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CANADIAN INGERSOLL-RAND COMPANY, LIMITED, résidant à MONTREAL, QUEBEC (Canada) .
RACCORD POUR PERFORATRICE.
La présente invention concerne les raccords et plus particuliè- rement les raccords destinés à assembler un trépan de perforatrice du type à percussion avec la tige d'acier de la perforatrice.
Le mode de connexion entre un trépan de perforatrice et la tige d'acier de celle-ci consiste généralement à prévoir sur la tige d'acier une extrémité filetée qui se visse dans une douille du trépano Bien que ce mode d'assemblage soit généralement utilisé, il présente plusieurs inconvénients.
Par exemple, cette connexion à vis devient si serrée à la suite de l'opéra- tion de perforation qu'il est alors difficile de retirer le trépan de la tige d'acieroD'autre part, il se produit une perte d'énergie considérable dans le transfert de la force de percussion par l'intermédiaire d'une con- nexion à vis. 11 existe également un inconvénient, au point de vue économie, dans l'utilisation d'une connexion à vis, dans le cas d'une rupture de la tige d'acier ; dans ce cas, il faut couper la tige d'acier au-dessus de la cassure, puis recuire l'extrémité de cette tige, la refouler, usiner un nouveau filetage et enfin durcir la partie filetée par un traitement thermi- que.
Toutes ces opérations prennent du temps et exigent qu'on dispose, a l'endroit où s'exécute le travail de perforation, d'un équipement important et coûteux et d'un personnel qualifié.
La présente invention permet d'éviter ces inconvénients en uti- lisant un organe d'accouplement qui comporte une douille conique à une ex- trémité pour recevoir l'extrémité conique de la tige d'acier et une autre douille conique à l'autre extrémité pour recevoir un goujon conique complé- mentaire ou queue faisant partie du trépan de la perforatrice. Une cale de laiton, ou garniture, interposée dans les douilles entre les surfaces coni- ques de l'organe d'accouplement d'une part et les surfaces coniques du tré- pan et de la tige d'acier d'autre part, permet de réaliser un appui correct
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entre ces surfaces et de séparer facilement le trépan ou la tige d'acier de l'organe d'accouplement.
Cet organe d'accouplement ou raccord réalise une connexion suf- fisamment serrée pour permettre le travail de perforation dans des conditions difficiles, et cette connexion peut être cependant facilement desserrée pour retirer le trépan ou la tige d'acier.
D'autre part, ce raccord conforme à l'invention diminue les forces de vibration créées dans la tige d'acier par les chocs du piston de la perfo- ratrice sur cette tige par le trépan frappant contre la pièce à perforer. Par exemple, il a été démontré que, quand on perfore avec une tige d'acier reliée au trépan par une connexion à vis, le trépan, s'il n'est pas freiné, vibre et violemment qu'il peut sauter, et se dégager de la tige d'acier, au contraire, le même trépan non freiné reste sur la tige d'acier et vibre visiblement beau- coup moins quand on utilise entre la tige d'acier et le trépan le raccord con- forme à l'invention.
On pense que cet avantage est dû en partie au fait qu'un raccord possédant les dimensions et la résistance qui seront indiquées ci- après empêche la flexion et le flottement indésirables de la tige d'acier dans l'orifice.
Un autre avantage procuré par le raccord conforme à l'invention est la facilité de réparation dans le cas d'une rupture de la tige d'acier.
Il suffit dans ce cas de couper la tige d'acier au-dessus de la cassure et d'usiner à la meule un cône sur l'extrémité de la tige. Cette opération de réparation ne dure au total que quelques minures; elle n'exige qu'une machi- ne relativement peu coûteuse et l'ouvrier effectuant la réparation n'a be- soin d'aucune habileté ou entraînement particulier.
La présente invention a donc pour but de réaliser, entre un tré- pan de perforatrice et la tige d'acier de la perforatrice, un raccord con- sistant en un organe d'accouplement muni de douilles coniques à ses deux ex- trémités pour recevoir respectivement les extrémités coniques du trépan et de la tige d'acier.
L'invention se propose également de réaliser, entre les surfa- ces coniques de l'organe d'accouplement d'une part, et les surfaces coniques du trépan et de la tige d'acier d'autre part, une garniture permettant d'as- surer un appui correct du trépan et de la tige d'acier dans les douilles du raccord et de retirer facilement de celui-ci le trépan ou la tige d'acier.
