Appareil de forage. La présente invention a pour objet un appareil de forage servant par exemple au fonçage de puits verticaux ou inclinés de tous diamètres et dans tout terrain aquifère ou non, par l'extraction des terres, ou pour tra vail similaire, sondage, ete.
L'appareil @de forage suivant l'invention se caractérise en ce qu'il comporte un cylin dre à piston de fermeture pour la commande d'un organe de forage, ainsi que des moyens d'actionnement disposés pour faire pénétrer davantage dans le sol .l'organe de forage une fois que l'appareil a atteint le fond du forage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution @de l'appareil, munie de plusieurs vibrateurs et de trois co quilles constituant l'organe de forage (sur le dessin, il n'est indiqué qu'un seul vibrateur) ; La fig. 2 est une vue par-dessous de l'ap pareil avec les coquilles enlevées; La fig. 3 est une coupe verticale schéma tique d'une variante dans laquelle les vibra teurs sont remplacés par un piston supplé mentaire servant de mouton de frappe;
La fig. 4 est une coupe verticale d'une variante présentant un autre organe de forage applicable aux terrains vaseux ou de faible consistance; La fig. 5 est une coupe verticale d'une forme d'exécution dans laquelle l'organe @de forage est constitué par un trépan à trois couteaux, les moyens pour faire pénétrer le trépan dans le sol étant constitués par un mouton de frappe, cette forme d'exécution étant utilisable pour des terrains durs et compacts;
La fig. 6 est une coupe horizontale du mouton de la fig. 5; La fig. 7 est une coupe horizontale du trépan; La fig. 8 est une coupe verticale d'une forme d'exécution composée de deux parties coulissant l'une par rapport à l'autre dans le sens du forage, et de plusieurs pistons per mettant à la. partie supérieure de rester im mobile pendant que l'organe de forage, soli daire de la partie inférieure, pénètre dans le sol;
La fig. 9 est une coupe à travers un de ces pistons permettant à la partie supérieure de rester immobile La fig. 10 montre l'assemblage d'un cou vercle avec le corps de l'appareil à l'aide de goujons munis de ressorts amortisseurs; La fig. 11 est une coupe d'un cylindre pouvant être utilisé, dans certains terrains, comme organe de forage; La fig. 12 est une coupe verticale d'une forme d'exécution avec piston de frappe fonc tionnant mécaniquement;
La fig. 13 est une coupe verticale du pis ton de frappe d'une autre forme d'exécution, ce piston fonctionnant avec fluide sous pres sion; La fig. 14 est une coupe verticale schéma tique d'une forme d'exécution comprenant un autre système pour la commande de l'organe de forage; Les fig. 15 et 16 se rapportent à une forme d'exécution comprenant un piston de frappe à fonctionnement automatique à dou ble effet; La fig. 17 est une coupe verticale sché matique d'une forme d'exécution avec piston de frappe fonctionnant avec un moteur élec trique;
La fig. 18 est une coupe verticale d'une forme d'exécution fonctionnant par l'explo sion et la détente d'un mélange gazeux.
L'appareil de forage représenté aux fi-. 1 et ? comprend un corps creux 7 formant cylindre. à l'intérieur duquel se trouve un piston 2 qui est en liaison, par l'intermédiaire d'une tige 3 et d'une chape 24 à joues 15, avec des coquilles 20 constituant un organe de forage.
Le cylindre 1 est obturé à sa partie infé rieure par un couvercle 5; des boulons 19 (fig. 2) assurent, avec un joint 14 (fig. 1), l'étanchéité entre le couvercle et le cylindre.
D'autres boulons 10 (fig. 1) servent à fixer des chapes 11 destinées à recevoir les coquilles 20; ces chapes peuvent être en nombre con- venable et pourraient être réunies ensemble dans une couronne.
Le mode de fixation pourrait être diffé rent, par exemple au moyen de clavettes.
Les coquilles 20, en nombre égal à celui des chapes, sont conçues de manière que, lorsqu'elles se ferment, elles forment une sur face de révolution plus ou moins conique. Pour l'emploi de l'appareil dans certains ter rains, il y a avantage à remplacer les co quilles par des griffes. Un axe 12 traverse une nervure 17 de chaque coquille et permet à celle-ci un mouvement de rotation autour dudit axe.
Une nervure 21, à fente<B>2-9.</B> est solidaire de chaque coquille. Un axe 23, fixé sur les deux joues 15 de la chape 24 corres pondante, coulisse à l'intérieur de la fente 22. La chape 24 est fixée sur la tige 3, soit au moyen d'écrous 16, 18, soit au moyen d'une clavette 25.
