Dispositif de forage pour sondages. L'invention est relative à un dispositif de forage pour sondages du genre dans lequel l'outil foreur est mîi par un mo teur placé au fond dit trou de sonde. Elle a pour but de rendre le moteur et l'outil indépendants de toute colonne de tubes et de toute tige-support, et de per mettre de remonter au jour ou de redescen dre en position de travail le moteur avec son outil foreur sans avoir à démonter ni à remonter aucune colonne de tubes ni aucune tige tronçonnée -de transmission de force.
Le dispositif comprend un outil foreur commandé par un moteur hydraulique tel qu'une turbine, placé avec l'outil ,au fond du Trou de sondé et mû. par de l'eau sous pression qui est envoyée par une conduite d'alimenta tion formée d'une colonne de tubes assemblés, et qui revient à la. surface extérieurement à cette colonne.
Suivant l'invention, le bloc moteur-outil foreur est suspendu à un câble et pénètre librement dans ladite colonne de tubes, et, dans sa position de travail, vient reposer sûr un siège de cette colonne fixe en rotation, et s'engager dans des encoches de ce siège -qui l'empêchent de tourner, de ma nière que l'eau soit obligée de traverser le moteur et que la réaction .dans le sens de la rotation soit supportée par la colonne de tu bes.
On peut ainsi retirer le bloc moteur-outil foreur sans aucun démontage et dans un temps très court. On peut de même, en pré voyant un appareil foreur sur lequel peu vent être montés alternativement des outils de formes et de natures différentes, par exemple des lames de coupe repliables et des outils carottiers, passer très commodément et très rapidement du forage normal au fo rage de prospection ou inversement.
On peut en outre prévoir l'emploi' d'un régulateur de pression intercalé entre le mo teur et l'appareil foreur, et destiné à régler la pression de l'outil sur le sol, de façon que, si la résistance de ce dernier augmente, l'enfoncement par unité de temps diminue en proportion pour utiliser une puissance. constante du moteur et empêcher celui-ci de caler. Le dessin ci-joint représente, à seul ti tre d'exemple et de manière plus ou moins schématique, une.forme d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est une vue d'en semble verticale en coupe partielle par l'axe de la colonne de tubes; la fig. 2 est une vue partielle à plus grande échelle montrant le bas de la colonne avec l'outil foreur en po sition -de travail, et son moteur qui sera sup posé ci-après être constitué par une turbine. Les fig. 3 et 4 représentent en coupe axiale deux formes de régulateurs de pression.
Une colonne de tubes hermétique 1, di visée, bien entendu, en tronçons se raccor dant, est suspendue par l'intermédiaire d'un dispositif quelconque 2, au crochet 3, mo bile verticalement, d'un palan à câble 4 pou vant s'enrouler sur le tambour 5 d'un treuil 6; ce dispositif permet de la descendre ',au fur et à mesure de l'enfancement, mais des guidages appropriés l'empêchent de tourner sur elle-même. Cette colonne est fermée à sa partie supérieure par un bouchon amovible 7 pourvu d'un raccord 8 d'amenée d'eau sous pression fournie par le compresseur G.
En bas, la colonne comporte, dans le sabot ou tronçon l' qui constitue son extrémité in férieure, un épaulement 9 dont la tranche. su périeure est dentée ou pourvue de griffes ou de tout autre moyen de blocage (cône genre Merse par exemple).
!Sur cet épaulement 9 vient reposer le cqrps d'une turbine hydraulique 10, pourvu à sa face inférieure de dents ou griffes pour s'accrocher avec les dents de l'épaulement 9 et empêcher ainsi la rotation du carter 10 -de la turbine; cette turbine est descendue dans la colonne (après enlèvement du bouchon mobile 7) au moyen d'un câble 11 qui peut être manoeuvré par le tambour de treuil 12 et dont l'extrémité de suspension est raccor dée par exemple au corps<B>de</B> turbine 10 par un raccord 13 et une tige métallique 14;
dans la position représentée fig. 1, la turbine repose. sur son siège et le câble 11 est par conséquent détendu; ce câble passe de ma nière étanche à travers un trou ou un presse- étoupe ménagé dans le bouchon- de- ferme- tune 7. L'axe rotatif 15 de la turbine 10 porte la tête de forage 16 à pointe de gui dage 17 et à lames 18, 18' repliables vers le bas autour du pivot 19; les .dimensions de l'appareil foreur sont calculées pour qu'il puisse passer sans difficulté dans le diamètre réduit de l'épaulement 9, les lames de coupe 18, 18' étant précisément repliables dans ce but; une ou plusieurs butées 20 limitent au contraire le pivotement des lames 18 vers le haut.
