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On sait que le mécanisme de percussion servant au battage des sondes profondes est généralement à commande pure- ment mécanique , l'outil de sondage étant porté par un balancier attaqué le plus souvent; par la bielle d'une machine à vapeur.
Une telle installation est alun rendement fort onéreux, par elle même d'abord et d'autant que l'on désagrège souvent le sol par la vapeur, ce qui exige d'ailleurs une certaine consommation de vapeur.
La présente invention a pour but ue rendre l'opération de battage aes sonnes profondes moins onéreuse, en utilisant un agent hydraulique de commande au mécanisme ae percussion de 'l' outil de battage.
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Elle a pour objet des perfectionnements aux installations de battage de sondes profondes, dans lesquelles le soulèvement rp pide et répété à cadence particulièrement rapide de l'outil de sonde suspendu à un câble passant su la molette d'un chevalet et dévidé d'un tambour dévideur, est assuré par un raccourcissement de ce câble, provoqué par la formation d'une boucle audit câble sous la pression d'un organe à déplacement alternatif sous la pression hydraulique réglée automatiquement par un dispositif de commande, tandis que le tambour de dévidage est freiné simultané- ment par le même servo-moteur d'action réglable.
Ces perfectionnements consistent, notamment, à utiliser les dispositifs suivants: a) - l'organe à déplacement alternatif est le piston d'un cylindre, en communication avec la pression d'un fluide, tel que de l'huile, par l'intermédiaire d'un tiroir à commande automati- que réglable;
b)- le tiroir de distrioution ae l'huile sous pression est con- stitué par une aouble valve, déplaçable dans une capacité subdivi- sée en trois chambres, une chambre médiane, dite chambre de pres- sion, montée sur un premier circuit comprenant une chambre de re- foulement, placée en dessous de la chambre de pression dans la- dite capacité, un réservoir d'huile, une pompe refoulant l'huile dans la chambre de pression, et une chambre placée au-dessus de cette dernière, dite chambre ae transfert, en communia ion par un second circuit avec le cylindre par au oins une lumière en arrière au piston déplacé, tandis que la chambre de pression est en communication directe avec lecit cylindre,
ces trois chambres étant en communication l'une avec l'autre par des orifices obtura- bles par la double valve ; c) - la double valve, constituée par d&ux soupapes montées so- lidairement sur une même tige, est remarquable en ce que les siè- ges' son de grand diamètre et que la soupape séparant la chambre de près ion de la chambre de transfert est ae plus grande surface
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que la soupape séparant la c1'bre de pression de la cha:ubre dite de refoulement ;
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'd)- l'équipage ue la aouolc valve est commandé en levée par la pression même de l'huile, et rappelé en position basse ae fermeture
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par un moyenne rappel automatique;
e)- en variante, le rappel ae fermeture de l'équipage ac la double valve est COilillléLnà6 par un embiellage actionné par le piston dans son déplacement et couportant un balancier sur 1' extrémité duquel repose la queue de la tige audit équipage, et soumis à des
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oscillations provoquées par un goujon fixé sur une tranche d'une fourche oscillant sous l'effet du déplacement du piston, et à 1' encontre d'un ressort à boudin ; f le débit cie la pompe est réglable par l'action d'un clapet d'étranglement de la conduite, en amont de la pompe et commandé
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par le üpZ.dcem:rzt c,.'un piston auxiliaire monté dans un cylindre en dérivation sur le c4lalii-ic'ntation d'huile sous pression :
g)- la course du piston principal est réglable par la mise en
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communication de la chambre ae transfert avec l'une des lumières prévues la lon au cylindre ae pression et obturation des autres, et s4 trouvant débouchée par la course du piston, ces lumières étant aesservies par des conduits seconaaires obturables par des valves .; h) - le t±x.bour de dévidae au câble est arme d'un frein à balade sur le levier duquel agit la tige d'un piston se déplaçant vers le bas sous l'effet de l'huil..: sous pression amenée par un couauit débouchant de la chambre de pression au dispositif, et il est débloqué sous l'action d'un ressort antagoniste soulevant le
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levier du frein, dont la course ver,] le haut est limitée par une butée réglable .