Dans la fig. 1, les coquilles sont dessinées complètement ouvertes, l'axe 23 bute à l'extrémité de la fente 22; le piston de fermeture 2 peut buter sur le couvercle 5 par l'intermédiaire d'une bague fixée sur sa tige, en limitant ainsi la course descendante du piston; d'autres moyens de butage peuvent être envisagés.
Dans le couvercle 5, au droit du passage de la tige 3, un presse-étoupe fi assure l'étan- chéité. Un stauffer 13 est destiné au grais sage.
Il est évident que le système de transmis sion entre le mouvement translatoire du pis ton 2 et celui de rotation des coquilles 20 autour des axes 12 pourrait être différent de celui représenté en fig. 1, par exemple simi laire à celui représenté en fig. 4.
9 est une membrure solidaire du couvercle 5 et servant à la fixation d'un vibrateur 4; sur le dessin, il est indiqué un seul vibrateur, bien que la forme d'exécution représentée en possède trois. Le mode de fixation et l'em placement des vibrateurs peuvent être diffé rents, par exemple fixés sur le piston 2.
Un tuyau 7 met les vibrateurs en communication, par un tube percé dans le cylindre 1 et un raccord 26, avec un tuyau d'alimentation (air comprimé, courant électrique, ondes liquides de pression).
Une chambre 38 située en dessous du pis ton est en communication, par l'intermédiaire d'une ouverture 37, d'un tube 8 disposé dans la paroi du cylindre 1 et d'un raccord 29, avec un câble clos 32 et avec un réservoir contenant un fluide sous pression. L'appareil est accroché par des anses 30 et des câbles 31 au câble clos 32. Une chambre 39, disposée au-dessus du piston 2, peut être mise en com munication avec l'extérieur par un tube 27 traversant le cylindre 1 et obturé par une vanne 28.
La fi-. 3 se rapporte ;à une variante dans laquelle les moyens d'actionnement disposés pour faire pénétrer l'organe de forage dans le sol sont constitués par un piston 40 coulissant sur la tige 3 du piston de fermeture 2, au lieu d'être constitués par des vibrateurs comme dans l'appareil de la fig. 1.
Le fonctionnement de l'appareil de la fig. 1 est le suivant: Dans un terrain à faible cohésion, l'appa reil descend en chute libre à l'aide d'un treuil, le câble clos 32 étant enroulé sur le tambour de celui-ci. Les coquilles 20 sont maintenues ouvertes à l'aide de la surpression dans la. chambre 39, par rapport à la pression atmo sphérique se trouvant dans la chambre 38. L'appareil arrivé au fond, les coquilles pénè trent dans le terrain. A ce moment, par le tuyau raccordé en 26, les vibrateurs entrent en fonction et les coquilles, par les vibrations. s'enfoncent davantage dans le terrain jusqu'à ce qu'elles soient remplies.
Les vibrateurs sont arrêtés et le fluide sous pression est envoyé par le câble clos 32; le piston de fer meture 2 monte et ferme les coquilles. La force de serrage est indépendante du poids de l'appareil. Celui-ci est remonté à la surface et, en enlevant la pression de la chambre 38, les coquilles s'ouvrent par le poids mort du piston 2 et la surpression de la chambre 39. Les opérations sont continuées ainsi en appro fondissant le puits. Si le terrain, en plus de la faible cohésion, n'a pas de consistance, il est intéressant, pour augmenter la capacité des coquilles, d'intercaler entre les chapes 11 et les coquilles un cylindre 43 (voir fig. 4). La tige 3 du piston est prolongée par une autre tige 46.
Les coquilles 49 employées sont parfaitement ,étanches, leur fermeture se fait à l'aide d'un bras mobile 50, articulé en 53 sur une nervure 52 de la coquille, et en 55 dans une cavité 54 de la tige 46. Comme pour l'appareil de la fig. 1, le mode de trans formation du mouvement translatoire du pis ton en mouvement de rotation des coquilles peut se faire par tout autre moyen connu.
Si, au contraire, le terrain présente des gros blocs, gros galets, on utilisera un appa reil dans lequel l'organe de forage sera cons titué par un trépan. Un tel appareil est repré senté aux fig. 5, 6 et 7. Des tiges 57 sont fiées avec des clavettes 56 sur les boulons 10. A la partie inférieure 65 de ces tiges, des boulons 64 serrent entre les deux tiges 65 des lames en acier 63 formant le trépan propre ment dit. La partie 58 des deux tiges 65 liant chacune des trois branches du trépan sert de butée aux lames de celui-ci.
