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la présente invention se rapporte aux trépans pour le forage du sol, et elle concerne plus particulièrement les mo- lettes destinées à ces trépans et comportant un dispositif de coupe de calibrage perfectionné.
Les molettes pour trépans servant au forage du sol prêt sentent une partie incurvée, éipée d'éléments de coupe qui désintègrent le fond d'un trou en cours de forage, et une par- tie terminale annulaire, ou surface de calibrage, qui vient attaquer la paroi latérale du trou ou puits foré, en exerçant sur elle un effet de désintégration, afin de conserver pour-le
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trou un diètre-uniforme
Le métal de base du corps de la molette est particulier rement tenace et résistant, mais il ne' présente pas une résis tance à l'abrasion suffisante pour fournir un effet de désin- tégration adéquat de la paroi.du trou foré, afin de réaliser
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un calibrage total du trou pendant toute la durée utile du reste de la molette.
Pour surmonter cette difficulté, on a dé- jà proposé d'appliquer une couche de métal résistant à l'usure sur les extrémités externes de la denture de talonnage de la molette et sur le métal voisin de cette molette, cette couche étant constituée par un carbure (par exemple par des particu- les de carbure de tungstène) fixé en place par une matrice de .métal convenable, par exemple, en acier doux, appliquée au cha- lumeau, de façon que le métal de la matrice vïenne mouiller la surface du métal de base de la molette et des carbures, et ré- alise ainsi.une inter-liaison efficace afin de maintenir les particules de carbure en place sur la molette.
Pour faciliter l'application de la couche de métal ré- sistant à l'usure sur le corps de la molette, on a déjà propo- sé de prévoir des nervures radiales dans le métal de base, sur la surface de calibrage de la molette, et d'appliquer ensuite la matière résistant à l'usure et le métal de la matrice en les liant au métal de base sur une certaine épaisseur, de fa- çon telle que la surface de calibrage se trouve à l'affleure- ment des crêtes des nervures,.
Ces agencements de la technique antérieure n'ont pas don né entière satisfaction, en particulier lors du forage de ter- rains durs, pour le maintien du calibre ou du diamètre du trou foré pendant toute la durée utile du reste de la-molette. Ainsi un certain temps avant le dégagement et le remplacement du tré- pan, on fore un trou conique. Par suite, le trépan suivant, qui présente un diamètre ou calibre maximum, doit aléser le trou conique avant de pouvoir atteindre le fond. Cet alésage demande
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un certain temps, et il a également un effet destructeur sur le nouveau trépan, en particulier sur la zone d.e calibrage de celui-ci, de sorte que la durée utile du trépan est nôtable- ment réduite.
Dans certains cas, le nouveau trépan ne convient plus pour augmenter la profondeur du forage, et on doit utili. ser encore un autre trépan avant de pouvoir reprendre le fo- rage;
La difficulté principale -réside dans l'arrachement initial de la matière résistant à l'usure sur la partie exter. ne. de la surface de calibrage. Etant donné que la matière ré- sistant à l'usure composite et son métal de matrice sont rela,- tivement cassants, l'effet d'arrachement est progressif et donne lieu à un trou sous-calibre, de même qu'à une mise au rebu prématurée de la molette.
L'un des buts principaux de l'invention est donc de créer un agencement qui réduit au minimum les difficultés men. tionnées ci-avant.
L'invention est matérialisée dans une molette compor-' tant une surface de calibrage munie de revêtements (occupant une certaine surface) en matière résistant à l'usure, suppor- tés par des nervures en métal de base formant le corps de la molette, s'étendant transversalement il la direction dans la- quelle agissent les forces destructrices principales auxquelles est soumise la partie de la molette formant la surface de cali brage.
