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La présente invention se rapporte à un nouvel outil de
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forage et elle concerne, plu particulièrement un trépan de forage propre 1 Otre utilisé avec un matériel de tor... 1 perou..1on. Sou. son aspect le plus particulier, l'1nvention vise à r4&11.er un trépan de forage patentant une bonno résistance à l'u'" une grande aptitude h r&c1.t.r aux offerts variables 1=Portant. qui accompagnent le tortue percutants qui présente une ,rand. vitesse de forage ma=* lorsqu'il est 4noussd$ une grande ,tt1oaoit' pour 1' évacuation des débris du fond du trou de forage et une tendance à prendre par usure, après une longue période d'utilisation, une - forme qui s'oppose au ooinceaent.
Le forage par percussion est une technique d'origine ancien.
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outil à p.rO\1llS.on pour toritges et applÒ&1;J.OAI . sra dgus. ,.
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ne L'utilisation de ce procède est répandue, mais son application la plus Importante est peut-âtre le forage des trous de mine dans les exploitation. minières et les carrières. On fort de nombreux trous dans une formation rocheuse et on place des charges explo. rivesdans ces troue.
La détonation de l'explosif disloque la format!, on t perment d'en extraire des bloce de dimensions maniables,
On utilise communient des foruses portatives, capable* d'entraîner un trépan ou taillant de foration. On place un outil percutant capable d'appliquer plusieurs centaines de coupa a la minuta juste au-dessus du trépan et cet outil est actionne dans un exemple type par le fluide qu'on fait circuler à travers le tube de forage.
Les efforts et les contraintes qui sont transmis au trépan sont de valeur extrêmement grande. On a fait de nombreu- ses tentatives pour inventer un outil de forage capable de résister à ces conditions de fonctionnement difficiles, Plusieurs de ces tentatives ont eu un succès industriel mais le besoin d'un meilleur dispositif de forage continue à se faire sentir en vue d'abaisser le prix de revient de cet important procédé d'exploitation des mi- nes,
Un type répandu de trépan utilise dans la toration perou tante des trous de mine comporte des clients de coupe formai de grosses pièces de carbure de tungstène orientées suivant des di- rections radialespartant d'un point proche du centre de rotation du trépan en direction de la périphérie de ce trépan, chacune de ces pièces comportant une partie saillante de section triangu- laire dont les flancs convergent de haut en bas en direction d'une arête coupante en tome de couteau.
Ces mises sont brasées dans des rainures formées dans la face inférieure du trépan et elles sont affûtées à leur extrémité inférieure.'Ces dispositifs ont donné satisfaction dans les applications industrielles au cours des der- nières Années mais ils sont affectas de certaines sujétions bien . définies.
Par exemple, la présence d'éléments de coupe radiaux orien- tés suivant des rayons qui vont, à la manière des rayons d'une roue,
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d'un point proche du centre de rotation du trépan jusqu'à la péri*
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ph4rîe est indésirable parce qu'elle ce tient pas compte du fait que le travail développe par unité 44 volume de roche enlevée est beaucoup plus grand à proximité de la paroi du trou qu'à proxiai- . té du centre.
Du fait que le taillant muni de mises de grande di- mension comporte la maIlLe quantité d'éléments de coupe sur sa 011'001\" terence extérieure que sur sa circonférence intérieure, il abuse nécessairement plus rapidement sur sa circonférence extérieure en, raison de la plus grande valeur de la vitesse périphérique, du plus grand volume de roche arrachée et de la plus grande quantité de tra- vail par unité de volume de roche enlevée. Il est nécessaire d'ef- fectuer de fréquents affûtages pour conserver une vitesse de péné. tration économique et également pour éviter la rupture des éléments de coupe,
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Le problème de la rupture do# éléments de coupe est tono- tion à la toit de l'Usée et de la répartition de 1'effMt.