Un piston sup plémentaire 60; formant mouton de forage, est claveté en 25 sur la tige 3 du piston 2 et se trouve à l'intérieur d'une enceinte étan che 62.
Le fonctionnement de cette forme d'exé cution est le suivant: L'appareil arrive en chute libre au fond du puits. Du fluide sous pression lève le pis ton de fermeture 2 et le mouton 60, en fin de course, c'est-à-dire au moment où la pression dans la chambre supérieure est égale à la pression dans la chambre inférieure plus le poids mort du système translatoire, on chasse le fluide de la chambre inférieure en déchar geant; le mouton tombe et frappe sur le tré pan.
Les opérations continuent. Il est possible d'entourer le trépan avec une enceinte légère ment tronconique dans laquelle le terrain pé nètre, se tasse et est remonté ensuite à la sur face avec l'appareil.
Dans les terrains ayant une cohésion im portante, l'appareil de la fig. 3 est celui qui convient. Le fonctionnement est le suivant: L'appareil une fois arrivé au fond du puits avec les coquilles ouvertes, du fluide sous pression pénètre par une ouverture 37 dans une chambre inférieure 42 et soulève le piston de frappe 40 (qui reposait sur le cou vercle) jusqu'à ce que la pression dans la chambre 42 arrive à égaler celle régnant dans une chambre 41, plus le poids mort de 40, et égale ou supérieure en même temps à la pression initiale dans une chambre 39 située au-dessus du piston de fermeture 2. Le piston 2 est resté immobile.
A ce moment, une sou pape s'ouvre et permet au fluide de la cham bre 42 d'être chassé, le piston 40 descend et frappe sur le couvercle, grâce aussi à une sur pression initiale; les coquilles pénètrent da vantage dans le sol. L'opération est répétée jusqu'à ce que les coquilles soient pleines. La pression envoyée par 37 est augmentée au- dessus de celle de la chambre 39, le piston 2 entre en mouvement et ferme les coquilles. L'appareil est remonté et vidé. Le cycle de l'opération recommence.
Bien entendu, un trépan pourrait être adapté directement à cet appareil et le piston 40 peut. servir de mouton à la place du piston 60. L'appareil peut. servir à enfoncer le tu bage si celui-ci est nécessaire, et à toute autre opération de battage, car il peut fonctionner comme marteau.
Le câble clos de l'appareil de la fig. 1 peut être remplacé par un câble ordinaire et le tube 8 se raccorde dans ce cas avec un autre tuyau. De même, l'admission et l'expul sion du fluide sous pression dans l'appareil peuvent être faites de toute autre manière ap propriée. Si un refroidissement est nécessaire, il sera conçu comme pour les cylindres des machines. L'appareil peut être suspendu de toute autre manière connue.
L'appareil représenté dans la fig. 8 com prend deux parties susceptibles de coulisser l'une par rapport à l'autre dans le sens du forage. La partie inférieure est formée d'un cylindre 106 coulissant dans une partie su périeure constituée par un corps 101. Le cylindre 106 est fermé à la partie supérieure et à la partie inférieure; il est obturé par un couvercle 105 et un joint 115 assure l'étanchéité; des charnières 107 sont figées au couvercle 105 par des goujons, des queues d'hirondelles réduisant au minimum le tra vail des goujons.
Des coquilles 120 sont attachées aux charnières, des chapes 121 à fente permet tant le verrouillage des coquilles grâce à leur forme. Un moyeu 124 à chapes multiples est attaché à la tige 103 d'un piston 102, muni de cuir embouti 147, se trouvant à l'intérieur du cylindre 106, le nombre des coquilles dans cet appareil étant de quatre.
Le cylindre présente une ouverture 108 et un robinet 113. Le corps principal 101 de la partie supérieure de l'appareil est ob turé à sa partie supérieure par un couver cle 111.
Des ouvertures pratiquées dans ce corps 101 permettent le passage de pistons 135 des tinés à l'immobilisation de la partie supé rieure de l'appareil. A la partie inférieure du corps 101 se trouve une rainure circu laire renfermant un segment 117 assurant l'étanchéité. Deux orifices 118 et 130, dé bouchant dans le corps 101, sont réunis par un canal 109 percé dans la paroi du corps 101.