Un autre but de l'invention est la construction d'un raccord dont le diamètre extérieur n'est que légèrement inférieur au diamètre exté- rieur maximum du trépan qui lui est fixé, de manière à donnerà l'accouple- ment une résistance adéquate capable d'encaisser les forces produites par la perforation sans risques aucune rupture et à réaliser un palier de guida- ge pour la tige d'acier de la perforatrice.
D'autres buts de la présente invention apparaîtront avec éviden- ce au cours de la description qui va suivre et qui se réfère au dessin anne- xé dans lequel:
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation préféré du raccord conforme à l'invention, ce raccord étant assemblé sur la figure avec un trépan de perforatrice et une tige d'acier; la figure 2 est une vue perspective partiellement coupée du rac- cord de la figure 1; la figure 3 est une coupe de la figure 2 suivant la ligne 3-3, cette coupe étant regardée dans la direction des flèches.
Si on considère la figure 1, on voit que le raccord représenté et désigné dans son ensemble par le nombre de référence 10 est assemblé avec un trépan de perforatrice 12 et une tige d'acier de perforatrice 11, la per- foratrice considérée étant du type à percussion. Le raccord comprend un or- gane tubulaire en acier 13 possédant à une extrémité une douille conique 14
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destinée à recevoir l'extrémité conique 15 de la queue 16 du trépan 12.Une douille analogue 19, identique à la douille 14 au point de vue des dimensions et de l'angle du cône, est prévue à l'autre extrémité de l'organe 13 pour re- cevoir l'extrémité conique 20 de la tige d'acier 11 de la perforatrice.
Un fluide de nettoyage est dirigé sur la face du trépan 12, afin de nettoyer l'orifice perforé, à travers des canaux 9, 21 et 8 prévus respec- tivement dans la tige d'acier 11, le cylindre 13 et le trépan 12; des rainu- res 7 prévues sur les cotés du trépan 12 permettent aux débrits de matière et au fluide de nettoyage de passer à l'extérieur du trépan. Le trépan 12 repré- senté sur le dessin est du type comportant des pièces rapportées 17 en métal dur qui fournissent des arêtes coupantes 18 résistant à l'usure.
Ce trépan, ou un autre trépan d'un type analogue, est utilisé avec le présent raccord pour des raisons qui seront exposées un peu plus loino
Des cales ou tubes 22 en laiton ou en une matière analogue sont interposées, d'une part entre la surface conique de la queue 16 du trépan -et la surface de la-douille 14 et d'autre part entre la surface conique 20 de la tige d'acier 11 et la douille 19.
L'un des rôles de ces cales, qui peuvent avoir par exemple une épaisseur voisine de 0,12 mm, est de réaliser la surface maxima d'appui sur les parties coniques du trépan 12; de la tige d'acier 11 et du raccord 10; cette condition est remplie du fait qu'une cale en laiton relativement mou se conforme à toutes les légères irrégularités qui peuvent se produire sur l'une quelconque des surfaces coniques de la queue du trépan et de la tige d'acier 11. En outre, en disposant entre les surfaces des pièces en acier une cale constituée,par un métal différent, on peut déga- ger plus facilement du raccord 10 le trépan 12 et la tige d'acier Il.
Au point de vue de la facilité de dégagement des différents élé- ments de la connexion, l'angle de surfaces conique a une grande importance.
Par exemple, dans le cas où l'angle entre la surface conique et la surface extérieure du raccord (angle A sur la figure 3) est égal à deux degrés et demi, autrement dit dans le cas où l'angle intérieur au cône est égal à 5 , on a constaté qu'il était extrêmement difficile de dégager le trépan ou la tige d'acier du raccord. Au contraire, un angle A de 3 15' (l'angle embrassé par le cône étant par conséquent de 6 30') permet de retirer assez facile- ment le trépan ou la tige d'acier du raccord, bien que la connexion reste parfaitement serrée pendant l'opération de perforation.
