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"Perfectionnements apportés aux trépans à roches"
La. présente invention concerne des trépans à roches à action rotative-percutante, trépans du type composé, compren?nt une tige et une mèche amovible réunie à celle-ci et présentant un ou plu- sieurs tranchants, la tige et la mèche présentant des surfaces d'a,bout annulaires analogues, de façon à former un joint à fleur, où la tige et la mèche sont maintenues en contact à l'aide d'un élément de liaison ou goujon fileté qui s'engage dans des cavités taraudées de la tige et de la mèche.
Dans certaines constructions de trépans à roches, connues à ce jour, la partie du goujon engagée dans la cavité de la mèche était fixée dans celle-ci, tandis que sa partie restante était engagée amoviblement dans la cavité de la tige, sans atteindre le fond de cette cavité. Ce goujon a pour but de maintenir en contact
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les surfaces d'about de la tige et de la mèche, de façon que les coups de percussion soient transmis directement par la tige à la mèche uniquement par l'intermédiaire de ces faces d'a- bout. Toutefois, vu que le goujon est fixé dans la mèche, et étant donné la rotation relative entre la tige et le goujon, laquelle peut se produire pendant le fonctionnement du trépan, un déplacement axial relatif peut avoir lieu entre la tige et la mèche.
Ceci a automatiquement pour effet d'interrompre le contact entre les faces d'about de ces deux éléments, à la suite de quoi le goujon absorbe les efforts dûs aux coups de percus- sion, auxquels il n'est pas capable de résister, de sorte qu'il casse finalement, d'où arrêts fréquents dans un but de réparation ou de remplacement. Les ruptures peuvent se produire en des points du goujon situés à l'intérieur de la cavité de la tige ou de la mèche, ce qui rend difficile l'enlèvement du goujon cassé.
Il est cependant connu de faire en sorte que le goujon s'en- gage librement dans les cavités de la tige et de la mèche, de façon à pouvoir être séparé aisément de ces deux organes. L'in- vention se rapporte à cette construction particulière et vise à apporter des perfectionnements dans les tranchants de la mèche, de façon à assurer une efficacité et une longévité plus grandes au tranchant ou aux tranchants de la mèche, ainsi qu'une vitesse de forage plus élevée, avec cet avantage supplémentaire que, lors- que la durée utile du bord tranchant s'étend au-delà du moment auquel a lieu la rupture du goujon, ce dernier peut être remplacé, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de rejeter la mèche alors que ces tranchants peuvent encore fournir du travail utile.
L'invention vise en outre des moyens permettant d'enlever aisément le goujon de la mèche et de la tige et de le remplacer lorsque c'est nécessaire.
Un trépan du type sus-indiquë, établi selon l'invention, comporte: une mèche présentant,sur sa face active, .au moins un
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tranchant, et, à son extrémité postérieure, une cavité taraudée; une tige dont une extrémité vient abouter l'extrémité postérieure de la mèche et qui est munie d'une cavité taraudée, co-axiale avec la cavité de la mèche; et, un organe de liaison ou goujon fileté qui s'engage dans les cavités de la tige et de la mèche de façon à maintenir leurs extrémités aboutées en contact, ce goujon pouvant tourner par rapport à la tige et à la mèche, de manière à constituer un organe de liaison flottant, le ou les tranchants de la mèche étant constitués en un métal ou alliage dur et étant brasés ou appliqués d'une autre manière convenable à la face active de la mèche.
Le trépan peut être creux de façon à permettre le passage d'un courant d'eau destiné à emporter les matières détachées par la face active du trépan. Ce passage est constitué par un canal axial dans la tige et le goujon et un canal axial dans la mèche, s'étendant depuis la cavité jusqu'à la face active de celle-ci, ou bien, un ou plusieurs canaux peuvent se diriger depuis la cavité jusqu'à la paroi limite latérale de la mèche.
Le métal ou alliage dur formant les tranchants de la mèche peut se présenter sous la forme d'une ou de plusieurs pièces in- sérées ou rapportées, ajustées dans une ou plusieurs rainures ou gorges prévues dans la face active de la mèche, une couche de métal pouvant être interposée entre la ou les dites pièces et la ou les rainures, cette couche pouvant être constituée par le métal de brasage ou de soudure, utilisé pour fixer les dites pièces sur la face active de la mèche.
Les pièces insérées peuvent être constituées en carbure de tungstène ou autre métal ou alliage dur obtenu par concrétion, et présenter des tranchants en V inversé.
Le ou les tranchants peuvent présenter une forme rectiligne ou convexe et être de préférence exempts de coins à angle aigu..
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Lorsqu'on prévoit plusieurs tranchants, ceux-ci doivent être disposés côte à côtes en croix ou de toute autre manière appropriée.