Les pistons 135, avec une partie saillante 1.36 couvrant des lumières 132, coulissent à l'intérieur de corps 133 fixés sur les parois du corps 101.
Des presse-étoupe 134 et des cuirs 137 assurent l'étanchéité.
Des goujons 140 ont une partie 110 de diamètre plus grand faisant piston à l'inté rieur d'un cylindre 126 figé en 125 et 127 au corps 101. L'appareil est accroché à un câble par un anneau 141. En 145 se fige un tuyau raccordant l'appareil à un réservoir à fluide sous pression, au cas on on ne se sert pas d'un câble clos.
Le fonctionnement de l'appareil repré senté en fig. 8 est le suivant: On peut au début, et ceci jusqu'à une pe tite profondeur, laisser tomber l'appareil en chute libre et, en envoyant la pression par 145, grâce aux différentes ouvertures, arri ver à fermer les coquilles. Arrivé avec le tubage à une certaine profondeur, on laisse descendre l'appareil en chute libre. Par l'ou verture 145, le fluide sous pression est intro duit dans la chambre 142 et pousse les pis tons 135, grâce à la surpression de la cham bre 142 par rapport aux chambres 139, de façon que les pistons 135, coulissant dans les corps 133, arrivent à s'encastrer dans le tubage ou dans .le sol au cas où le tubage ne descend pas si profond.
Grâce au frottement entre les surfaces des pistons 135 et du tubage dû à la pression dans 142, l'appareil peut résister à un effort vertical tendant à le soulever. Le fluide sous pression traverse ensuite les ouvertures 132 découvertes par les pistons 135 dans leur course, pénètre dans la chambre 143 et pousse le cylindre 106, constituant la partie infé rieure, dans le sol, le corps<B>101</B> restant im mobile grâce aux pistons 135.
L'emplacement des lumières 132 pourrait être réglable en prévoyant une chape coulis sant à volonté sur ces lumières.
Une fois les coquilles remplies, c'est-à- dire à peu près en même temps que l'ouver ture 130 est dégagée par le cylindre 106, le fluide passe par 130, 109, 118, et par l'ori fice 108 du cylindre, qui se trouve .à ce moment-là en face de<B>118.</B> Le fluide arrive alors à l'intérieur de la chambre 104 et pousse le piston 102 vers le haut, ce qui ferme les coquilles.
En diminuant la pression, les pistons 135 coulissent dans le sens opposé grâce .à la pression dans les chambres 139 et recouvrent les lumières 132.
Une certaine pression reste dans la cham bre 104 et permet de maintenir les coquilles fermées. Alors on remonte l'appareil. En dé chargeant la pression de la chambre 104, la surpression de la chambre 129 plus le poids de la charge ouvrent les coquilles.
Les tiges 140, coulissant dans 125 et 127, servent à la liaison du cylindre 106 avec le corps 101. Dans les cylindres 126, l'air ou des ressorts permettent de maintenir le cylin- dre 106 ,à l'intérieur du corps 101 et, pexï- dant la descente de l'appareil, quand le cylin dre s'enfance dans le sol, l'air -de 126 est com primé par la partie 110 de la tige 140 descen dant en même temps que le cylindre.
L'ap pareil peut servir à l'arrachement du tubage; il suffit de remplacer les coquilles par une plaque qui, s'appuyant sur le fond du forage ou du béton du pieu foré en coulage, coince le tube latéralement et l'oblige à monter pen dant que le fond est comprimé.
Dans les formes d'exécution présentant un piston de frappe, pour amortir les chocs de ce piston et éviter la rupture de goujons 119 servant de liaison au couvercle avec le corps, il est prévu des ressorts amortisseurs 146 placés entre le couvercle et les écrous (f ig. 10).
A la place des coquilles, pour certains terrains, on peut employer un cylindre 151 (fig. 11) avec des chapes 144 se fixant dans les charnières 107; l'appareil pénètre dans le sol et ce cylindre se bourre de terre. En re montant l'appareil, la terre reste dans ce cylindre grâce à la forme tronconique de l'in térieur du cylindre 151. Bien entendu, dans ce cas, le piston de fermeture reste inopérant.
Des trous 148 permettent l'évacuation de l'eau de l'intérieur du cylindre 151 au fur et à mesure que celui-ci s'enfonce dans le sol.
Les coquilles peuvent être attachées sur un rectangle ou toute autre forme polygonale, de façon à ce qu'en position fermée elles for ment un tronc de pyramide.