Les éléments de coupe du trépan ou taillant du type à couteaux sont
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faits d'une matière résistante à l'usure, dure 'et fragile, habi- tuellement de carbure de tungstène, Ces matières ont une Médiocre résistance a la flexion. En raison de leur disposition dans le trépan, les éléments de coupe sont dquivalonts à des poutres qui reposent sur uns base élastique( le métal plus élastique eonstie tuant le corps du trépan)* L'inégalité de,
la répartition des ef- forts sur le diamètre du fond du trou engendre des efforts de fle-
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rion dans les éléments de coupes L'effort qui- s'exerce sur les été- ments de coupe croît lorsque les arêtes coupantes s'inousatut et il devient plus difficile de les faire pénétrer dans la formation rocheuse* Le plus fort accroissement se produit à proximité de la
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paroi du trou z l'endroit où le trépan s'éaouswe le plus rapide- Ment.
Finalement, l'accroissement résultant des efforts de flexion peut devenir lutt1.ar:wlnt important pour entraîner une rupture transversale*
Pour réduire la gravité du problème (et également pour con
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server une vitesse de pénétration économique)# il est nécessaire de
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procéder périodiquement à un affûtage des éléments de coupe - ce qui entraîne des trait considérables. Par exemple, dans une carriè- re où les taillant* forent jusqu'à 135 à 150 métrer il est néces- saire d'effectuer de 20 à 25 affûtages à un prix unitaire minimum de 25 Francs. Ceci constitue un grave obstacle à l'économie des forages.
L'affûtage long et coûteux est également nécessaire pour éliminer un autre problème d'usure. Les aises rapportées en car- bure de tungstène sont initialement relativement coupantes sur le diamètre extérieur et elles s'étendent vers le haut et vers l'in- térieur avec une légère conicité. Ceci ménage un certain jeu entre la paroi du trou et le carbure qui s'étend de bas en haut sur le flanc du trépan ou taillant. Toutefois, lorsque le trépan s'use, il commence à se former un arrondi de grand rayon sur les angles ex- térieurs et inférieurs des mises rapportées. Ce processus se pour- suit jusqu'au moment où les mises sent usées pour denner une fêtât conique qui s'élargit de bas en haut.
Il en résulte que, tant la formation rocheuse, se manifeste une forme légèrement conique qui tend à coincer le trépan ou taillant.La vitesse de pénétration décroît en raison de l'accroissement des efforts axiaux et du cou- ple nécessaire pour enfoncer et faire tourner le trépan ou tail- lant dans ce coin. Il devient finalement nécessaire d'affûter ou de remplacer l'outil pour retrouver la vitesse de pénétration perdue.
Un but de l'invention est de réaliser un trépan ou taillant présentant un ensemble d'éléments de coupe capables de résister aux efforts variables et considérables du forage per rotation et percussion. On autre but est de réaliser un ensemble d'éléments de coupe qui conserve à peu près la vitesse initiale de pénétration, Mené lorsqu'il est émoussé et qui élimine par ce moyen la nécessité de prévoir des affûtages fréquents et coûteux. Un autre but de l'in- vention est d'accroître le rendement de la transmission de l'éner- gie en utilisant de petites aises rapportées faites d'une matière dure et résistante à l'usure,
qui sont disposées dans le métal re-
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lattyment élastique du corps, Un autre but ait d'évité l'tfftt de ooinoetaent qui se produit à 1* longue sous l'effet de l'émous- sage à là périphérie, On autre but de l'invention est d'assurer l'évacuation rapide des débris du fond du trou grioq à une Utilisa- tion optimale du fluide qu'on fait circuler à travers le tube de torage et le trépan ou taillant* Un autre but de Ificv4otion est d'utllistr le fluide chargé d'abrasif, qui ooule sur Xi surfact du fend pour conserver aux oiiti rapportai une grande haut4ur*do saillie en usant le cdtal du corps du trépan aussi vite que les mites saillantes t'ustnt dans la fonction en cours de forait* Un but analogue consiste à réaliser un trépan ou taillant,
adapté pour tailler le fond du trou à proximité de la paroi latérale de façon que la matière du oorps dans cette zone et les élésatatt de
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coupe au niveau de cette sont 'usent de façon à ne pas prendre une forme génératrice de coincement.
