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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION Jean Joseph GEFFROY " Trépan preneur pour forage de puits et autres applicatons". Priorité d'une demande de brevet déposée en France, le 30 octobre 1942.
Cette invention a pour objet un trépan preneur pour fora- ge de puits et autres applications.
On a déjà proposé pour l'exécution des forages de puits et autres applications, de ménager sur le trépan une soupape ou organe analogue qui s'ouvre pour laisser pénétrer, à l'inté- rieur dudit trépan, convenablement aménagé à cet effet, la terre ou autre matière rencontrée par cet instrument au fond de la carité pratiquée par lui . Cette disposition,toutefois, ne donne de bons résultats que lorsqu'il s'agit de travailler dans des sols mous ou relativement mous, la pénétration d'un . trépan de eette nature se trouvant fortement gênée et souvent même empêchée par la rencontre d'un bloc rocheux ou calcaire.
Le trépan d'après l'invention qui remédie à ses inconvé- nients comporte, en combinaison avec un corps de disposition appropriée, présentant une section transversale de préférence
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elliptique ou rectangulaire avec angles éventuellement arron- dis, des cuillères de forme appropriée, dont chacune présente un épaulement venant, pour la position d'ouverture de la cuil- lère, s'appliquer contre le bord inférieur du trépan, chaque cuillère montée sur un pivot fixe approprié étant reliée d'au- tre part, par une articulation convenable à l'extrémité infé- rieure d'un élément de traction relié par un dispositif dé- multiplicateur approprié, tel de préférence , qu'un groupe de ciseaux de Nuremberg, au câble de levage,
dans le but d'assu- rer la reprise des matières désagrégées lors de la chute libre du trépan, et la remontée desdites matières, emmagasinées dans le bas du trépan, sans entraanement d'eau.
Dans les dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation du trépan d'après l'invention :
Fig. 1 et 2 sont des coupes verticales schématiques, sui- vant des plans perpendiculaires, d'une première forme d'exécu- tien du trépan.
Fig. 3 montre une modification du trépan de fig. 2,ledit trépan étant pourvu d'une tête de manoeuvre.
Fig. 4 et 5 sont des vues d'une variante, fig. 4 étant une élévation latérale avec coupe partielle et fig. 5 étant une coupe verticale faite suivant un plan perpendiculaire au plan du dessin de fig. 4.
Fig. 6 est une coupe verticale partielle d'une variante de fig. 5.
Fig. 7 est une vue en bout par-dessus de fig. 6.
Fig. 8 montreune variante dela tige de levage du trépan.
Fig. 9 est un détail d'un cliquet d'immobilisation du mécanisme.
Fig. 10 à 14 sont des détails.
Dans la forme d'exécution de fig. 1 et 2, le trépan com- porte un corps 1 de constitution usuelle appropriée, présen- tant dans sa partie inférieure une cavité 2 formant chambre preneuse délimitée à sa partie inférieure par un rebord 3. Sur
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la face inférieure de ce rebord sont ménagées des oreilles 4 dont chacune porte l'axe d'articulation 5 d'une cuillère 6 terminée à sa partie inférieure par un bord convenablement tranchant 7 et présentant à sa partie supérieure un épaulement 8 venant, pour la position d'ouverture des'cuillères indiquée en fig.
1, buter contre le rebord-3 de la cavité ou chambre 2, L'ensemble des cuillères 6 constitue de préférence un solide de révolution à section horizontale circulaire dont certaines parties débordent sur le corps à section elliptique 1 du trépan eomme on le ve-it en fig. 2.
L'axe de pivotement 5 de chaque cuillère se trouve en un point plus rapproché de l'axe du trépan que le bord tranchant 7 de la cuillère de façon à obliger cette dernière, pendant son mouvement de fermeture, à exécuter tout d'abord un mouve- ment plongeant.
Les diverses cuillères élémentaires 6 sont munies de bras 9 venant s'articuler sur un axe commun 10 ménagé à l'extrémité inférieure d'une tige 11 traversant librement le corps 1 et terminé à son extrémité supérieure par une chape 12 qui vient s'articuler sur les éléments inférieurs d'un groupe de ciseaux de Nuremberg 13 articulé d'autre part, par l'intermédiaire de biellettes 14,au corps 1 du trépan. Le groupe de ciseaux de
Nuremberg est articulé par son extrémité supérieure à une chape pivotante 15 ménagée à l'extrémité inférieure du câble
16 de levage du trépan.
Le corps 1 présente à sa partie supérieure des oreilles
17 venant à l'attache des câbles usuels de levage non représen- tés destinés à supporter le poids du trépan.
Des volets 18, 19 articulés à la base du corps 1 sont ménagés pour obturer la partie des cuillères qui déborde latéra- lement le corps 1 comme on le voit en fig. 2.