L'organe de liaison flottant présente de préférence la forme d'un goujon fileté creux ayant un diamètre uniforme sur toute sa longueur, laquelle est inférieure à la longueur combinée des cavités de la mèche et de la tige,, de sorte que chaque extré- mité de ce goujon est écartée de l'extrémité intérieure de la cavité correspondante.
Le dessin annexé représente un mode d'exécution d'un trépan à roches selon l'invention. Dans ce dessin:
Fig. 1 est une élévation, la tige du trépan étant montrée en coupe longitudinale.
Fig. & est une vue en plan correspondante.
Fig.5 est une élévation en coupe selon la ligne III-III de la Fig. , de la mèche et du goujon, la tige étant omise.
10 désigne une mèche de trépan à faces tranchantes cruci- formes, dont les tranchants sont formés sur quatre pièces insérées 11 en métal ou alliage dur, logées dans deux gorges diamétrales la taillées dans le métal de la mèche à angle droit l'une par rapport à l'autre. Ces gorges présentent un fond plat afin de constituer une assise pour les surfaces planes compléments ires des bases des pièces insérées.
La mèche 10 converge vers son extrémité postérieure, laquelle présente une face plane 13 et une cavité taraudée 14. Dans cette dernière s'engage un goujon fileté creux 15, lequel constitue l'organe permettant de réunir la mèche amovibleent à la tige creuse 16, cette dernière présentant une cavité taraudée 17 destinée à recevoir le goujon 15.
Les (pâtre pièces 11 sont fixées dans les deux gorges le par brasage, de telle sorte que leurs extrémités extérieures soient
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situées à l'intérieur du périmètre de la mèche. Au point de rencontre des extrémités intérieures de ces pièces, on interpose entre ces extrémités des plaquettes 18 en acier doux ou autre métal convenable, de façon à faciliter l'adhérence mutuelle des pièces insérées, vu qu'il a été constaté que celles-ci se bra- sent d'une manière plus satisfaisante à un autre métal qu'entre elles. Les faces exposées de ces pièces présentent la forme d'un V inversé, de façon à constituer les tranchants de la mèche.
La mèche présente une série de 'canaux 19 qui s'étendent du /limite/ fond de la cavité 14 à la paroi/latérale de la mèche et qui, conjointement avec le canal 20 formé dans le goujon creux 15 et le canal 1 formé dans la tige creuse 16, constitue une canali- sation par laquelle l'eau arrive à la face active de la mèche dans le but d'emporter les matières détachées par le trépan.
La face en bout de la tige forme un joint à fleur avec la face en bout 13 de la mèche, le goujon 15 présentant une longueur inférieure à la longueur totale combinée des cavités 14 et 17 de la mèche et de la tige, de sorte que ce goujon peut être écarté de l'extrémité de l'une des cavités 14 ou 17, ou des deux, for- mant ainsi un organe de liaison flottant pouvant être aisément enlevé tant de la tige 16 que de la mèche 10, lorsque ces deux éléments sont séparés l'un de l' autre.
Deplus, les faces aboutées de la tige et de la mèche seront maintenues en contact en dépit d'un léger mouvement axial du gou- jon, lequel peut se produire lors du fonctionnement du trépan, vu que le goujon peut tourner librement tant par rapport a la tige qu'à la mèche, de sorte que les coups de percussion seront trans- mis directement par la tige à la mèche uniquement par l'intermé- diaire de leurs faces extrêmes aboutées et que le goujon sera ainsi soustrait à ces coups même au cas où il viendrait à effectuer un léger déplacement axial.
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"Improvements made to rock drill bits"
The present invention relates to rotary percussive rock drill bits, compound type bits, comprising a shank and a removable bit joined thereto and having one or more cutting edges, the shank and the bit exhibiting shafts. surfaces of a similar annular tip, so as to form a flush joint, where the shank and the bit are held in contact with the aid of a connecting member or threaded stud which engages in threaded cavities of rod and wick.
In certain constructions of rock bits, known to date, the part of the stud engaged in the cavity of the bit was fixed in the latter, while its remaining part was removably engaged in the cavity of the rod, without reaching the bottom. of this cavity. The purpose of this stud is to keep in contact
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the end surfaces of the shank and of the bit, so that the percussion blows are transmitted directly by the shank to the bit only through these end faces. However, since the stud is fixed in the bit, and given the relative rotation between the shank and the dowel, which can occur during operation of the bit, relative axial displacement can take place between the shank and the bit.
This automatically has the effect of interrupting the contact between the end faces of these two elements, as a result of which the stud absorbs the forces due to the percussion blows, which it is not able to resist. so that it eventually breaks, hence frequent stoppages for the purpose of repair or replacement. Ruptures can occur at points on the stud located within the shank or bit cavity, making it difficult to remove the broken stud.