On peut, avec le même appareil, faire des puits de diamètre variable ou un puits ayant un diamètre variable. Il suffit de changer les charnières et les coquilles.
Dans l'appareil représenté en fig. 12, un piston de frappe 149 fonctionne comme piston poids travaillant avec un treuil. Ce piston se trouve au-dessus du piston de fermeture 102 et frappe sur des proéminences 152 de la paroi du cylindre. Le piston 149 est très lourd, percé de quelques trous pour le pas sage de l'air et accroché à un câble. Quand l'appareil est descendu, le piston se trouve à la partie supérieure et bute contre le couver cle 111. Une fois arrivé au fond du puits, le piston 149 descend par son propre poids et frappe sur les parties 152, enfonçant l'organe de forage dans le sol.
On fait. remonter le piston 149 au moyen du treuil et on le laisse tomber en chute libre. On recommence plu sieurs fois jusqu'à ce que les coquilles for mant organe de forage soient pleines. Quant au piston de fermeture 102, il fonctionne comme celui de l'appareil décrit en référence à la fig. 1.
On pourrait prévoir des ressorts au-dessus du piston de frappe, pouvant emmagasiner de l'énergie pendant la course ascendante de ce piston. Le piston de frappe peut être placé aussi en dessous du piston de fermeture. La forme du piston de frappe peut être diffé rente, par exemple comme l'indique la fig.13. Le retrait 156 de la partie inférieure du pis ton permet au fluide pénétrant par 153 de soulever le piston de frappe 158 même si, à la partie supérieure 157, une surpression im portante le fait bloquer contre le couvercle, surpression introduite par l'ouverture 154.
Le fonctionnement se fait, comme pour l'appa reil de la fig. 3, par une vanne à trois ouver tures dont l'une est. branchée sur l'ouverture 153, l'autre sur l'arrivée du fluide et la troisième servant d'échappement et, au cas de présence d'eau, étant munie d'un tuyau d'é chappement. Le fluide sous pression péné trant par 153, l'échappement étant fermé, fait monter le piston 158, la pression au-dessus du piston montant jusqu'à la pression d'ar rivée, moins environ la pression correspon dant au poids mort. En fermant à la. vanne (distributeur) l'arrivée et ouvrant l'échappe ment, la pression au-dessus de 157 fait pla quer avec. énergie le piston contre le couvercle: le fluide sous le piston s'échappe.
L'emplace ment du piston de frappe peut être au-dessus du piston de fermeture, diminuant ainsi la longueur du tuyau qui conduit à la vanne placée, pour des petits diamètres de forage, à la partie supérieure de l'appareil. Ce tuyau qui, dans la fig. 1, était dans la paroi, peut aussi longer l'appareil à l'extérieur. La vanne est actionnée d'habitude avec un levier et un ressort de rappel.
Le piston de frappe peut fonctionner à double effet en prévoyant une admission sur la face supérieure du piston. On emploie alors un distributeur qui permet l'échappement du fluide au-dessus du piston en même temps que le fluide pénètre par la partie inférieure. Pendant la course descendante du piston, le fluide pénètre au-dessus du piston et il est chassé de la chambre sous le piston.
Les distributeurs peuvent être placés dans les endroits les plus propices (encombrement, pertes de charge) et ils peuvent être du type d'un de ceux connus adoptés pour le fonc tionnement sous l'eau, c'est-à-dire tuyau d'é chappement arrivant jusqu'au-dessus du ni veau de l'eau, etc.
L'échappement se fait directement à l'air libre, s'il n'y a pas d'eau dans le forage. Les sections d'échappement se déterminent en fonction de la longueur des tuyauteries, de la pression et de la cylindrée.
La pression dans la chambre supérieure (au-dessus du piston de fermeture) peut être inférieure à la pression de travail du piston de frappe, car tout le poids de l'appareil re pose sur les pointes des coquilles et empêche leur fermeture; les coquilles commencent à se fermer (si la pression n'est pas trop grande) seulement quand le câble qui tient l'appareil le soulage. La fermeture des coquilles peut se faire, par exemple pour appareils de forage munis de vibrateurs électriques, par l'enlève ment de la pression au-dessus du piston de fermeture, de façon que la pression en des sous le fasse monter.
La fermeture des coquilles peut se faire avec le piston de frappe, comme l'indique la fig. 14, ce piston de frappe constituant donc en même temps piston de fermeture.