Le fonctionnement est le suivant :
Pendant la descente du trépan, ce dernier soutenu tout d'abord par les câbles usuels venant s'engager dans les oreil-
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les 17, le câble 16 de levage accroché aux ciseaux de Nurem- berg 13 est constamment mou Les câbles de suspension fixés aux oreilles 17 étant relâchés'*, le trépan tombe à chute libre.
Avant que la chute ne commence, le trépan étant suspendu par les oreilles 17 les ciseaux de Nuremberg 13 sont repliés sur eux-mêmes comme indiqué en traits wixtes (fig. 1), le poids de la tige 11 et des dits ciseaux venant agir sur les bras 9 des cuillères 6 pour maintenir ces dernières dans la position ouverte, représentée en fig. 1, pour laquelle les bords tran- chants 7 constituent les arêtes d'attaque du trépan, les cuil- lères 6 faisant pratiquement corps avec le trépan proprement dit 1, grâce à l'appui des épaulements 8 contre le rebord in- férieur 3 du corps 1.
Le trépan arrivant par les arêtes 7 en contact avec le sol, les dites arêtes ou bords 7 pénètrent dans le sol ou le désagrègent suivant sa composition. Aussitôt qprès le choc du trépan au fond de son excavation, on effectue'le relevage par le câble 16: ce dernier agit tout d'abord sur les ciseaux de Nuremberg 13 puis sur la tige 11 pour effectuer la ferme- ture des cuillères 6 en les amenant dans la position indiquée en fig. 5. cette action sur les dites cuillères est démulti- pliée grâce à la présence des ciseaux de Nuremberg 13, ce qui permet d'exercer une action puissante assurant la fermeture certaine des cuillères 6 en emprisonnant dans la chambre ou cavité 2, les matières désagrégées ou libérées par la chute du trépan .
Pendant la remontée de ce trépan, le corps 1, qui ne présente pas une forme cylindrique, ne constitue pas piston dans l'excavation qu'il a formée, et ne remonte par conséquent pas l'eau. Fendant cette remontée du trépan, les volets 18 et 19 rabattus dans la position de fig. 2 empêchent la pénétration de l'eau dans la chambre ou cavité 2, de sorte que les matières assemblées dans cette chambre ou cavité peuvent être remontées pratiquement sans souillure.
Une fois le trépan amené au-dessus du sol, il suffit de
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raidir les câbles attachés aux oreilles 17 pour donner du mou au câble 16 et permettre ainsi l'ouverture des cuillères
6 sous l'effet du poids de ces dernières et,,de la tige 11 ainsi que des croisillons 13 ou ciseaux de Nuremberg.
Comma indiqué en fig. 3 et 6 à 8, on peut obtenir une étanchéité pratiquement absolue de l'ensemble en munissant le corps 1 du trépan d'une tête mobile 20 (fig. 5) sous la- quelle's'adapte un eollier à billes 21 constituant point d'at- tache des câbles 22. La dite tête pourra être reliée au corps
1 du trépan- comme indiqué en fig. 8, par une gaine 23 en accor- déon. Dans ce cas le câble de levage 24 vient se fixer à une tige 25 traversant la téte 21 à travers un presse-étoupe 26.
Cette tige 25 vient s'articuler au groupe de ciseaux de Nurem- berg 13, la tige 11 qui relie lesdits ciseaux de Nuremberg à l'articulation 10 des bras 9 des cuillères 6 traversant alors la paroi inférieure 27 du corps 1 à travers un presse- étoupe 28.
La disposition du trépan pourrait dans certains cas, comme indiqué en fig. 4 et 3, comporter des ciseaux de,Nuremberg dis- posés en 29 à la partie inférieure de l'appareil, bien que la disposition du mécanisme constitué par ces ciseaux à la partie supérieure du corps du trépan soit préférable pour évi- ter toute souillure de ce mécanisme et le maintenir constamment en bon état de fonctionnement,le corps 30 pouvant présenter la forme d'un cylindre de tôle d'épaisseur convenable comme le montrent fig. 4 et 5.
Dans la forme d'exécution de fig. 40 et 5, les câbles 53 de relevage du trépan viennent s'attacher à une cloche 52 dont le bord inférieur porte des verrous 54 logés dans des mortai- ses de ce bord et que des ressorts 55 tendent constamment à repousser vers l'axe de la cloche pour venir s'engager sous l'épaulement 56 de la tête mobile 51 du trépan. Chacun des verrous 54 porte (fig. 10) des tétons 58 avec lesquels vien-
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nent s'engager les bras d'un cliquet 57 articulé en 70 sur la cloche. Sur cet axe 70 est également articulé un contre- cliquet présentant deux bras d'inégale longueur 71-72 et dont le dit bras 72 vient appuyer contre le cliquet 57.