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Au dessin annexe donna uniquement à titre dj'exomplep la Fi.g. 1 est une vue en ovation et en dcr.,aoupe repré-
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sentant une forme préférée de réalisation de l'invention, supposée
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vue en regardant dans le sens des flèches 1-1 de la YIS. 3.
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La Fig. 2 est une vue en perspective de cette forme prêté-
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ree de cette réalisation, qui montre plue clairement les détails
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extérieurs;
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la ng. 3 est une vue de dessous de la forme préférée de réalisation des Figs. 1 et 2, cette vue montrant l'emplaotaent des mises rapportées, rdsist4ntes à l'usure, ainsi que d'autres détails
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de structure de la partie inférieure du trépan;
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la Pis. 4 est une vue en élévation du fond du trou de fou rage, en dexianupe, les Mises rapportée* résistantes z l'usure de toutes les rangées étant supposées rabattues par rotation dans l1 plan du papier, Cette figure contre la for%* que les aises rap- portées taillent dans le fond du trou et l'allure de l'usure des aises rapportées dans la forme préférée de réalisation de l'inven- tion) la pis. 5 est une vue en élévation d'une force de mise rap-
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porté*, ainsi que du métal du corps qui ,support@ cette minet
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représenté* en coupe partiellej la fia. 6 est une vue en élévation d'une mloi du talon ainsi que d'un* ni te de la rangé* adjacente# rabattue par rotation dans le plan du papier* Le aital du corps qui porte les mises est repré- tenté en coupe.
On a présenté sur oette figure# les position# initiales et lea allureo d#uâure des mises et du aital du corps;, la Fige 7 ont une autre vue en élévation montrant une dwu- xibr,o forne de réalisation qui porte une queue filetde à non ax trdnit4 supérieur* et des variantes de construction de fa face
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inférieure.
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Dans la description de la forMe parère* de réalisation de l'invention qui ait reprdsontde sur le destin# on recourera un* terninologie particulibre, ecur la clarté de l'expoa*4* Toutefois, la demanderesse n'a pas l'intention 4# limiter la portât de 1PIno
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vention à ces ternes spécifiques, main l'invention comprend .tous les équivalente techniques qui fonctionnent de la même façon pour obtenir un résultat analogue* Suivant l'exemple d'exécution représenté sur le dessin, le trépan désigné dans son ensemble par la référence 1 comprend une
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partie supérieure ou tice 31 et une partie inférieure ou corps 32* qui est venue de matière avec la tige. à ls trdj,4té supérieure de la tige 31, une surface horizontale 19 joue le rôle d'une enclu.
ae sur laquelle les efforts axiaux variables et important* appliquds par l'outil de choc ou de percussion (non représenté) sont
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transuis au trépan. La surface externe de la tige 31 est usinée
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' pour présenter des nervures 15 et des rainures intemediairee 33 parallèles à l'axe longitudinal 12 du trépan, ces nervures et cet rainures s'étendant jusqu'à la surface supérieur* 19# Ces éléments sont en priée avec des nervures et rainures sompléaentairet for Reeo dans 10,extrd;
.Uté inférieure de l'outil de percussion et ils servent à transmettre les efforts oiroonfarentieit qui entraînent le trépan en rotation* Une large gorge eireonfereatielle 23 est
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usinés au-dessous de l'extrémité supérieure du trépan 19 pour former
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un espace annulaire entre le corps du trépan et l'outil de perçus lion. Une bague fendue (non représentée)
est montée dans cette Sorte pour retenir le trépan sur l'outil de percussion. le corps 32 et la tige 31 sont en réalité formés par une seule pièce d'acier casait et il est évident que les tomes uti- lisas sont employés uniquement pour la commodité de 1 exposé des diverses fonctions du trépan 1, de son mode de coopération avec 1* outil de percussion et de sa façon de pénétrer dans la formation en cours de forage.
Bien que l'on puisse considérer le corps comme constituant le support des éléments de coupe et de la plus grande partie de la masse du trépan et la tige comme constituant des moyens servant à transmettre les chocs et la rotation au corps,
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il est évident que la tige doit Itr..utt1Iammlft' forte pour résister aux chocs appliqués par l'outil de persuasion. Sur
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la 1"1±. 1$ ces deux partie sont représentées raccordées de façon intime par Impartie conique 24.