La présente invention comporta, en outre, d'autres particu-
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larités qui apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre, en regara du Qe8;:;ir annexa, amans lequel :
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la fig.1 est une vue n'ensemble d'une installation de battage de sondes profondes, comportant les divers perfectionne-
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ments apportés par-ll'il1.ven-.:ion, avec parties er. coupe,. la fig.2 es-t une vue er. coupe montrant L.. position des organes de co.:.¯dn.â,e,. au 01:11'i, ou l'outil de sondage percute et le piston principal effectue sa course de retour;
et,. la figo est une vuo analogue, il.8.iB dans la position des organes correspondant a l'avance, du piston principal, provoquant le
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soulevèrent duai'c outil.
Ainsi que 18 montre .'LE...ii,.1, l'installation comporte un chevalet 22 au sorbet aui,cï est montée une molette 26 sur laquelle passe le câble 24, auquel est suspendu l'outil de sonde, et qui se déroule a'un taubour'déviG.=:ur 25. Le câble passe sur deux poulies 22 et 2 montées stationnaires mais folles, et disposées de maniè- re à être éuiuistant8s a'une poulie 21 wontée folle sur l'extré- mité de la tige du piston 8. à déplacement alternatif dans un cy- lindre 1 d'un mécanisme dit ae pression.
Les poulies 22 et 23 sont placées de manière a ce que la line joignant leurs axes soit perpendiculaire à 1' axe au cylindre 1
Le cylindre 1 est monté obliquement sur le mécanisme com- prenant une conduite de pression, admettant de l'huile sous pres- sion refoulée par une pompe dans une capacité Ç comportant une val- ve à soupape .2 à double siège.
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La capacité J2 comporte trois chambres superposées, à savoir de bas en haut une chambre (le refoulement 6" , une chambre de pression 6 et une chambre de transfert µ2¯, communiquant entre el- les par un siège de soupape de grand diamètre, afin de ne .pas con- stituer un frein, sur lesquels sièges reposent les deux soupapes
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d'un équipage J3, la soupape .4. séparant les chambres µ¯ et étant de diamètre supérieur à celui de la soupape .2 séparant les chambrée
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6 et 6" .
La chambre ae transfert 6' est reliée par une tuyauterie 1 se subdivisant en trois conduits 7.7' et 7" à trois lumières pré-
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vues sur le cylindre 1, disposées à une certaine distance l'une de l'autre, en vue de permettre le réglage de la course au piston.
Ces conduits 7.7 et 7" sont pourvus de vannes d'arrêt 9 l'équipage 3 des soupape 4 et 5 est maintenu levé en posi- tion ue fermeture des orifices par un contrepoids 10 fig.2 et 3) ou de préférence par un organe ce commande par le piston lui-même, qui sera. décrit plus loin. la chambre de refoulement 6" est en communication avec un réservoir a 'huile par un tuyau 11. la chambre de pression 6 reçoit par le tuyau 2 l'huile sous ' pression de refoulement d'une pompe, du type à engrenges par exem ple, 12, qui est placée dans le fona du réservoir d'huile.
Le débit de la pompe 12 est réglé par un clapet d'étrangle- ment 15 en amont de la pompe, qui est commandé le déplacement, à l'encontre d'un ressort de rappel d'un piston 13 d'un cylindre auxiliaire 14 dérivé sur la conduite 2.
La valve ¯3 à deux plateaux 4 et 5 montée dans la capacité C fonctionne de la manière suivante:
La chute de l'outil de battage a provoqué le retour en ar- rière du piston 8 (fig.2); la pompe 12 démarre, le clapet 15 obtu rant en partie l'admission de l' huile par 11. Le contrepoids 10 presse, par la levée de l'équipage, les plateaux 4 et .5 sur leurs sièges respectifs. La pression augmente dans la conduite 2 ainsi que dans le cylindre auxiliaire 14 et pousse le piston 13 qui agit sur la timonerie au clapet d'étranglement 15 et l'ouvre complète- ment (fig.3). La poupe 12 travaille en plein régime.