However, it is known to ensure that the stud engages freely in the cavities of the rod and of the bit, so as to be able to be easily separated from these two members. The invention relates to this particular construction and aims to provide improvements in the cutting edges of the bit, so as to ensure greater efficiency and longevity of the cutting edge or edges of the bit, as well as a speed of higher drilling, with the added advantage that when the useful life of the cutting edge extends beyond the point at which the stud breaks, the latter can be replaced, so that it is not necessary to reject the bit while these cutting edges can still provide useful work.
The invention further relates to means making it possible to easily remove the stud from the bit and from the rod and to replace it when necessary.
A drill bit of the above-indicated type, established according to the invention, comprises: a drill bit having, on its active face, at least one
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cutting edge, and, at its posterior end, a tapped cavity; a rod, one end of which abuts the rear end of the wick and which is provided with a threaded cavity, co-axial with the cavity of the wick; and, a connecting member or threaded stud which engages in the cavities of the rod and of the bit so as to keep their abutting ends in contact, this stud being able to rotate relative to the rod and to the bit, so as to constitute a floating connecting member, the cutting edge (s) of the wick being made of a hard metal or alloy and being brazed or applied in another suitable manner to the active face of the wick.
The bit may be hollow so as to allow the passage of a stream of water intended to carry the materials detached by the active face of the bit. This passage is constituted by an axial channel in the rod and the stud and an axial channel in the bit, extending from the cavity to the active face thereof, or else, one or more channels can be directed from the cavity to the lateral boundary wall of the bit.
The hard metal or alloy forming the cutting edges of the bit may be in the form of one or more inserted or added parts, fitted in one or more grooves or grooves provided in the active face of the bit, a layer of metal being able to be interposed between said part (s) and the groove (s), this layer being able to be constituted by the brazing or welding metal, used to fix the said parts on the active face of the wick.
The inserted parts can be made of tungsten carbide or other hard metal or alloy obtained by concretion, and have inverted V cutting edges.
The cutting edge (s) may have a rectilinear or convex shape and preferably be free of sharp-angled corners.
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When several cutting edges are provided, they must be arranged side by side in a cross or in any other suitable manner.
The floating link member is preferably in the form of a hollow threaded stud having a uniform diameter along its entire length, which is less than the combined length of the bit and shank cavities, so that each end moth of this stud is spaced from the inner end of the corresponding cavity.
The accompanying drawing shows an embodiment of a rock drill bit according to the invention. In this drawing:
Fig. 1 is an elevation with the shank of the bit being shown in longitudinal section.
Fig. & is a corresponding plan view.
Fig. 5 is a sectional elevation on the line III-III of Fig. , bit and stud, the shank being omitted.
10 denotes a cross-shaped cutting-face bit bit, the cutting edges of which are formed on four inserted pieces 11 of metal or hard alloy, housed in two diametral grooves cut in the metal of the bit at right angles to each other. to the other. These grooves have a flat bottom in order to constitute a base for the flat surfaces complementary to the bases of the inserted parts.
The wick 10 converges towards its rear end, which has a flat face 13 and a threaded cavity 14. In the latter engages a hollow threaded stud 15, which constitutes the member making it possible to join the removable bit to the hollow rod 16, the latter having a threaded cavity 17 intended to receive the stud 15.
The (paster pieces 11 are fixed in the two grooves by brazing, so that their outer ends are
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located inside the perimeter of the bit. At the meeting point of the inner ends of these parts, between these ends are interposed plates 18 of mild steel or other suitable metal, so as to facilitate the mutual adhesion of the inserted parts, since it has been found that the latter bend in a more satisfactory manner to another metal than to each other. The exposed faces of these parts have the shape of an inverted V, so as to constitute the cutting edges of the bit.
The bit has a series of channels 19 which extend from / limit / bottom of cavity 14 to the side / wall of the bit and which together with channel 20 formed in hollow stud 15 and channel 1 formed in the hollow rod 16 constitutes a channel through which the water arrives at the active face of the bit in order to remove the material detached by the bit.
The end face of the shank forms a flush seal with the end face 13 of the bit, the dowel 15 having a length less than the total combined length of the recesses 14 and 17 of the bit and the shank, so that this stud can be moved away from the end of one of the cavities 14 or 17, or both, thus forming a floating connecting member which can easily be removed both from the rod 16 and from the bit 10, when these two elements are separated from each other.
In addition, the butted faces of the shank and the bit will be kept in contact despite slight axial movement of the stud, which may occur during operation of the bit, as the stud can rotate freely with respect to both the shank than the bit, so that the percussion hits will be transmitted directly by the shank to the bit only through their butted end faces and that the stud will thus be protected from these blows even at the case where it would come to perform a slight axial displacement.