Le corps 32 est pratiqueront un cylindre massif comportant une surface externe 6 ayant la forme d'un cylindre ou d'un cent qui se rétrécit légèrement vers l'intérieur et vers le haut, à ceci près qu'il est encoche par plusieurs évidements qu'on décrira
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plus basé Dans la tome préférée de réalisation des r11...-6, la face inférieure du trépan est définie par la surface inférieure 3 du corps, qui est de préférence normale à 10&xe longitudinal 12,
Cette aurfaoe inférieure 3 coupe la surface latérale 6 à sa péri* phérie externe et cette intersection est légèrement etanfreinee com- me représenta en 9 pour manager une place pour les extrémités
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saillantes des mises rapportées 11 de la rangée de t<.lon.
Les débris formés par l'action du trépan 1 sont évacues par un ensemble de canaux de fluide qui comprend un canal central 18 percé dans la tige 31 et adapté pour se raccorder à un canal
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analogue percé, dans l'outil de percussion et à un ou plusieurs os-. naux 16 formés dans le corps, qui se raccordent a l'extrémité in- férieure du canal 18 et qui débouchent à travers la surface intdrieure 3 a l'orifice 17. Les débris entraînés par le fluide sont
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évacua du fond du trou et transportes vers le haut en passant au niveau du corps 32 par les canaux de retour 21 et 22.
Ces canaux peuvent présenter soit des flancs verticaux ai' soit des flancs 22' qui envasent vers le haut, à partir 4'un point proche du centre de la surface inférieure 3, jusqu'à un évidement peu profond 34 formé dans la surfaoe latérale 6, la combinaison d'une paire de chacun des deux types de canaux de retour ayant fonctionne d'une
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façon tout à fait satisfaisante pour le trépan de 179j4 MI repreaen- te.
On peut prévoir des canaux supplémentaires 16 dans le corps 32 du trépan pour débiter le liquide 1 travers les parois 22, par les orifices 20 représentés
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Les mises représentées sont des éléments frittes 0)'111141'1- que., d'une matière résistante 81lu.\lrl, de préférence de carbure de tungstène (que l'on désigne quelquefois par 1'expression Carbure de tungstène "oémenté"), ces misée étant familières aux utilisa- tours des trépans à molettes coniques qui ont été mis sur le mar- ché par le Hughes Tool Company, et qui sont connus sous la marque
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rHuthax,rt.
Bien que l'on puisse utiliser diverses formes et dimen* . siens de mises rapportées$ le type cylindrique représente qui pré- sente des extrémités de coupe' hémisphériques, une longueur totale légèrement supérieure au diamètre, et des dimensions diamétrales comprises entre 6,35 et 19 mm s'est révélé extrêmement intéres-
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tante Ces mises sont tout simplement emmanchées a force dans des trous parada dans le corps du trépan.
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La disposition des mises rapportées 30 sur la face inférieu- re est déterminée en fonction du travail qu'on demande aux mises sur les divers rayons.
La majeure partie du travail de taillage de la roche est développée à la jonction de la paroi latérale et du
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fond du trou. L'usure est également *>lus grande en os point en rai- son de la plus grande distance qui est parcourue par les cilses rapportées. Il est donc nécessaire de prévoir un grand nombre de mises rapportées en cet endroit. C'est pourquoi, la rangée de talon 11 de cette forme particulière de réalisation porte 12 mises pour le trépan représenté, de 179,4 mm de diamètre. La rangée in-
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t4rieure 10 qui est 11=dcSiat...nt adjacente ne demande que quatre data.
Le nombre des misai par rangés Otraontértntitllt c1111nu1 avec le rayon et finallmlnt, une .eu.1.. niât suffit pour ehuae des deux rangée* le* plus intér1tUI', ainsi qu'on l'a indiqua par , les numéros tracés dans les Inl." l\IP'r1lur. droits dei alias 30 de la Fige 4. On peut apporter des variante* à cette disposition' pour adapter les trépana à diverses formations rocheuses, Il est n4c Mir<t d'apporter d'autre. modifications pour adapter la dit- position aux 4ittdrentl' dimensions dit trépan* utiliada dans le fgragt par rotation et perousitons Par exeapll, les 416atnt. fritte ndotaittent quelquefois un mIta d'appui, eenat représenté en pointillé par la référence 2 sur la Vit, Je Ceci ptratt d'uti- ' Iller de..ail11e. plus tort*# at, en même tempo d'ot8fti, me
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structure porteuse adéquate.