Dans sa course ascendante, le piston de frappe vient buter contre une bague 159 fixée sur la tige et fait monter cette tige en fermant les co quilles, le piston 160 servant seulement de guidage et ayant n'importe quelle forme; des trous 161 sont prévus dans le piston 160 pour le passage de l'air. Le piston 160 pourrait dans certains cas être supprimé, le piston de frappe et de fermeture agissant sur la bague 159.
Dans certaines formes d'exécution, le pis ton de frappe peut fonctionner automatique ment, comme représenté sur les figures sché matiques 15 et 16. Il est nécessaire, dans ce cas, de prolonger et d'adapter l'échappe ment jusqu'au-dessus du niveau de l'eau qui se trouve dans le forage.
En 153 se trouve l'admission du fluide sous le piston de frappe, un tuyau 170 s'y raccorde. 162 est une lumière d'échappement sous le piston, donnant dans un cylindre 166. Un piston 164, muni d'une tige creuse 167, se trouve enfermé dans le cylindre 166. res pectivement 174;<B>168</B> est une lumière qui met l'intérieur de la tige 167 en communication soit avec 170, soit avec 171 et 159, c'est-à- dire l'admission au-dessus du piston de frappe. Une lumière 173 à travers la tige 167 permet l'échappement par 163 du fluide au-dessus du piston de frappe.
Un tuyau 169 permet l'échappement et un tuyau 175 permet l'admission.
Le fonctionnement est le suivant: Dans la position indiquée dans la fig. 15, le fluide sous pression pénètre par 175 dans 167 et par 168, 170 et 153 à l'intérieur de l'appareil, soulevant le piston de .frappe se trouvant sur le couvercle.
A ce moment, l'échappement 163 est ouvert, le fluide au-dessus du piston s'y échappe; l'admission<B>159</B> est fermée de même que l'échappement 162.
Le piston de frappe montant, il découvre la lumière 162 et le fluide s'échappant pousse le piston 164 grâce ,à la surpression, la sur face de 164 étant supérieure à la-section de la tige 167. L'admission par 153 est coupée parce que la lumière 168 ne se trouve plus en face du raccord du tuyau 170; le piston 164 découvre l'échappement l76-169, le fluide sous le piston de frappe s'échappe. L'échappement 163 est fermé parce que 173 est obturé, le piston 164-167 se trouvant à sa course supérieure. Le raccord du tuyau 171 est en commu- nication avec l'admission du fluide 175-167 par la lumière 168.
Le piston de frappe étant arrivé au point le plus haut descend chassé par le fluide pénétrant par 159, ferme la lu mière 162 et frappe sur le couvercle.
Pendant ce temps, le piston 164 descend grâce à la surpression dans 165 et dans l'in térieur de 167, ferme l'admission 159 et ouvre l'échappement 163 et l'admission 153 sous le piston de frappe et le cycle recommence.
Tous les organes du distributeur peuvent être enfermés dans une enceinte protectrice ou même à l'intérieur, par exemple dans une tige fixe creuse sous laquelle le mouton coulisse. Pour la manoeuvre des coquilles, on. ferme l'échappement 169 et la pression dans le cylindre pousse le piston de fermeture.
La forme d'exécution représentée en fig.17 est disposée pour fonctionner avec un moteur électrique.
En 185 se trouve un moteur électrique, le courant arrivant par un câble 180. Des engre nages coniques 177 et un ou plusieurs trains d'engrenages 187, servant à réduire la vitesse du moteur, se trouvent dans une chambre 186 séparée par une paroi 184 du moteur; on peut employer aussi une vis sans fin. La dernière roue de l'engrenage met en mouvement une crémaillère 178 qui sert de tige au piston de frappe et le fait monter. L'air est comprimé à l'intérieur de 186.
Le piston de frappe arrivé au point le plus haut, le courant élec trique est coupé automatiquement par un dis positif mis en mouvement par le piston de frappe ou par la pression de la chambre 186 ou par un mouvement d'horloge à l'intérieur ou à la surface ou de toute autre manière, voire à la surface non automatiquement par un simple interrupteur.
A ce moment, la pression de 186 pousse le piston vers le bas, la dernière roue action nant la crémaillère tournant dans le sens op posé .à celui de la course ascendante peut éventuellement automatiquement être dé brayée et ne pas entrainer les trains d'engre nages dans leur mouvement, diminuant le freinage.