Un autre but de l'invention est de créer un disposi- tif de coupe servant au calibrage qui peut être incorporé à n'importe queltype de molette rotative réalisant un .calibrage,
Un autre but de l'invention est de permettre l'obten- tion d'une molette rotative comportant des éléments de coupe
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attaquant le fond du trou, qui viennent entailler la partie in- férieure externe du trou, et une bride reliant les extrémités ex- ternes de ces éléments, la face externe de cette bride constituant une surface de calibrage comprenant des nervures annulaires espa- cées, formées par le métal?de base de la molette, une matière ré- sistant à l'usure remplissant les intervalles ménagés entre des nervures successives et étant liée à ces nervures.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard des des- sins annexés donnés à titre non limitatif, et sur lesquels : ) La fig.l est une vue de profil d'une molette de type coni- que suivant l'invention.
La fig.2 est une vue montrant en élévation la surface de calibrage de la molette, une partie de la matièresistant à l'u- sure étant arrachée pour mieux montrer l'agencement utilisé.
La fig.3 est une vue en coupe par la ligne 3-3 en fig.2,
La fig.4 est une vue en coupe par la ligne 4-4 en fig.2.
La fig.5 est une vue de profil d'une molette du type laté- ral agencée suivant l'invention;
L'invention .telle que représentée sur les figs. 1 et 2 concerne une molette 1 du type conique profilée intérieurement, comme montré d'une façon générale en 2 (fig.2) en vue de la récep.. tion d'éléments de portée et d'un arbre de montage (non représen- tés) sur lequel cette molette tourne d'une façon en soi bien con- nue dans cette technique.
Le corps 1 de la molette est symétrique par rapport à l'axe de rotation et il présente une zone de coupe incurvée 3 attaquant le fond du trou, munie de rangées de dents de coupe 4 et 5, les dernières dents étant dénommées dents de talonnage, et chaque den
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particulière étant désignée par la référence 6.
Le métal de base' de la molette 1 et les dents portées par celle-ci sont en acier allié, et ils peuvent être renforcés, pour éviter l'abra- sion, par'un traitement thermique approprié ou par l'applica- tion sélective de matière résistant à l'usure, en particulier': sur les flancs ou les extrémités des dents:,, Etant donné que cet agencement particulier est' assez usuel, et n'interesse pas di- rectement l'invention, on ne s'y reportera que.d'une façon gé- nérale.
La surface de calibrage, ou surface de coupe 10, com- prend une.bride interrompue 11, qui appartient à la molette 1 et qui est solidaire de la denturè de talonnage 5. Elle est prévue aux extrémités externes de cette denture. On remarquera que la surface de calibrage 10 a une forme conique, et qu'elle coupe la zone 3 attaquant le fond du trou en 12, ce qui corres- pond au diamètre maximum de la molette.
C'est en ce point, qui coule sur la ligne de jonction entre le fond et la paroi laté- rale d'un trou foré dans le sol, que les contraintes' et 1'.effet (l'abrasion maxima interviennent'.'A cause du mouvement de roule, ment de la molette, les contraintes sont dirigées sensiblement radialement vers,-l'intérieur de la molette et provoquent une désintégration de la zone de calibrage au point 12.
Lorsqu'il est indiqué ici que la bride 11 est interrom, pue, cela signifie que cette bride est entaillée à certains in- tervalles entre des dents de talonnage successives, comme mon- tré par les encoches.13. De préférence, les parois,latérales 14 de.chacune. des encoches suivent les flancs de deux dents et sont dirigées vers,l'intérieur à partir de celles-ci. La surfact de calibrage forme également une cavité dirigée vers l'inté- rieur, à partir de chacune des encoches 13, commemontré en 15.
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Cet encochage et les cavités augmentent la ventilation de la zone de calibrage, afin de réduire au minimum Il effet de meulage ou de broyage exercé sur le terrain qui a été arrachée qui tend à se coincer entre la surface de calibrage et la paroi du trou en cours de forage. Cette ventilation est 'encore ren- forcée par la présence de rainures.'radiales 16 ménagées dans la surface de calibrage,'ces rainures étant sensiblement oulégère- ment plus profondes que la partie de la surface de calibrage
10 résistant à 1 mure.
