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Les turbines de forage, machines destinées à actionner un outil de forage en utilisant la puissance dun fluide s'écoulant sous pression, sont connues et utilisées.
Le¯fluide de circulation et de transport d'éner-. gie est en général la boue de forage.
La turbine ou moteur souterrain est fixée à.' l'extrémité basse du train de tiges et se trouve donc au voisi- nage immédiat de l'outil.
Les turbines de forage actuellement connues comportent essentiellement les éléments technologiques suivants un corps, fixé sur le train de tiges portant le ou les stators de la turbine; un arbre portant le ouïes éléments rotors de la turbine; une butée, constituant un organe distinct, située en dehors de la partie active de la turbine, et remplissant le rô- le d'appui longitudinal, dans un sens ou dans l'autre, ou par- fois ne supportant aucun effort lorsque la poussée hydraulique compense exactement la poussée due à l'outil; un ou plusieurs paliers constituant également des orga-
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ganes distincts, situés en dehors de la partie active de la turbine, ayant essentiellement pour fonction de guider et de tenir l'arbre centré, accessoirement d'assurer une certaine étanchéité.
La présente invention supprime la butée et les pa- liers de centrage en tant qu'organes distincts, par un agence- ment approprié de la turbine, selon lequel chaque élément de la turbine possède sa propre butée et son propre palier élémen- taires.
Pour cela entre les faces des éléments du rotor et les faces des éléments du stator, des plaques faites d'une ma- tière de frottement, telle que régule, néoprène, caoutchouc, etc.. sont interposées et fixées, soit au rotor, soit au sta- tor.
En outre chaque élément de stator porte un coussinet de guidage et de tenue de l'arbre.
L'effort de poussée longitudinal et tout effort trans- versai sont ainsi reportés sur les éléments de la turbine ; ilpeut y avoir autant de butées et paliers élémentaires qu'il y a d'éléments de turbines, ou bien leur nombre peut être moindre sur 3 par exemple).
Cette disposition présente divers avantages, notam- ment ceux qui sont cités ci-après:
L'encombrement longitudinal est réduit sensiblement (aux éléments de blocage près) à la somme des hauteurs des élé- ments actifs de la turbine (rotor et stator).
Il suffit de deux serrages, respectivement pour l'em- pilage des éléments de rotors et des éléments de stator, les sel- rages ordinairement nécessaires pour la butée distincte étant supprimés.
La construction est plus simple; le montage et le dé- montage sont facilités.
Enfin la diminution du nombre de types d'éléments
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standards simplifie la fabrication.
L'arbre de turbine peut être diminué par gradins suc- cessifs de diamètres décroissants de l'aval vers l'amont (ar- bre épaulé), puisque l'effort de poussée est encaissé par les éléments de turbine successifs et que le couple va en décrois- sant; ceci permet d'augmenter, à l'entrée, la longueur de l'au- bage, donc la puissance de la machiné, et éventuellement la surface d'appui des butées, ce qui est intéressant-surtout pour les turbines de petit diamètre.
L'inveution sera décrite dans ce qui suit, par com- paraison entre une tùrbine de forage connue et une turbine de forage suivant l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une turbine de forage connue la figure 2 est une coupe axiale d'une forme d'exé- dution d'une/turbine suivant l'inveution; la figure représente à plus grande échelle un dé- tail de la figure 2; la figure . est::une.coupé axiale d'une autre forme d'exécution d'une turbine de forage suivant l' invention.
Dans le cas d'une turbine connue (Fig.1), la boue de forage pénètre par l'orifice d'amenée 0 situé dans le pro- longement Qe la tige creuse (non représentée). Elle traverse des orifices 1 percés dans les éléments fixes de la butée 5. Après ce passage, qui a entraîné une perte de puissance, elle agit sur lus aubages 6 des éléments de rotor et de stator de la turbine, puis est ramenée dans l'a>e de l'arbre et descend par un conduit axial pour être évacuée dans la région de l'outil.
Les éléments de rotor, en deux groupes séparés, for- ment avec/leurs manchons entretoises un empilage bloqué par l'écrou 2. ntre ces deux groupes, un palier intermédiaire 3 assure la tenue de l'arore. Il est pris entre les deux groupes d'éléments de stator correspondants, qui forment aussi avec
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leurs manchons entretoises un empilage, bloqué par un écrou extérieur constituant un autre palier 4. Ce palier maintient l'arbre à la partie inférieure et assure aussi une certaine étanchéité.
(fig.3)
Suivant l'invention/entre les parties pleines des au- bages 6A du stator et 6B du rotor sont interposés des organes formant butée et palier élémentaires. Dans la forme d'exécu- tion représentée, à la figure 3, sur la couronne intérieure 7 reliant les aubages fixes 6A est montée une bague en caoutchouc moulé 8 de section en U, qui enchâsse cette couronne. La par- tie cylindrique de cette bague forme palier, au contact d'un manchon entretoise 9 séparant deux éléments successifs du ro- tor. Les joues de la bague 8 forment des plaques de butée en- tre la couronne fixe 7 et les couronnes mobiles 10 portant les aubages 6B de deux éléments de rotor successifs.
Sur le haut de l'a@@e de turbine 11 (fig.2), un écrou 12 bloque l'empilage des éléments du rotor, tandis que l'empilage des éléments de stator portant les butées et paliers élémentaires est bloqué par un écrou 13 dans la partie fixe 14 prolongeant la tige de forage.
On voit que cette disposition raccourcit notable- ment la longueur de l'ensemble formé par les éléments actifs de la turbine et par les organes de guidage et de butée de l'ar. bre; en outre ces organes, en étant intégrés dans la longueur utile du rotor, ne nécessitent plus de blocage particulier. Au débouché 0 du conduit d'amenée, la boue de forage aborde immé- diatement les aubes delà turbine sans avoir à traverser au préa-. lable les éléments fixes d'une butée distincte, si bien que la puissance de la turbine est augmentée.
L'absence de palier à l'aval de la turbine permet de tolérer une fuite par le jeu entre l'arbre et l'écrou 13. On peut toutefois obturer ce passage de fuite par un palier d'étan-
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chéité 15 si cela présente un intérêt pour le forage.
La forme d'exécution selon la figure 4 met en évidence le parti que l'on peut tirer dans une turbine de forage de l'association d'une butée et d'un palier élémentaire à chaque élément actif de la turbine. L'arbre 11 de turbine est ici épau. lé et a des portées de diamètre décroissant par gradins vers sou extrémité supérieure 16, 17, 18. Il y correspond des auba- ges 192021, dont la longueur va à l'inverse' en décroissant de l'entrée à la sortie. Les éléments du rotor forment;, comme dans le cas précédent, un empilage bloqué par l'écrou 12.
La décroissance par gradins du diamètre de l'arbre vers son extrémité supérieure est rendue possible par la dimi- nution progressive du couple, et par l'absorption progressive de la poussée dans les'butées élémentaires échelonnées sur la longueur de la turbine. Or l'augmentation de la longueur des aubages d'entrée a pour effet une augmenation/de la puissance de la turbine et l'on peut proportionner la largeur des butées élémentaires à la longueur des aubages, comme la figure 4 le ,montre, ce qui rend cette construction tout-à-fait rationnelle.
Les dispositions décrites ne sont que des exemples de réalisation et sont applicables aux turbines de carottage comme aux turbines de forage. Elles s'approprient aussi bien au cas dans lequel le rotor est extérieur et le stator intérieur, c'est-à-dire lorsque l'arbre porte-outil est un arbre creux tournant autour d'une tige axiale stationnaire, qu'au cas,dé- crit, dans lequel la partie tournante est un arbre central.