Le choc du piston de frappe pro- duit, le courant électrique est rétabli soit par un levier actionné par le piston ou par un mouvement d'horloge ou de toute autre ma nière appropriée et le cycle recommence. Il est évident. que la tige-crémaillère peut être remplacée par un câble entraîné par la der nière roue de l'engrenage et s'enroulant sur un petit tambour ou arbre.
Dans la chambre<B>186,</B> il peut y avoir une surpression initiale, c'est-à-dire alors que le piston de frappe se trouve au point le plus bas.
Une soupape<B>179,</B> actionnée par le même câble électrique 180, met. en communication par 181 et<B>182.1</B> la chambre 186 avec une chambre située sous le piston de fermeture et permet la fermeture des coquilles, grâce à la pression, de 186, le piston de frappe se trouvant au point haut de sa course ascen dante.
Par un robinet 183, on introduit de l'air de temps en temps pour remplacer celui perdu par 179, 181, 182. La soupape 179 peut être actionnée par un électro-aimant.
La fig. 18 représente schématiquement une forme d'exécution avec piston de frappe fonctionnant par la détente produite par l'ex plosion d'un mélange gazeux.
Le piston de frappe 190, très lourd, d'une forme appropriée, est traversé par un canal muni d'une soupape 191 s'ouvrant vers le bas. 201 est une bougie servant à l'allumage. l'étincelle étant produite par une batterie avec bobine d'induction alimentée par un câble 202.
211 est une soupape d'aspiration d'air frais.
205 est un distributeur permettant l'échap pement et, par l'action du câble 202, la com munication de la chambre 189 avec une chambre 199 située sous le piston de ferme ture. Une soupape<B>192</B> sert pour l'admission de mélange gazeux explosible venant d'un ré servoir<B>196</B> qui est adapté comme carburateur à surface en même temps.
204 est une vanne pour le piston de frappe 190. 195 est une chambre de compres sion. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant: Dans la fig. 18, le piston de frappe touche la surface 209 de frappe. A ce moment, l'air est comprimé en 195; en 189 un appel d'air frais se produit par la soupape 211; la vanne 204 en communication avec le tuyau d'échap pement est ouverte. Après le choc, la pression de 195 pousse le piston vers le haut, la vanne 204 étant fermée. Dans la chambre 210 se produit une sous-pression qui a pour effet un appel par la soupape 192 du mélange gazeux du réservoir 196.
Il se produit un équilibre du piston, l'étincelle produite par la bougie 201 produit l'explosion du mélange gazeux. Par la détente le piston est jeté vers le haut, comprimant l'air dans 189. La lumière 20.5 étant dégagée, la pression dans 210 diminue, l'échappement se produisant par 203. Les gaz brûlés sont vivement chassés, grâce à l'air qui traverse la soupape 191 et qui fonctionne sous une certaine surpression et sortent par 203. Le piston commence à descendre et cou vre la lumière 205 et, grâce à la surpression de<B>189</B> et à son poids mort élevé, frappe éner giquement sur 209, la vanne d'échappement 204 étant ouverte par le piston.
En 189 se fait un appel d'air, tandis qu'en 195 l'air est comprimé, et le cycle recommence.
La fermeture des coquilles se fait en tirant sur le câble 202 qui ,ferme l'échappe ment 205 et ouvre la communication entre 189 et 199, pendant le mouvement ascendant du piston de frappe. On donne à l'appareil la forme et la surface de refroidissement né cessaire, voire même une circulation d'eau si nécessaire. , Cette forme d'exécution fonctionne comme un moteur à gaz à deux temps.
Les moutons -à explosion existants, soit fonctionnant avec batterie, soit avec magnéto oscillante, peuvent être utilisés en enfermant dans un corps le cylindre de frappe avec son piston, ce corps présentant des mâchoires et un piston de fermeture à sa partie inférieure.
On peut aussi prévoir des formes d'exécu tion présentant des pistons de frappe travail lant comme moteur hydraulique de forage. On peut employer l'injection d'eau pour des terrains durs et secs. On peut disposer, dans certaines formes d'exécution, un vase pour un fluide sous pression et, à l'aide d'une soupape actionnée par un électro-aimant, ame ner le fluide sous pression sous le piston de fermeture.
Drilling rig. The present invention relates to a drilling apparatus used, for example, for the sinking of vertical or inclined wells of all diameters and in any ground that may or may not be aquiferous, by extracting land, or for similar work, sounding, etc.
The drilling apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a cylinder with a closing piston for controlling a drilling member, as well as actuating means arranged to make it penetrate further into the ground. .the drilling device once the apparatus has reached the bottom of the borehole.