La pression d'huile s'exerçant plus fortement sur le pla- teau 4 que sur le plateau 2, en auente l'herméticité. Le piston 8 avance et dégage l'accès au conduit 7 par celui des conduits subdivisés dont la vanne a été ouverte./
Le piston 8¯ en fin de course a exercé la poussée sur le câble 24 entre les deux poulies 22 et 23 créant une boucle de raccourcissement de la longueur au câble et par suite assurant le
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soulevèrent de l'outil de battage. nais,
l'huile sous pression revient. dans la chambre ae transfert 6 par la conduite 7 et la pression augmentée sur la face supérieure du plateau 4. ouvre la soupape 3 et par suite de l'abaissement de l'équipage faix descendre le plateau ¯2, laissant l'huile descendre dans la chambre de 'refoulement 6 et dans le bac à huile, aonc à l'admission 11 de la pompe.
Par suite de la diminution de pression dans la chambre 6 le clapet 15 se ferme et par suite de la pesanteur de l'outil, le piston 8 effectue son retoru laissant retomber l'outil (fig.2), qui assure le battage.
Le même cycle recommence.
La prévision d'un clapet en amont de la pompe;a pour bu. a'éviter que le moyen assurant la levée de l'équipage, le contre- poids 10 dans l'exemple, ne contrebalance toute la pression d'hui- le de la pompe 12 travaillant à plein régime.
Il est plus avantageux ae disposer obliquement le cylindre de pression 1 par rapport à la capacité Ç! (fig.1) et de remplacer le contrepoids ou un ressort taré 10 par un embiellage commandé par le déplacement même du piston 8.
Un balancier 16, sur lequel repose, au voisinage de son articulation, la base ae l'équipage 3 est soulevé par un téton 17 en saillie sur l'une aes branches d'une fourche oscillante 17 et soumis à l'action d'un ressort de rappel 18..
L'oscillation de la fourche 17 provoquant le dégagement de l'extrémité au balancier 16, est commandée par un ergot 19 d'une tringle 20 soliaarisée par son autre extrémité avec la tige du piston principal 8
En position de point, mort bas, l'ergot 19 pousse l'étrier 17 elle téton 17 contre l'extrémité libre du balancier 16, qui maintient les soupapes 4 et 2 fermées.
En avançant avec la tige du piston 8, 19 abandonne 17 et Vient en contact ensuite avec la seconde branche de la fourche 17
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u'elle écarte, Liais les soupapes restant fermées par suite de la pressin huile s'exerçant sur elles.
Prodant la poassée au pistn 8, par l'intermédiaire de la poulie 21 ou extrémité de sa tige sur le câble, le tambour de déviaage 25 doit être freiné. Aussi, ce tambour est muni d'un frein à ruban 27 cale sur son arbre et sur le levier 27 auquel agit la tige d'un piston 23 se déplaçant vers le bas dans un cy- lindre 29 sous l'action de la pression d'huile prise sur un aju- tage du cylindre'¯)¯ de pression et amenée par le conduit 30 La poussée du piston est en antagonisme avec un ressort 32 dont la pression est réglée par une vis de pression .il.
Une butée réglable constituée, par exemple, par une vis 34 permet ae limiter la course vers le haut du levier 27 Il y a lieu de régler cette butée, de façon à maintenir le frein tou- jours actif dans la mesure voulue.
La commande hyaraulique du mécanisme de percussion pour le battage de sondes profondes permet d'obtenir un rendement très amélioré, du fait surtout ae pouvoir s'effectuer à cycle fermé donc pratiquement avec une perte des plus minimes de l'agent mo- teur, qui sera avantageusement de l' huile . Le fonctionnement de l'installation est automatique et ne nécessite p our ainsi dir pas a'entre tien.
La variation ae la course du piston, c'est-à-dire de la ca- dence du battage est des plus faciles, puisqu'elle s'obtient par lu. simple ouverture d'une vanne.
Il reste,bien entendu, que l'on pourra apporter des modi- fications ae détail aux divers mécanismes ou modifier le type des divers organes sans sortir du caare -de l'invention.