Le fonctionnement est le suivant. La co lonne de tubes étant en place, on descend la. turbine 10 avec l'outil foreur 16-18 jusqu'à ce que, ce dernier ayant traversé le passage de diamètre réduit de l'épaulement 9, la turbine vienne-reposer sur ce dernier et s'y accro cher. On revisse le bouchon de fermeture 7 et l'on ferme de manière étanche le trou de passage autour du câble 11, puis l'on met -en action la pompe de compression G qui as pire l'eau dans 1Q bassin de décantation 21 pour la refouler dans la colonne 1.
Le li quide sous pression actionne donc la turbine et, par son intermédiaire, l'outil-foreur 16-18; l'eau s'échappant au bas du sabot et entraînant les boues, remonte .à la surface, suivant les flèches indiquées sur le dessin, et retourne par le canal 22 au bassin de dé cantation 21.
L'outil fureur, centré par, sa pointe 17, s'enfonce progressivement au fur et à mesure de l'usure du sol par la rapide rotation des lames 18, 18'. Lorsque le trou de sonde a été -approfondi, il suffit .de compléter le tu bage par addition d'un tronçon à la manière habituelle, et de remettre en place le bou chon 7 pour continuer l'opération.
Pour reti rer le bloc moteur-outil foreur, il suffit de le remonter au moyen du câble 11 passant parle trou du bouchon 7: les lames 18, 18' se replient de façon à passer à travers l'épaulement<B>9,</B> lequel est conformé coniquement à sa partie inférieure 9' pour faciliter ce passage On peut employer un outil à grande vi tesse de rotation avec une faible pression contre le sol. Pour régler,cette pression, on in terposera avantageusement entre le bloc 16 et l'arbre 15 du moteur un régulateur .de pres sion indiqué par R sur la, fig. 1 et qui pourra être -de nature et constitution variées.
La fig. 3 représente un régulateur mé canique en coupe axiale. Comme précédem ment, l' est le sabot ou tronçon d'extrémité, de la colonne de tubes portant et accrochant le corps de turbine 10 par ses griffes 9; entre l'arbre 1,5 de la turbine et le bloc fo reur 16 pourvu des outils de coupe 18, 18', est intercalé un corps de régulateur 21 soli daire du bloc 16 et présentant un filetage in térieur 22- dans lequel peut se déplacer une vis 23 solidaire de l'arbre 15; au manchon 21 est raccordée une pièce de guidage 24 qui entoure librement l'arbre 15 et comporte une partie 25 de plus grand diamètre dont la fonction est décrite ci-après.
Un ressort 27 est prévu entre la pièce de guidage 24 fixée au bloc foreur et un épaulement de l'arbre 15 du moteur, de façon à amortir le choc en cas de descente brusque de l'appareil sur le fond du trou de sonde. On pourra en outre prévoir un ressort 28 pour augmenter la poussée de l'outil foreur contre le sol, si le poids suspendu (manchon 21 et bloc 16) était insuffisant, mais, bien entendu, ce res sort 28 pourra être supprimé en donnant un poids _ convenable à l'ensemble 21-16.
L'appareil étant supposé,en travail, en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre vu d'en haut, tant que le couple ré sistant ne dépasse pas la grandeur qui a -été fixée pour le fonctionnement normal -du mo teur, l'appareil est en équilibre et la -vis 23 occupe la position représentée au dessin; mais si le couple résistant augmente, la vi tesse de rotation de l'outil foreur 16 dimi nue plus ou moins par rapport à la vitesse de rotation du moteur et, de cette différence momentanée de vitesse angulaire, résulte une légère remontée du manchon 21 et de l'appa reil foreur dont les lames se trouvent par conséquent plus ou moins dégagées.