On remarquera -ici que les différentes parties ininter- rompues de la bride 11 relient des groupes de dents de talonna- ge 6 qui peuvent comporter deux, trois ou quatre dents, selon le degré de ventilation nécessaire pour le type de terrain en cours de forage: En particulier, si la rangée 5 comporte un 'nombre impair de-dents de talonnage 6, le nombre des dents re- liées par des zones ininterrompues de la bride 11 varie.
Une particularité importante de l'invention réside dans , la partie-de la surface de calibrage 10 qui se tràuve entre les encoches 13 et les rainures 16. Comme cela est mieux visi- ble sur les figs 2 et 3, cette particularité d'agencement est obtenue en taillant plusieurs rainures concentriques 20, 21 et
22 dans la face externe de la bride 11, ce qui ménage des ner- ,rares - concentriques en saillie 23, 24 et 25, dont la hauteur est telle que leurs* crêtes se trouvent sur la surface de cali- brage finale 10 de la molette, ou sensiblement sur cette sur- face.
Une masse de métal 26 résistant à l'usure est ensuite déposée dans chacun des.:secteurs rainurés, ce métal étant lié au fond des secteurs et aux parois latérales des nervures 23, 24: et 25, comme cela est mieux visible sur la fig.4, De préférence,
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bien que l'invention n'y soit pas limitée, la masse de métal 26 est formée de particules de carbure, par exemple de carbure de tungstène, qui sont liées les unes aux autres ainsi qu'au métal de base voisin de la molette.. par un métal de matrice approprié formé par exemple par de l'acier doux ou par un alliage conve- .nable.
On remarquera.ici que la rainure externe 20 s'étend jusqu'à la pointe 12 de la molette et que, par suite là masse de métallo située à l'extérieur vient attaquer le fond.¯du trou foré 'sur ,la ligne de jonction entre ce fond et la paroi laté- rale du trou; Bien que les raisons. des qualités supérieures de la molette décrite ici n'apparaissent pas avec certitude, . il semble que la nervure 23 ( en métal de base) de la molette ser- ve à stabiliser la masse voisine de métal résistant à l'usure, en empêchant son'arrachement ou son éclatement.
Dans chaque cas si un poids'' excessif est appliqué sur le traitement et s'il se produit un arrachement ou éclatement, celui-ci ne-s'étend que jusqu'à.la nervure voisine en métal de base, et non pas sur- la plus grande partie ou sur la totalité de la zone de coupe
10 servant au calibrage.
L'agencement représenté sur la fig.5 est analogue à celui que montre la fig.1, mais il concerne ici une molette rotative du type utilisable comme molette latérale sur des tré- pans à molettes en croix, ou comme molette sur des trépans alé- seurs, afin de conserver un calibrage approprié du trou ainsi perforé.
Les pièces de cette molettequi correspondent à celles représentées sur les figures précédentes sont désignées par les mêmes références, additionnées toutefois du signa
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On soulignera, simplement ici que' la partie qui attaque le fond du trou et la zone de calibrage 10 de la molette ont, d'une façon générale,une forme coniques Bien que des surfaces généralement coniques aient été représentées et décrites ici, on comprendra que cette particularité se rap- porte simplement à un mode de réalisation préférentiel, mais que des génératrices différentes peuvent être utilisées pour ces parties respectives de la molette.- sans pour cela s'écar- ter de l'invention.
Cette invention concerne, sous son aspect générale une molette rotative perfectionnée pour trépans de forage du sol, et en particulier une molette comportant une zone de calibrage qui facilite le maintien d'un même calibre de trou pendant toute la durée utile de la molette.
D'autres modifications encore peuvent être apportées au mode de réalisation décrite dans 'le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS
1 - Molette rotative pour trépan, comprenant un corps présentant une zone attaquant le fond du trou et une zone de calibrage, et- dans laquelle la zone de calibrage présente plusieurs rainures concentriques, remplies de matière résistant à l'usure, qui est liée au fond et aux parois latérales de ces rainures.