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La présente invention est relative aux perforatrices électriques à avance variable.
La demanderesse a déjà proposé un type de perforatrices dans lequel la rotation du fleuret est assurée par un moteur principal, tandis que ses déplacements longi- tudinaux.sont assurés en combinaison par ce moteur principal et par un moteur auxiliaire à deux sens de marche, le moteur principal entraînant, outre la broche porte-fleuret, l'un de deux éléments formés d'un écrou et d'une vis et l'autre de ces deux éléments étant entraîné par le moteur auxiliaire, de telle sorte que l'avance du fleuret résulte de la diffé- rence des vitesses de rotation de la vis et de l'écrou.
En outre, ces moteurs ont des caractéristiques mécaniques (couple C - vitesse N) différentes, c'est-à-dire des glisse- ments différents, le glissement du moteur auxiliaire étant
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le plus grand, ce qu'il est facile d'obtenir, avec un moteur asynchrone à cage d'écureuil, en augmentant la résistance de cette cage. Il en résulte que les couples développés étant fonction de la dureté des roches à forer, l'écart de vitesse entre les deux éléments entraînés diminue quand la dureté de la roche augmente, ce qui réduit l'avance et également la puissance absorbée par chacun des deux moteurs.
Si, par exemple, le moteur auxiliaire entraîne l'élément le plus rapide à la vitesse N2 et le moteur principal l'autre élément à la vitesse plus faible N1, l'avance est égale à (N2 - N1) x p p étant le pas de la vis.
Par construction, quand la dureté de la roche augmente, l'écart (N2 - Ni) diminue car, le couple croissant pour chacun des'moteurs, le glissement du moteur auxiliaire augmente beaucoup plus rapidement que celui du moteur principal.
Cependant, il peut arriver que dans des terrains très marneux, par suite des frottements considérables sur la périphérie du fleuret ou de la difficulté d'évacuation des dé- chets de foration, la vitesse N1 de rotation du moteur principal diminue considérablement par suite de la grande puissance absor- bée. Il en résulte que N1 diminue beaucoup plus vite que N2, la vitesse d'avance augmente ce qui tend encore à augmenter la puissance absorbée accentuant le déséquilibre. Il peut y avoir coincement et le développement d'efforts considérables suscepti- bles de provoquer la destruction d'organes.
L'invention a pour but de remédier à cet incon- .ventent. Elle a pour objet une perforatrice électrique, du type précité, remarquable notamment en ce que le moteur auxiliaire est adapté de manière à comporter plusieurs gammes de vitesses et , est combiné avec un dispositif de commande permettant de changer automatiquememt de gamme suivant la nature du terrain à forer.
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..Selon un mode d'exécution préféré, le moteur auxiliaire comporte au moins deux enroulements inducteurs à nombres de pôles différents.
Si, par exemple, le moteur auxiliaire comporte deux enrou- lements respectivement à quatre et six pôles, dans la marche à quatre pôles, la vitesse d'avance est (N2-N1) x p, tandis qu'avec la marche en six pôles elle n'est plus que de N2 ( 1;5 - NI) x p.
De préférence, les circuits d'alimentation de l'enroule- ment unique du moteur principal et des enroulements du moteur auxiliaire sont combinés avec un dispositif électro-mécanique de commande comprenant des contacteurs à main permettant un contrôle manuel de l'avance et un moyen automatique de commande permettant un changement automatique de la vitesse du moteur auxiliaire et donc du déplacement longitudinal du fleuret en fonction de l'intensité absorbée par le moteur principal.
Avantageusement, ce moyen automatique de commande peut . être un relais à maxima, 'disposé dans le circuit d'alimentation du moteur principal et les circuits électriques de commande sont adaptés de telle sorte que l'enroulement au plus grand nombre de pôles du moteur auxiliaire est mis en circuit dès qu'une in- tensité maximum donnée est atteinte dans le circuit d'alimentation du moteur principal.