La disposition des mises rapportées est telle quoi si on
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amenait les mises par rotation d\na un même plan 0081 raj-r5aen- té sur la Fige 44 il et formerait des nervures ou annaaux surélevés 4 d; matière non taillés dans le fond du trou, ces anneaux étant 44..srdt" par rupture. La parti@ non taillés du fond ne doit pas étre trop grand*, car, autrement# la formation roohaust rào brin serait pas sur la largeur de ces anneaux et on oon"&'ra1' un$ usure prècatur4e# Il est prÓtérable devoir une rupture 4n travers de la partit non taillés du fond, car lorsque oette condition se produit, le dessin d'usure des ni a ta Q est &114101\1' à celui représenté en 5 sur la 11S. 4* Les différentes mines trittées individualité prennent en %Jusant une tome aplatit 7 représentée en pointillé sur 3&'11. J.
On a constata avec surprise que la .1t.." de pénétration ne di- minue pas beaucoup, à partir de la viteaa* initiale, mime lorsque les mica sont ainsi êou,,4.... plat, Il omble que la vitesse de forage dépend* du rendement de la transmission de l'entrait et qu'elle n'a pas une liaison étroite avec 1* affûtait des aises
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rapport'...
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Il est évident que le rendement de la ttAn.m1..1Oft de Ifiner-
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gie n'est pas radicalement modifiât par une modification de la four- me des mises rapportées lorsque ces mises passent de la forme sphé0
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rlquo à la forme plate.
Pour cette raison, les mises pourraient initialement être plate*, comme représenté en 7 sur la ria. 5 ou avoir n'importe quelle autre surface intérieure émoussée* On titi*
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me toutefois que la surfaoe sphérique préférée est meilleure par. ce que celle ne comporte aucun angle vif générateur de contrainte qui pourrait conduire à une rupture des mises rapportées* Par ail- leurs les extraite* sphériques peuvent contribuer à localiser la contrainte dans la roche parce que on constate une diminution car* taine Mais incroyablement petite de la vitesse de pénétration lors*
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que les aises rapportées ##émoussent.
Le succès de Utilisation de ces petites mises rapportées était inattendu pour une autre raison. Les mises de grandes di.
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mensions des trépans du type à couteaux transversaux, mime avec leurs grandes proportions, se brisent trdquemmente On pourrait en tirer la conclusion évidente que les mises de la présente tnven- tion sont plus sujettes à la rupture* On estime que les explica* tîons antérieures qui concluent à 1'analogie entre les mises de ±rand* dimension et des poutres rigides et de grande longueur est correcte en elle-même. Toutefois, quelle que soit l'explication* le résultat est frappant.
Un autre résultat apport'par la construction décrite et que
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la Demanderesse estime non évident et inattendu est l"11m1nation ' du coincement au bord extérieur et inférieur du trépan. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, les trépans'de la technique antérieure demandent un affûtage après un temps de service d'une durée re- lativement courte parce que soit la surface latérale dans la région du diamètre maximal (surface latérale 6 du trépan juste au-dessus des éléments de coupe du talon) soit les éléments de coupe,
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soit les deux,
prennent en s'usant la forme d'un coin c'est-à- dire la forme d'un cône dont les flânes sont inclinés vers le bas et vers l'intérieur, entre la surface latérale et la sur* face inférieure, soit la forme d'un angle arrondi qui relit ces
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deux surfaces.
Alors que ta recherches de la tIOhn1QU'- ih1'1-1'wrl . tendant à éviter été forme* d'usure consistaient surtout à augmenter la résistance a l'usure latérale du corps, la présente invention applique le principe entièrement opposé consistant à réduire la résistance à l'usure de la surface 6 de façon qu'elle toute au moins aussi rapidement que les parties des mises de la rangée de talon 11 qui sont en contact avec la paroi latérale du trou.