C'est ainsi, notamment que l'on pourra supprimer le clapet d'étrangelemtn amener l'huile d'un réservoir indépendant, remple cer le contrepoids par un rassort taré ou mieux par le système d'embiellage commandé par le déplacement au piston, utiliser une
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pompe d'un modèle ou d'un.
type quelconque, augmenter le nombre de ¯rises dérivées sur le cylindre principal en vue de modifier la courbe du piston, enfin modifier la capacité dans laquelle la soupape a rouble siège serait remplacée par un piston-valve .Enfin, le cylinare de travail, le corps de valve et la pope pourront être alignés de façon à pouvoir être descendus dans le forage, et il sera alors possible d'utiliser le mouvement au piston pour actionner directement un ou plusieurs outils,l'un au moins ae ceux-ci pouvant recevoir un mouvement tournant, par exemple d'une fraction de tour à chaque frappe, suivant les con- aitions mêmes du forage et pour augmenter ainsi dans certains cas l'efficacité du travail.
REVENDICATIN
Perfectionnements apportés aux installations de battage de sondes profondes, dans lesquelles le soulèvement rapide et répété à cadence particulièrement rapide de l'outil de sonde sus-! pendu à un câble passant sur la molette d'un chevalet et dévidé d'un tambour dévideur, est assuré par un raccourcissement de ce câble, provoqué par la formation d'une boucle dudit câble sous la pression d'un organe à déplacement alternatif sous la pression hyaraulique réglée automatiquement par un dispositif de commande tandis que.le tambour ae dévidage est freiné simultanément par le même servo-moteur d'action réglable, ces perfectionnements con- sistant notamment à utiliser le s dispositifs suivants:
a) - l'organe à déplacement alternatif est le piston d'un cy- lindre, en communication avec la pression d'un fluiae, tel que de l'huile, par l'intermédiaire a'un tiroir à commande automati- que réglable ; b) - le tiroir de distribution de l'huile sous pression est constitué par une aouble valve, dé lacable dans une capacité sub- divisée en trois cha-bres, une chlore médiane, dite chambre de pression, .ontée sur un premier circuit une chambre (le
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refoulement, placée en dessous de la chambre ae pression dans ''ladite capacité, un réservoir d'huile, un.;
pompe refoulant l'hui 'le dans la chambre de pression, et une chambre placée au-dessus de cette dernière, dite chambre de transfert, en communication par un second circuit avec le cylindre par au moins une lumière en arrière au piston déplacé, tandis que la chambre de pression est en communication directe avec leait cylindre, ces trois cham bres étant en communication l'une avec l'autre par aes orifices obturables par la aouble valve ; c) - la double valve, constituée par deux soupapes montées solidairement sur une même tige, est remarquable en ce que les sièges sont de grana diamètre et que la soupape séparant la cham- bre de pression de la chambre de transfert est ae plus grande sur- face que la soupape séparant la chambre ae pression de la chambre dite de refoulement ;
d) - l'équipage de la double valve est commandé en levée par la pression même de l'huile, et rappelé en position basse de fer- meture par un moyen de rappel automatique ; e) - en variante, le rappel de fermeture de l'équipage de la double valve est commandé par un embiellage actionné par le pi- ston dans son déplacement et comportant un balancier sur l'extré- mité duquel repose la queue de la tige dudit équipage, et soumis à des oscillations provoquées par un goujon fixé sur une branche d'une fourche oscillant sous l'effet du déplacement du piston, et à l'encontre d'un -ressort à boudin;
f) - le débit de la pompe est réglable par l'action d'un clapet d'étranglement de la conduite, en amont de la pompe et commandé par le déplacement d'un piston auxiliaire monté dans un cylindre en dérivation sur le conduit d'alimentation a'huile sous pres- sion; g) - la course au piston principal est réglable par la mise en communicatio de la chambre ae transiert avec l'un.;. aes l'unie - res prévues le long au cylindre de pression et obturation des
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autres, et se trouvant débouchée par la course du piston, ce lumières étant desservies par des conduits secondaires obtura- bles par des valves ;
h) - le tambour de dévidage du câble est armé d'un, frein à bande sur le levier duquel agit la tige d'un piston se déplaçant vers en bas sous l'effet de l'huile sous pression amenée par un conduit débouchant de la chambre de pression du dispositif , e t il est débloqué sous l'action d'un ressort antagoniste soulevant le levier au frein, dont la course vers le haut est limitée par une butée réglable.