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va,suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est une vue schématique, en élévation et avec arrachement partiel, d'une perforatrice perfectionnée suivant l'invention; la Fig. 2 est une coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, montrant le moteur auxiliaire et une partie du moteur principal;
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la Fig. 3 est une vue de face, schématique, avec arrache- ment des parois, de l'armoire à relais de cette perforatrice; la Fig. 4 en est une vue extérieure de profil; la Fig. 5 est un schéma de l'ensemble des connexions électriques.
Suivant l'exemple d'exécution représenté schématiquement aux Fig. 1 à 3, la perforatrice comporte un bâti formé essentiel- lement de deux profilés longitudinaux parallèles 10 le long des- quels est mobile un moteur électrique Mi dont l'arbre 12 est.re- lié au porte-fleuret 13 par un train d'engrenages 14, 15, 16, 17, les deux pignons 15 et 16 étant clavetés sur un arbre fou 18 avec un troisième pignon 19. Le porte-fleuret 13 porte le fleuret 20 guidé par un palier fixe 21 et un palier mobile 22.
A l'extrémité arrière du bâti est fixé le moteur électri- que auxiliarie M2 dont l'arbre 23 (Fig. 2) est relié, par un train réducteur d'engrenage 24, 25, à l'extrémité d'une vis longitudi- nale 26. Cette vis est fixe longitudinalement; elle tourillonne dans le bâti. Sur elle est vissé un écrou 27 qui tourillonne dans le carter du moteur M1, de manière à entraîner celui-ci le long de la vis en fonction de la différence entre les vitesses
N2 et N1 de cette vis et de cet écrou, ce dernier étant entraîné par le moteur M1 par 11 intermédiaire du pignon précité 19 qui engrène avec une couronne dentée 28, concentrique et solidaire en rotation de l'écrou.
Les moteurs M1 et M2 sont établis de manière que le glisse- ment 'du moteur M2 soit supérieur à celui du moteur M1, leurs glissements respectifs étant, de préférence, de l'ordre de 5 et
15%. Le moteur M2, à grand glissement, peut notamment être un moteur.asynchrone à cage d'écureuil, le glissenent étant, comme ...on le sait, une fonction de la résistance des barres de cette cage et étant d'autant plus grand que cette résistance est plus élevée.
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Par ailleurs, le moteur princial M1 est un moteur à un seul enroulement, comme on le voit en 29 sur la Fig. 2, tandis, que le moteur M2 est un moteur à deux enroulements 30 et 31, par exemple respectivement à quatre et six pôles correspondant à des
N1 vitesses N2 et N2/1,5
La perforatrice proprement dite ci-dessus est combinée avec un dispositif électro-magnétique de commande qui comprend (Fig.1) une boite 32 à contacteurs à boutons d'actionnement dé- crits ci-après, une armoire 33 à relais et des câbles dont un, 34, d'alimentation, trois, 35, reliant l'armoire 33 à la perfo- ratrice et deux, 36, reliant cette armoire à la boîte à boutons 32. Chaque câble est, bien entendu, à plusieurs conducteurs.
On se 'référera maintenant au schéma des connexions de la Fig. 5.
On notera que sur ce schéma on a désigné par les chiffres romains 1 à VIII les divers relais et, par les chiffres arabes 1 à 7, les contacts correspondants, les divers contacts afférents à un même relais étant différenciés par une lettre en exposant.
C'est ainsi que pour le relais II sont prévus des contacts 2a, 2b, 2c...
Par ailleurs, les contacteurs à boutons sont désignés par les lettres majuscules A, B ... F.
Le courant d'alimentation est du courant triphasé et le câble d'alimentation 34 comporte donc trois conducteurs L1, L2, L3 correspondant, chacun, à une phase.
On examinera d'abord les circuits des moteurs, puis ceux des relais.
Moteur principale . - Les trois phases 40, 41 et 42 sont sup- posées couplées en étoile; la branche 40 est reliée à la phase L1 à travers le contact 2a (c'est-à-dire un contact du relais II) la branche 41 est reliée à la phase L3 à travers le contact 2b; quant à la branche 42, elle est reliée à la phase L2 soit à travers la bobine 43 du relais à maxima 1, soit à travers un
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contact en dérivation 7a, cette bobine 43 et ce contact étant tous deux en série avec le contact 2c.