On obtient principalement oe résultat en disposant les mises
11 de la rangée du talon à angle aigu par rapport la surface latérale 6 et à la face inférieure 3 (et également par rapport à l'axe longitudinal 12), en noyant ainsi les extrémités intérieu- - res de ces mises dans le natal du corps et en obtenant de ce Métal un appui dont on ne disposerait pas si les mises étaient disposées d'une autre façon et comportaient une partie saillante en contact à la fois avec le fond et avec la paroi latérale du trou, par exem- ple si leur axe longitudinal était parallèle à la surface latérale ou à la surface inférieure.
Grâce à oette disposition, les mises 11 du talon conservent un appui adéquat malgré l'usure de la surface latérale et de la surface inférieure, tandis que, dans l'autre disposition citée, l'usure du 'métal saperait les mises et provo- querait leur arrachement lorsque la faible épaisseur de métal d'appui s'amincirait et se briserait*
Ainsi qu'on l'a ressente sur les Fige, 4 et 6, les mises 11 du talon ont initialement un arrondi 8, l'arc de cet arrondi reliant la paroi latérale au fond du trou.
Lorsque le trépan s'use, les Mises 11 prennent en t'usant la forme indiqua par la ligne interrompue 14 tandis que la surface latérale 6 prend en s'usant la forme de la ligne interrompue 13. On évite ainsi le coincenmet par ce que l'usure ne peut pas engendrer une forme susceptible de donner lieu à un coincement.
Dans certaines dimensions de trépans et dans certaines ro- ches, il peut se révéler nécessaire de prévoir des moyens tels que , les rainures longitudinales 26 entre les mises 11 du talon pour fai- re en sorte que le reste de la surface 6 s'une au moins aussi vite que les parties externes des ni ses. Il va de soi que la condition
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idéale d'égalité des vitesses d'usure varie en fonction des dure- tés et des résistances à l'usure de la paroi latérale et de mises rapportées du talon, en fonction de la superficie de chaque mise qui est en contact avec la paroi latérale du trou et en fonction du type de la roche à percer.
Dans de rares cas, il peut même être nécessaire d'ajouter sur la surface latérale des aises en matière résistante à l'usure, comme on l'a indique en 27 sur la Fige l.
On autre résultat, inattendu que l'on obtient avec la con- struction décrite est assure par le courant de fluide et des débris qu'il transporte. Lorsque ce fluide sort de l'orifice 17, il se charge de particules abrasives provenant de la roche, en provoquant une érosion de la surface inférieure 3 du trépan. On tire parti de ce phénomène pour obtenir des vitesses de pénétration soutenues et rapides. Les mises de la forme préférde de réalisation font ini-a tialenent saillie d'environ 5,6 mm sur la surface inférieure 3 du trépan. Les mîtes ne pén ètrent que légèrement dans la formation rocheuse à chaque tour du trépan.
Par conséquent, il existe un espa- ce par où les débris peuvent s'échapper du fond du trou. A mesure que les mises prennent en .'usant la tortis de la ligne interrompue
7 de la Fig. 5, par exemple, la hauteur de la saillie qu'elles for- ment diminue. Les débris ne peuvent plus échapper aussi facile- ment par le petit espace libre et on pourrait .'attendre . ce que la vitesse de péné tration diminue à mesure que les débris s'accu- mulent sur le fond du trou. On a constaté contre toute attente que le fluide chargé de particules abrasives s'oppose à l'établissement de ce phénomène préjudiciable.
On obtient ce résultai en donnant à la face intérieure 3 du trépan une orientation parallèle au fond du trou sur une grande surface, corne représenté sur les Figs. 4 et 7, c'est-à-dire en donnant à la surface 6, 28, etc., la forme d'une sur- face de révolution et en disposant les uises de façon qu'elles forment des saillies d'égale hauteur sur cette surface* Les particu- les abrasives contenues dans le fluide érodent la surface infé- rieure 3 dutrépan pour lui donner le profil de la ligne interrom- pue 8 de la Fig.5 tandis que les Mises s'usent jusqu'à la ligne 7.