La tête mobile 51 est munie à sa partie inférieure d'une butée 59 qui peut venir s'appliquer sous la face inférieure de la culasse 60 formant la partie supérieure du trépan. Sur cette tête est disposé un cellier 61 (fig' 5) sur lequel sont fixés des tringles 62 reliées par leur extrémité inférieu- re à la queue 63 de manoeuvre d'un croc de verrouillage 64 arti- culée sur un axe fixe 65, perte par des barres de guidage 66 solidaires du corps 30 de l'appareil. Lendits crocs peuvent ainsi se refermer sur la chape 67 d'attaché du câble de le- vage 68 aux ciseaux de Nuremberg 29 dans la position de ferme- ture des dits ciseaux représentée en fig. 4.
Lorsque, après la chute du trépan, en agit sur le câble 68, en provoque tout d'abord la fermeture des cuillères 6 venant dans la position de fig. 5, cette action étant effec- tuée sur les cuillères par l'intermédiaire des ciseaux démul- tiplicateurs 29. Le câble 68 en s'élevant soulève, par les barres 66, la. tête 51 qui, en venant agir directement sur les extrémités intérieures biseautées des verrous 54, les écarte (fig. 12) et vient prendre la position de fig. 5 : l'épaule- ment 56 ayant dépassé les verrous 54, ces derniers se refer-- ment dans la position de cette fig. 5 en emprisonnant ladite tête 51.
A ce moment, la face supérieure de la culasse 60 entre en contact avec le bord inférieur de la cloche 52 et si le mouvement de levage du câble 68 continue, la cloche 52 est soulevée avec le trépan sans que la tête 51 puisse pénétrer plus profondément.
Si l'on donne à ce moment du mou au câble de levage 68 la cloche 52 redescend en tendant les câbles 53 et la tête 51 vient reposer sur les verrous 54, l'appareil étant alors suspendu dans la cleche 52.
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Si l'on continue de donner du mou au câble 68 le corps de l'appareil descend jusqu'à ce que la face inférieure de la culasse 60 vienne reposer sur la butée 59 dans la position de fig, 4, En molissant encore le sable de levage 68, les eiseaux de Nuremberg s'affaissent dans la position de fig. 4 et les cuillères s'ouvrent dans la position indiquée par cette fig. 4.
Lorsque le trépan est suspendu dans la cloche par sa tête 51 comme indiqué plus haut, il se produit un mouvement de basculement dans les crecs de verruuillage 64 qui descendent avec le corps.30 du trépan tandis que leur queue 63 (fig. 9), reliée par les tringles 62 à la tête de l'appareil se soulève.
Ces crose se présentent alors en position de verrouillage lors de la descente des ciseaux de Nuremberg 29, et ils n'effaceront au passage de la rampe d'accrochage solidaire de la chape 67 puisqu'ils peuvent osciller élastiquement par rapport à leur queue comme le montre fig. 9.
Les ressorts 76 renvoient les crocs 64 en position de verrouillage et lorsqu'on opèrera à nouveau une traction sur le sable de levage 68, la chape 67 viendra se placer sous les bace des crocs 04 et produisant le verrouillage du système et le levage de l'appareil tout entier avec les coquilles ouvertes. Les crocs 64 étant bloqués par la traction exercée sur leurres, leur queue 63 reste fixe et la tête 51 de l'appa- reil reste écartée du eorps 30 de la quantité indiquée en f ig. 4.
La culasse 60 venant au contact du bord de la cloche 52, la tête 51 arrive vers le fond de la cloche (fig. 13) en pas- sant au-dessus des linguets 71 qu'elle a fait basculer au passage , chacun des dits linguets étant articulélibrement sur son pivot 70.-
On donne du mou au bras de levage 68 et l'ensemble de l'appareil redescend, étant toujours verrouillé par les lin-
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guets 64 (fig. 5), l'épaulement 56 de la tête 51 venant agir sur les linguets 71 détermine, par les bras 72 de ces linguets, un pivotement des linguets 57 qui, en agissant sur les doigts 58, repoussent les verrous 54 dans leur logement (fig. 14);
le passage est libre pour la tête qui peut alors sortir de la cloche 52 et l'appareil est redescendu en position d'ou- verture, les verrous 54 étant alors repoussés par leurs res- sorts 55 en position de fermeture.
Quant le trépan rencontre le sol, la tête 51 descend par inertie et vient porter sur la culasse 60. Les tringles 62 descendent de la même hauteur et provoquent le pivotement des crocs 64 qui libèrent la chape 67, l'appareil étant ainsi libre pour une nouvelle opération de fermeture.
Le dispositif de la tête des fig. 5 et 10 à 14 pour- rait être utilisé pour des appareils dont la fermeture serait opérée par des tambours ou des poulies de moufflage, quel que soit le mode de verrouillage appliqué.
L'invention s'applique également lorsque la cloche d'ouverture est remplacée par un collier à billes tel que 21 (fig. 3), l'ouverture de l'appareil se faisant alors par immobilisation du cellier 21 au moyen de câbles 22 reliés à un tambour prévu sur l'engin de levage.
L'invention s'applique pour la réalisation de forages de toute nature et pour toutes applications.
REVENDICATIONS.
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