Moteur auxiliaire M2- Les enroulements à grande vitesse 44, 45, 46 sont couplés'en étoile et il en est de même des enrou- lements 47, 48, 49 correspondant à la petite vitesse.
Les enroulements 44 et 45 sont reliés aux phases L1 et L3, en dérivation, à travers des contacts respectifs 4a et 5a et 5b, 4b. L'enroulement 46 est relié à la phase L2 par l'un ou l'autre de deux contacts en dérivation.
Les enroulements 47, 48 et 49 sont reliés respectivement aux phases L1, L2 et L3 à travers des contacts 3a, 3b et 3c.
On va maintenant décrire les circuits d'excitation ini- tiale, puis de maintien ou de "réalimcntation" des relais II à VIII; (le circuit du relais I à maxima a été décrit plus haut), après avoir précisé que ces relais à bobines 50 à 56 sont combinés : d'une part, avec les contacteurs à boutons rappelés par des ressorts :
A d'arrêt de la foration;
B de mise en route de la foration;
C d'avance réduite;
D d'arrêt de l'avance ;
E de retour en arrière du fleuret par inversion du sens de marche du moteur M2 alimenté sur ses enroulements de marche à la vitesse normale;
F à deux contacts F1 et F2 de passage manuel de l'avance à vitesse réduite à l'avance à vitesse normale, et, d'autre part, avec deux interrupteurs G de fin de course avant et H de fin de course arrière;
ces interrup- teurs sont reportés dans le bas du schéma de la Fig.5 et on les retrouve sur la vue ,de la Fig.1, vers les extrémités du bâti 10,
Ceci posé, les circuits des relais sont les suivants : Relais 1. - Un rappelle pour mémoire qu'il est en série dans l'une des branches du moteur M1-
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Relais 11 de mise en route de la foration par ses contais 2a,
2b, 2c. Son circuit principal d'alimentation est le suivant : phase L1, contacteur A d'arrêt, contac- teur B de mise en route de la foration, point a, en- roulement 50, interrupteur H de fin de marche arrière phase L2.
Son circuit de maintien ou de "réalimentation" est le suivant : L1, contacteur A, point b, contact 2d, en- roulement 50, interrupteur H, phase L2.
Relais III commandant ?,'avance à vitesse réduite par les contacts
3a,3b,3c.- Son circuit d'excitation est le suivant :
L1, contacteur C d'avance à vitesse réduite, enroule- ment 51, contact 5d, interrupteur G de fin de course avant, L2.
Son circuit de maintien est le suivant : L1, contacteur
D d'arrêt de l'avance, point c, contacts 6a, 4d. premier contact F1 du contacteur double F, enroule- ment 51, contact 5d, interrupteur de fin de course avant G, L2.
Relais IV commandant l'avance à vitesse normale par les contacts
4a,4b,4c.- Son circuit d'excitation est le suivant :
L1, deuxième contact F2 du contacteur double F,point d, contact 3d, enroulement 52, contact 5d, interrup- teur G, L2.
Circuit de maintien : L1, contacteur De point c, contacts
4e,6b,3d, enroulement 52, contact 5d, interrupteur
G, L2- Relais V contrôlant la marche arrière. - Son circuit d'excitation est le suivant L1, contacteur E de marche arrière, point e, contacts 3e, 4f, 53, interrupteur de marche arrière H, l2, tandis que son circuit de maintien est assuré à travers le contact 5e.
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Relais VI. - Ce relais est un relais auxiliaire dont le circuit d'excitation est : L1, contacteur A d'arrêt, point b, contacts 8a, 2e, enroulement 54, contact 5d, interrup- teur de fin de marche avant G, L2- Relais VII. - Il s'agit d'un relais destiné à court-circuiter le relais à maxima I par la fermeture du contact 7a.
Son circuit d'excitation est le suivant : L1, contact
F2 du contacteur double F, point d, contact 3d, en- roulement 55, interrupteur de fin de course arrière H,
L2.