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La hauteur initiale de salllio des aises peut donc être ' par ce moyen* bd tome prit4rde de réalisation ddorite jusquik présent en regard des lig#4 1-6 utilise une surface inférieure pla ne 3 sur le corps 32 du trépan. D'aut,.. surtiots inférieures ,on' représentées sur le trépan IP 4. l& 7ig 7 qui lOZ2POn. égaltatent une tige$ laquelle forme une queue oon1qu. filetde 259 cette figure représente une ourtaoa tnt'r1tU1'" oonvexe 28 (bmbéo vers le bas) dans laquelle des min rapportée peuvent être disposée$ *de la mtme façon &n6r&\G que celle 440rit. pour la foni* pvêtiv4* de réalisation, de façon à former pour letrépan, une enveloppe in- tdrioure 28# de forât analogue. Une surtaoo Intérieur* de trdpm qui serait concave vers le bas (non reekétent4) aurait liavoatage de maîntenit Io trépan en rotation sur son axe, en la oentrant sur le noyau qu'il forme.
La surface 29, dont la eonetvit4 se 'tr4- oit de bas un haut par t1"ad1n., fuyait la mime fonction et il est également concevable diutiliter àne lurfaot st rétrécissant par gradin do haut en bas. Ohaoune de ces surfaces devrait d< py<f<y<m- ce être une surface do évolution définit par une rotation autour d'un axe 12 du trépan et, excepta sur la surface latérale* les mises formeraient des saillies perpendiculaire nur la surface et de nau- teur. approx1mat1v.ent égalât. Quelle que soit la tome do la surface inférieure, il est également préférable que la rangée de mises du talon définisse une surtace relativement aocus4t, pour rtlier le fond z la paroi intérieur. du trou, comme reprdeanté en 8 sur les Fies* 4 et 6 afin d'éviter le ooincement.
. On décrira o1-4..,ou, un exemple du procéda de fabrication, un trépan d'essai utilisé avec succès et réalisé suivant l'.x¯pl. d'exécution de la Pizo 1.
On z tourné une grosse pièce prise dans une barre dîteter de haute qualité à 3e de nickel, approxiMtivement au diamètre fini. On a laissé un..ur4P41.,t\U' de O'tnt&t1on de 4#8 sa sur
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la surface inférieure 3 et sur la surface latérale 6 pour éviter d'atteindre de forte pourcentages de carbone dans cette sont, du
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fait qu'il est bien connu, que, ai le métal situé au voisinage des
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mises a une trop grande dureté, il a tendance à se rompre par
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fatigue.
L'extrémité inférieure du canal central d'air 11 a etw do même protégée de la carburation pour la mime raison,
La partie supérieure 31 du trépan a été usinée aux dimension! finies par fraisage des rainures 15 et tournage de la gorge 23 destinée à recevoir la bague rendu..
On a ensuite placé la pièce
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dans un tour dans lequel le$ aurfaeo non protégé1* ont été car. bur60D sur une profondeur de 2,3 à 2 8 tara, avec environ 50% de car- bone superficiel, Après avoir extrait la piéce du four, on a us1. nd la surface inférieure 3 à ses dimensions tina11', o#tot.à-dire à un d1;Qtro extérieur de 178,6 nn* à une oon1oit' de 20 sur la surface latérale 6 et on a effectué le perçage des trous des mi- ses.
On a percé oinq canaux d'air, les quatre canaux extérieurs
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ayant un diamètre de .6,fi na et un trou intérieur ayant un diaMe" tre de 15>9 nn, ainsi qu'on le représente de façon générait sur la Fig. 1. On a ensuite traité au moyen de fraises circulaires les canaux de retour 21 22 et 34. On a durci la pièce en la plaçant dans
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un four dans lequel l'atmosphère était en équilibre avec O1G i O,15± d'acier au carbone, la zone carburée étant revêtue d'une peinture à haute ter1lcSrn'turl pour éviter la c1doarburation.