Il faut remarquer que le diamètre extérieur du raccord est sen, siblement égal au diamètre du trépan à sa base, c'est-à-dire à son point de jonction avec la queue 16, et qu'il n'est que légèrement inférieur au diamètre extérieur maximum du trépan 12.Cette différence entre le diamètre du raccord et le diamètre maximum du trépan est juste suffisante pour per- mettre le passage du fluide de nettoyage et des débris de coupe entre la surface du raccord et la surface de l'orifice perforé. La raison pour la- quelle on donne au raccord un diamètre aussi important est au moins double.
Une première raison est qu'un tel diamètre permet la construction d'un rac- cord ayant une épaisseur de paroi suffisante dans sa section la plus mince pour résister aux efforts provenant de la percussion de perforation, non seu- lement sans risquer des ruptures de pièces, mais aussi sans extension ou ex- pansion appréciables dans ses parois.
On a constaté, à titre d'exemple, qu'a- vec un trépan ayant un diamètre extérieur maximum de 38, 1 mm, un raccord, dont le diamètre extérieur était égal à 34,9 mm et l'épaisseur des parois en B (figure 3) était égale à 4,7 mm, donnait entière satisfaction dans des con- ditions difficiles de perforationoBien qu'il soit reconnu que l'épaisseur de la paroi du raccord 10 peut être conservée, dans le cas où le diamètre extérieur du raccord est sensiblement inférieur au diamètre extérieur maxi- mum du trépan, grâce au simple expédient consistant à réduire le diamètre de la partie conique, il faut souligner cependant, le fait qu'une diminution des dimensions de la queue du trépan peut provoquer une rupture prématurée de cet- te queue ou de la tige d'acier à cet endroit.
D'autre part, une différence assez importante entre les diamètres extérieurs du raccord 10 et du trépan 12 aboutit à la perte du deuxième avantage qui est obtenu en donnant sensible-
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ment la même valeur à ces deux diamètres.
La deuxième raison pour donner au diamètre extérieur du rac- cord une valeur qui n'est que légèrement inférieure à celle du diamètre extérieur maximum du trépan est que le raccord sert ainsi de palier de guidage, c'est-à-dire d'organe de centrage, pour la tige d'acier. Bien qu'il soit nécessaire de laisser un jeu suffisant entre la surface exté- rieure dix raccord et la surface de l'orifice de perforation pour permet- tre au fluide de nettoyage et aux débris de perforation de passer libre- ment, il n'est pas nécessaire que ce jeu soit aussi grand qu'on le croyait jusqu'à présent, et en fait il n'est pas assez important dans la présente invention pour empêcher le raccord de jouer le rôle de palier de guidage.
Par exemple, on utilise un raccord d'un diamètre de 34,9 mm avec un trépan dont le diamètre extérieur maximum est égal à 38,1 mm et avec un trépan ayant un diamètre maximum de 34,9 mm on utilise un raccord ayant un dia- mètre de 31,7 mm. Comme on l'a indiqué précédemment, avec un raccord de cette dimension, c'est-à-dire dont le diamètre n'est que légèrement infé- rieur à celui de l'orifice de perforation, le raccord sert de palier de guidage, assure le centrage de la tige d'acier et du trépan et réduit les vibrations de la tige d'acier..
Il faut remarquer à. ce sujet que, par suite de cette petite différence entre les diamètres., il est nécessaire d'utiliser un trépan du type spécifié plus haut qui est capable de résister à une ré- duction de son diamètre maximum, autrement dit de son calibre, due à l'u- sure
Ce diamètre important et inusité jusqu'à présent du raccord devait,dans la pensée de certains techniciens, empêcher l'expulsion des débris de roche provenant de la perforation ; fait, il empêche l'exten- sion du raccord et élimine la friction à l'intérieur de celui-ci et les pertes d'énergie qui pourraient en résulter. Ceci est mis en évidence par la température très basse du raccord pendant l'utilisation.
REVENDICATIONS.
1 ) Raccord d'assemblage de la tige d'acier et du trépan d'une perforatrice à percussion, caractérisé par le fait qu'il comprend un tré- pan comportant une queue à extrémité conique, une tige d'acier ayant une extrémité conique, un organe tubulaire d'accouplement comportant à ses deux extrémités des douilles coniques pour recevoir respectivement les extrémi- tés coniques du trépan et de la tige d'acier, le diamètre extérieur dudit organe d'accouplement ayant une valeur suffisante, compte tenu de l'orifi- ce à perforer, pour que l'organe d'accouplement serve de palier de guidage à la tige d'acier et au trépan.
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