.Relais VIII. - Il s'agit d'un relais auxiliaire dont le circuit d'excitation est le suivant : L1. contacteur d'arrêt A, contacteur de mise en route de la foration B; contact la du relais à maximum I, contact 3f, enroulement 36, contact 5d, interrupteur de fin de course avant G, L2.
Le fonctionnement est le suivant. A l'arrêt, les contacteurs et contacts sont dans les positions représentées sur le schéma :
Sont fermés : A, D, F1, 7a, Sa, 3d, 6b, 4f, 3e, 4d, 3f, la, 5d. Les interrupteurs G et H sont également fermés, le chariot 15 étant supposé (Fig.l) en un point intermédiaire de sa course.
Tous les autres contacteurs ou contacts sont ouverts.
Pour effectuer un travail de foration, on effectue les ma- noeuvres successives suivantes :
1 ) Appui sur le bouton du contacteur B de mise en route.
Comme le contacteur A.est fermé, le relais II est excité par L1, A, B, 50, H, L2 puis maintenu excité dès qu'on lâche le contacteur par son circuit de maintien à travers son contact 2d, fermé par l'excitation initiale. Il restera alimenté jusqu'à la fin d'un cycle de fonctionnement. Le relais auxiliaire VIII est excité en même temps et ouvre le contact Sa, ce qui évite l'excitation du relais auxiliaire VI.-
2 ) Appui sur le bouton C déclenchant l'avance à vitesse réduite.
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Le relais III est excité par L1. C, 51, 5d. G, L2. puis maintenu par L1, D, c, 6a, 4d, F1, 51, 5d, G, L2. Le relais III ferme ses contacts 3a, 3b, 3c et le moteur M2 démarre à sa vitesse réduite.
En même temps : l'alimentation du relais VIII est coupée par l'ouverture du contact 3f, ce qui assure l'exci- tation du relais VI par la refermeture du contact 8, et cette excitation du relais VI assure le maintien du relais III par son circuit L1, De ce 6a (fermé par l'excitation de VI), 4d,F1, 51, 5d, G, L2-
3 ) Appui sur le bouton F d'avance plus rapide, ce qui ferme le contact F2 et ouvre le contact F1. Il peut en résulter: il) soit purement et simplement un fonctionnement normal avec passage sur la grande vitesse d'avance.
En effet : - le relais II est toujours excité par son circuit de maintien; - le relais III est desexcité par l'ouverture du contact F1; - le relais IV est excité par son circuit L1, F2, 3d, 52, 5d, G, L2, ce qui ferme notament les contacts 4a, 4b, 4c d'alimentation des enroulements 44, 45, 46 du moteur M2; - le relais VII est enclenché par la fermeture du contact 3d, ce qui prépare le fonctionnement automatique en ouvrant le contact 7a ce qui excite le relais I; - le relai VIII est ré enclenché par L1 A, b, 2d, a, 1b, 3f, 56, 5d, G, L2; - le relais VI est desexcité par l'ouverture du con- tact 8a; - le relais IV est maintenu excité à la cessation de l'appui sur le contact F par son circuit de maintien L1, D, c, 4e,6b,3d,52,5d,G,L2 ;
B) soit un retour automatique à la petite vitesse
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d'avance si la puissance consommés par le moteur M1 atteint un maximum donné. En effet à ce moment : - le relais I fonctionne et ouvre le contact la; - le relais VIII est desexcité; - le relais VI est réenclenché par la refermeture du contact Sa - le relais IV de la grande vitesse d'avance est desexcité par l'ouverture du contact 6b ; - le relais III de la petite vitesse d'avance est réen- clenché: par la fermeture des contacts 6a et 4d puis est réali- menté par son circuit de maintien. La foration se poursuit à la petite vitesse d'avance.
4 ) Appui sur le contacteur E de marche arrière. Le moteur M1 continue à tourner car le relais 11 est toujours excité.
Par ailleurs, le relais V est excité par le. circuit E, e, 3e, 4f, 53, H, L2 et il ferme les contacts 5a, 5b, 5c qui vont permettre au moteur'M2 de tourner à la grande vitesse, mais en sens inverse du sens de foration. La réalimentation se fait par la fermeture du contact 5e. La vitesse N1 change de signe et le fleuret recule à la vitesse rapide (N2 + N1) x p.