La piè- ce a été ensuite trompée à l'huile e partant d'une température comprise entre 777 et 78100 pour être rau;ende tmi4diatmont par une température comprise entre 163 et 168*C> afin de donner 1 la surface carburôe une dureté Rockwell nOu d'environ 56 tt à la sur- face non carburée une dureté d'environ 38 Roc1:v.U aga.
Les trous de logement des aises ont été alèses après le traitement thermique pour éliminer les déformations et pour pré-
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parer les surfaces à recevoir les aises. Le talon et les 4eux pre" .i1'r.s rangées intérieures contenaient des mises de 12,7 Ma de dia- mârtre et les autres rangées intérieures contenaient des mises de 11,11 mm de dianètre, les aises de ces deux dimensions étant aman* chdes dans des trous dont le diamètre était inférieur à ces dimen- sions de 0,025 à 0,070 mm. la variation résultant des tolérances
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d'usinage.
On adopte pour le* 111.., une bailli* de 473 a et, en outre, on a prévu une surépaisseur d'appui a, représentées wuf la l1t. " de 3 2 mus sur les rangées intérieures, d'où il raaul- tait une hauteur totale de saillie au-dessus de la surface 3 de ',9' an, cette hauteur $'étant révélée suffisants pour assurer le passage des débris* On a fabriqua d'autre. trépana d'essai por-
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tant des mises de U,3 ma de diamètre qui fumaient des saillies de 5$9$ sus sur la surface métallique inférieure 3 sans aucune surépaisseur d'appui 2 et ces trépans se sont révélés sa. t4staisantse Lee extrémités noyât' des mises de 11,1 mm de d1ami- tre étaient enfoncées de 1003 mu au-dessous de la surface de la ourêpaisseur d'appui 2 et les mises de 12,7 um de diamètre étaient enfoncées de 17,5 un.
On a constaté que ces cotes donnaient une force de retenue satisfaisante entre les uises et le métal du corps* Les mises 11 de la rangée des talons ont été introduites de
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façon à faire saillie d'environ 0,8 aa au-delà du diamètre ex- térieur de la surface latérale 6 pour ménager un Jeu Initial entre
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la paroi du trou et cette surface latérale.
Cette oAraoi'r1it1- que permet aux débris et au fluide de réchapper par cette sont et ceci favorise une certaine usure initiale de la surface latérale 6, Les avantagea de l'invention sont nombreux mais un avan- tage d'importance primordiale consiste dans l'élimination de la coû teuse nécessité d'effectuer des affûtages périodiques* La Vitesse de pénétration est sensiblement constante, mime lorsque les mises
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ont été usées en facettes.
L'élimination du problé.4 du coincetsrnt qui accompagne l'usure constitue un autre grand Avantage* La prés4not d'une forme de surface intérieure qui conserve 1' effica- cité de l'évacuation des débris en favorisant l'éroeson du Métal du corps du trépan est particulièrement avantageuse*
Il va de soi que les formes de réalisation de l'invention qu'on a décrites et représentées ne doivent être considérées que
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corne illuatrativeat On peut apporter diverses modifications quant
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à la dimension, la foras et la disposition dois élé&ont9i Par exea- Ple, le trépan décrit plus haut a un diamètre de 179,4 ma.
L'in-
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vention pourrait probablement donner des résultats satisfaisants dans tous les diamètres a partir de 50 mm Le passage à une autre dimension nécessiterait une modification importante de la répar. tition des mises, ainsi que de l'emplacement et de la dimension des canaux de passage de l'air.
On peut modifier le nombre des mi- ses dans chaque rangée pour adapter l'invention au forage de cer- taines formations rocheuses particulières* Certaines forations nécessitent un plus grand nombre de mises et l'application d'une plus grande force pour surmonter la résistance de la roche consi- dérés à la compression* L'angle particulier d'inclinaison des mises du talon utilisées dans les trépans d'essai décrits plus haut, variait entre 30 et 38 par rapport à la verticale, Mais cet angle variera également avec le type de formation à forer* Il peut être nécessaire de modifier considérablement la nature du métal du corps ainsi que le traitement thermique pour la même raison.