Il s'éta blit ainsi une position d'équilibre variable suivant les conditions de résistance du ter rain, mais qui permet au moteur de conser ver sa vitesse normale. Si la résistance est telle que l'outil foreur soit arrêté brusque. ment ou de manière prolongée, le manchon 21 monte assez haut pour venir pénétrer. par sa partie supérieure 2,5, dans le passage étroit 26 du sabot l' de façon à. obstruer le passage au liquide; il en résulte que l'eau envoyée au fond, subit une élévation de pres sion qui indique en surface l'arrêt qui se produit au fond; cet excédent de pression pourrait d'ailleurs être utilisé pour agir au tomatiquement sur le treuil au moyen d'un mécanisme servomoteur.
La fig. 4 représente schématiquement la disposition générale d'un régulateur hydro statique poursuivant les mêmes buts que le précédent. 1 représente encore le tronçon de tube dans lequel est installé le moteur, non représenté, par exemple une turbine dont le carter repose sur une denture 9 formant siège et s'enclanche avec elle par une den ture correspondante.
Un distributeur est in- tercalé-entre l'arrivée de l'eau sous pression figurée par la flèche f et la turbine, ce dis tributeur étant" disposé de façon à réduire la quantité d'admission d'eau lorsque la vitesse du moteur diminue par suite d'une' augmen tation de résistance. et cela progressivement jusqu'à ce que le passage du liquide se trouve complètement obstrué lorsque le moteur est arrêté. .
Le corps de régulateur 21' solidaire du bloc foreur 16 est entraîné en rotation par l'arbre 15' tout en pouvant coulisser longi tudinalement au moyen par exemple d'une clavette longue 31 ou de tout autre disposi tif approprié; l'arbre 15' est ici percé d'un canal axial 30 dans lequel règne la pression de l'eau d'alimentation du moteur 10, en amont du distributeur 29;
l'extrémité interne de l'arbre 1<B>Y</B> porte un piston 3.2 percé de ca naux comme représenté, de façon que, à la pression de régime de l'eau dans le canal 30, la résultante des actions des pressions sur le cylindre 21' et sur le piston 32 équilibre précisément la somme des poids du cylindre 21' et du bloc foreur 16 et de la poussée des outils de coupe sur le terrain (en négligeant bien entendu les frottements).
Bien entendu, un orifice 33 est prévu dans la paroi du cy lindre 21' à sa partie inférieure pour éviter toute compression ou dépression dans cette partie ,<B>du</B> cylindre. Dans ces conditions, en marche normale, l'appareil foreur est entraîné à vitesse sensiblement constante par le moteur en avançant progressi vement dans le terrain:
Si la résistance du sol augmente, c'est-à-dire si le cou ple résistant dépasse la limite fixée pour le fonctionnement normal, la vitesse du moteur diminue, le distributeur 29 s'oppose -davantage au passage du liquide et la pres sion en amont, c'est-à-dire dans le canal 30, augmente, ce qui-donne lieu à un soulève ment du corps. 21' et de l'outil foreur qui est suspendu à lui. En même temps, cette aug mentation .de pression est transmise en sur face et indique ce' qui se passe au fond;
elle peut agir automatiquement àu moyen d'un mécanisme servomoteur sur la suspension pour réaliser tout arrêt, correction ou modi fication -du fonctionnement .qui sera jugé utile.
On remarquera que la prévision d'un dis tributeur 29 ne sera nécessaire que si, comme c'est le cas avec une turbine, l'arrêt du mo teur ne provoque pas de lui-même' la ferme turc de passage du liquide.
Les deux dispositifs de régulatèurs hy drostatiques et mécaniques dont la construc tion et la disposition pourront d'ailleurs être variées de multiples manières, pourront être combinés l'un avec l'autre.
Enfin, un dernier point à signaler est l'u- tilis,ation possible d'un dynamomètre indi quant en surface la valeur du couple résis tant par exemple au moyen .d'un disposi tif de reteue de la colonne facile à imaginer, remplaçant les guidages dont il est parlé plus haut pour empêcher la colonne de tour ner sur elle-même.