5 ) Appui sur le contacteur D d'arrêt de l'avance ; les relais sont excités, sauf le relai 11; le moteur principal M tourne seul.
6 ) Appui sur le contacteur A d'arrêt. Tous les relais sont desexcités; les deux moteurs M1 et M2 sont arrêtés.
En bref, la mise en route de la foration se fait en ap- puyant sur le 'contacteur B, en appuyant sur le contacteur C l'avance réduite est mise en route, puis par appui sur le con- tacteur P "plus vite" l'avance normale est intrcduite en même temps que le courtcircuitage 7a de la bobine de fonctionnement du relais d'intensité 1'est rompu, ce qui permet à cet appareil de fonctionner lorsque l'intensité maxima de fonctionnement est at- teinte pour ramener automatiquement l'avance à sa vitesse réduite.
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Bien entendu, il est possible de repasser ensuite en marche normale par un nouvel appui sur le contacteur F. Si l'intensité absorbée reste inférieure à l'intensité prévue, cette vitesse se maintient; dans le cas contraire, l'appareil repasse dans la position d'avance réduite.
Bien entendu, les interrupteurs de fin de course G et H jouent leurs rôles normaux en fin d'avance de foration et en fin de retour du fleuret en coupant les circuits des relais.
Le tableau ci-après résume les diverses positions des relais, suivant le contacteur enclenché. La lettre "x" indique un relais enclenché.
EMI11.1
CONTACTE-ORS R E L A I S Référence 'Caractéristiques 1 il 111 IV V : VI 711 VIII Arrêt de la foration ( ; µ 1 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯;¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯-. ¯ . ¯¯ . ¯¯¯ . ¯¯ , ¯ ¯ ¯¯ . ¯¯¯ J ¯¯¯¯¯¯a
EMI11.2
<tb> B <SEP> Mise <SEP> en <SEP> route <SEP> de <SEP> la <SEP> x <SEP> x
<tb>
<tb> foration
<tb>
EMI11.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯;¯------------------¯¯¯ --- ----- ; ----+--- ----- ; -------.
Avance réduite .-x r.- x -...^ x ----------------------- 1------ ------- D Arrêt de l'avance --------- : ------L---------------- ; --- = ----- = ----.; --- ¯¯¯-- ¯¯¯¯-¯ E Marche arrière x-.. , x ¯¯¯¯¯¯¯¯¯;¯¯¯-----------------¯ . ¯ . ¯¯¯¯ . ¯¯¯¯¯ , ¯¯¯¯ . ¯¯¯ . ¯¯¯¯ . ¯¯¯¯¯ . ¯¯¯¯¯¯¯
EMI11.4
<tb> Fonctionnement <SEP> nor- <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb> : <SEP> mal <SEP> et <SEP> préparation <SEP> du. <SEP> x <SEP> : <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> : <SEP> x
<tb> fonctionnement <SEP> auto-
<tb> : <SEP> matique <SEP>
<tb>
EMI11.5
1-----o----------------o-¯;-¯¯.¯¯-¯.¯¯¯¯-¯------;----j-----;----¯--,,
EMI11.6
<tb> Fonctionnement <SEP> automa-;
<tb> tique <SEP> au <SEP> moment <SEP> où
<tb> l'intensité <SEP> maximum
<tb> : <SEP> est <SEP> atteinte.
<tb>
On <SEP> repasse <SEP> dans <SEP> la <SEP> po-; <SEP> x <SEP> x
<tb> sition <SEP> avance <SEP> réduite
<tb> cornue <SEP> celle <SEP> produite
<tb> par <SEP> C.........
<tb>
EMI11.7
rlaturel 1 sm¯t, 7¯' invention n'est nul:8l1.ent limitée au mode d'exécution représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. Le moteur auxiliaire M2 pourrait être à plus de deux enroulements. On aurait alors plus de deux gammes de vitesses variables d'avance .