to perforators and more particularly to a rotating mechanism for fluid-actuated perforators of the reciprocating striker type.
One of the objects of the present invention is to rotate the tool jerkily so as to bring it into a new position each time the striker strikes.
A further object of the present invention is to simplify the construction and to minimize the maintenance costs of such a mechanism.
It also proposes to allow the commissioning or not, at the will of the operator, of the rotation mechanism.
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Other advantages and features of the invention will emerge from the description which will be given thereof, with reference to the appended drawing in which:
FIG. 1 is an elevational view, in section, of a perforator, comprising a rotation mechanism according to the invention.
Figures 2 and 3 are cross sections taken along lines 2-2 and 3-3 respectively of Figure 1.
Figure 4 is a perspective view of a detail.
The hole punch 20 has a cylinder 21 and front and rear heads 22 and 23, respectively. These parts constitute the envelope of the perforator and can be fixed in the correct position, relative to each other, in an appropriate manner, for example by means of side bolts (not shown).
In the cylinder 21 there is a chamber 24 for the piston 25, the rod 26 of which is splined at its front end and which slides in a washer 27, introduced into the front end of the cylinder so as to close the chamber 24 of the piston.
The front head 22 contains a rotating mandrel 28, comprising in its front part a bore 29, intended to receive a tool 30, of which only the rod is shown and which is engaged in this bore 29, The rear part of the bore 29 is sized to accommodate piston rod 26 and carries a grooved nut 31 which engages the grooves of the piston rod.
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In the rear end of cylinder 21, there is a large bore 32 for receiving the distributor mechanism 33 and the rotating mechanism 34. The distributor mechanism is preferably disposed in the vicinity of the rear end of the cylinder. the piston chamber 24, and comprises a valve seat 35, the front part of which penetrates into the piston chamber 24, so as to close the latter. The valve seat 35 is recessed so as to constitute a valve chamber 36 in which there is a valve 37, of the swash plate type, which controls the flow of pressurized fluid through the inlet passages 38 and 39, extending from the valve chamber 36 to the front and rear ends respectively of the piston chamber.
The valve seat 35 carries a plate 40 which serves as a closure for the rear end of the valve chamber 36 and which carries the rotating mechanism 34.
The pressurized fluid, distributed by the valve 37, arrives at the valve chamber 36, passing through a supply passage 41, formed in the plate 40, by the rotation mechanism 34 and by the rear head 23 and by an opening in the bore 42, which serves as a chamber for a shut-off valve 43. The chamber of this shut-off valve is in constant communication with a supply source of pressurized fluid, through an orifice 44, and , in the shut-off valve 43, there is a cavity 45 which establishes communication between the orifice 44 and a slot 46, formed in the valve 43 and capable of coinciding with the supply passage 41.
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When the valve 43 is in the open position, pressurized fluid passes directly from the power source to the valve chamber 36 and is distributed to the ends of the piston chamber, to actuate the piston ± 2. The pressurized fluid thus used escapes into the atmosphere through a free exhaust port 47, provided in the cylinder 21 and controlled by the piston 25.
The spinning mechanism has a ribbed bar 48 which passes through plate 40, valve seat 35 and enters piston 25 where it engages with a ribbed nut 49 screwed into piston 25. The ribbed bar 48 carries a head 50 which is surrounded by a ratchet 51, clamped between the rear head 23 and the plate 40 and it bears, by one end, against the rear head 23 and by its other end, against the plate 40. In the head 50, there are a number of tangentially disposed grooves 52, containing plungers 53 which engage the teeth 54 of the ratchet wheel, on the inner face of the ratchet 51.
The plungers 53 are in the form of rectangular plates, having substantially the same height as the head 50, so that, when the plungers are mounted, their upper and lower faces cooperate with the adjacent surfaces of the rear head 23 and the plate 40, to prevent the passage of fluid over the upper and lower surfaces of the plungers. The inner ends of the plungers 53 constitute pressurized surfaces 55, against which the pressurized fluid acts normally and consistently, to urge the plungers outward into position.
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desired to engage with the teeth 54 of the ratchet.
The pressurized fluid, used for this purpose, arrives at the inner ends of the slots 52, through a supply passage 56 which is constantly in communication with the orifice 44 and which is interrupted, in the example shown, by a bore 57 which serves as a chamber for a valve 58, which can be operated by hand.
On the periphery of the key of the tap 58, there is a groove 59 which, for a position of the key 58, establishes a communication between the neighboring parts of the supply passage 56, The supply passage 56 opens directly into a groove annular 60, formed in the front end of the head 50, so as to ensure an adequate supply of pressurized fluid, to all the surfaces 55 of the plungers, subjected to the action of the pressure. An annular groove 61 is provided in the rear end of the head 50.
In order that the outer surfaces 62 of the plungers 53 can normally be in communication with the atmosphere, the rear head 23 is provided with a passage or vent 63 which. goes from the space between the periphery of the head 50 and the interior surface of the ratchet, to the bore 57, in order to communicate with an orifice 64, made in the key 58 and going to the atmosphere.
The various passages going to the rotating mechanism are preferably arranged so that the orifice 64 can communicate with the passage 63, or with the part of the passage 56 going from the bore 57 to the groove. 60, and that the groove 59 can establish communication with the different parts of the feed passage 56 or with the part going from the bore 57 to the bore 42 and the passage 63.
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The device operates as follows: It will be assumed that the valve 37 and the piston 25 are in service, and that the valve 58 occupies a position in which the space between the periphery of the head 50 and the inner surface of the ratchet communicates with the atmosphere through the passage 63 and the orifice 64, and further that the groove 59 is in a position communicating the different parts of the feed passage 56 with each other, as shown in Figure 1 of the drawing.
The parts being in these different positions, pressurized fluid arrives from the power source at the inner ends of the grooves 52 and acts against the surfaces 55 subjected to the pressure, to push the plungers 53 outwardly, into the desired position for engage with the teeth 54 of the ratchet. As a result, when the piston returns rearward, the rifled bar is prevented from rotating by the plungers 51 and teeth 54, and the piston, together with the mandrel 28 and the tool 30, is required to partially rotate, to move. the drill bit by bringing it to a new position in the hole to be drilled.
When pressurized fluid enters the rear end of the piston chamber, to actuate the piston again following the active stroke, this piston rotates the striped bar, as the outer ends of the plungers 53 simply pass over the teeth of the piston. ratchet 54. During the reverse movement of the piston, the plungers 53 are again engaged with the teeth ..2 :. and thus cause the tool to rotate to come to a new position. This cycle of operations can continue
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indefinitely, causing the tool to rotate in jerks, between strokes of the striker piston.
If it is desired to put the rotating mechanism out of action, for example when the borehole is primed, the valve 58 can be turned in the levooper direction, looking at FIG. 1, so as to bringing the orifice 64 into correspondence with the portion of the feed passage 56, going from the bore 57 to the groove 60. The groove 59 then communicates the passage 63 with the power source. In this way, the plungers 53 move backwards in their grooves, and they are no longer in engagement with the teeth 54.
The striped bar 48 can then rotate freely, relative to the ratchet, both in the forward stroke and in the backward stroke of the. piston 25 until the borehole has been primed, after which the valve 58 can again be returned to its original position, in order to actuate the plungers to engage them with the teeth 54 of the ratchet .