The appended drawing represents, by way of examples, some embodiments of the apparatus forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a vertical section of a first embodiment @de the apparatus, provided with several vibrators and three shells constituting the drilling member (in the drawing, only one vibrator is indicated) ; Fig. 2 is a view from below of the apparatus with the shells removed; Fig. 3 is a vertical schematic section of a variant in which the vibrators are replaced by an additional piston serving as a striking hammer;
Fig. 4 is a vertical section of a variant showing another drilling member applicable to muddy or low-consistency soils; Fig. 5 is a vertical section of an embodiment in which the drilling member is constituted by a trephine with three knives, the means for making the bit penetrate into the ground being constituted by a striking hammer, this form of 'execution being suitable for hard and compact terrain;
Fig. 6 is a horizontal section of the sheep of FIG. 5; Fig. 7 is a horizontal section of the bit; Fig. 8 is a vertical section of an embodiment composed of two parts sliding relative to each other in the direction of drilling, and several pistons allowing the. upper part to remain immobile while the drilling member, integral with the lower part, penetrates the ground;
Fig. 9 is a section through one of these pistons allowing the upper part to remain stationary. FIG. 10 shows the assembly of a cover with the body of the apparatus by means of studs provided with damping springs; Fig. 11 is a section through a cylinder which can be used, in certain terrains, as a drilling member; Fig. 12 is a vertical section through an embodiment with a mechanically operable impact piston;
Fig. 13 is a vertical section through the striking dowel of another embodiment, this piston operating with fluid under pressure; Fig. 14 is a diagrammatic vertical section of an embodiment comprising another system for controlling the drilling member; Figs. 15 and 16 relate to an embodiment comprising an automatically operating double-acting striking piston; Fig. 17 is a diagrammatic vertical section of an embodiment with a striking piston operating with an electric motor;
Fig. 18 is a vertical section of an embodiment operating by the explosion and expansion of a gas mixture.
The drilling rig shown in fi-. 1 and? comprises a hollow body 7 forming a cylinder. inside which is a piston 2 which is connected, by means of a rod 3 and a yoke 24 with cheeks 15, with shells 20 constituting a drilling member.
The cylinder 1 is closed at its lower part by a cover 5; bolts 19 (fig. 2) ensure, with a seal 14 (fig. 1), the seal between the cover and the cylinder.
Other bolts 10 (FIG. 1) are used to fix the yokes 11 intended to receive the shells 20; these clevises can be in suitable number and could be joined together in a crown.
The method of fixing could be different, for example by means of keys.
The shells 20, equal in number to that of the yokes, are designed so that, when they close, they form a more or less conical surface of revolution. For the use of the device in certain areas, it is advantageous to replace the shells with claws. An axis 12 passes through a rib 17 of each shell and allows the latter a rotational movement about said axis.
A rib 21 with a slot <B> 2-9. </B> is integral with each shell. A pin 23, fixed on the two cheeks 15 of the corresponding yoke 24, slides inside the slot 22. The yoke 24 is fixed on the rod 3, either by means of nuts 16, 18, or by means a key 25.
In fig. 1, the shells are drawn completely open, the axis 23 abuts at the end of the slot 22; the closing piston 2 can abut on the cover 5 by means of a ring fixed to its rod, thus limiting the downward stroke of the piston; other abutment means can be considered.
In the cover 5, in line with the passage of the rod 3, a cable gland fi ensures the seal. A stauffer 13 is intended for the wise grease.
It is obvious that the transmission system between the translatory movement of the udder 2 and that of rotation of the shells 20 around the axes 12 could be different from that shown in FIG. 1, for example similar to that shown in FIG. 4.
9 is a frame integral with the cover 5 and used for fixing a vibrator 4; in the drawing, only one vibrator is indicated, although the embodiment shown has three. The method of fixing and the location of the vibrators can be different, for example fixed on the piston 2.
A pipe 7 puts the vibrators in communication, via a tube pierced in the cylinder 1 and a fitting 26, with a supply pipe (compressed air, electric current, liquid pressure waves).
A chamber 38 located below the pis ton is in communication, via an opening 37, a tube 8 arranged in the wall of the cylinder 1 and a connector 29, with a closed cable 32 and with a reservoir containing pressurized fluid. The device is attached by handles 30 and cables 31 to the closed cable 32. A chamber 39, arranged above the piston 2, can be put into communication with the outside by a tube 27 passing through the cylinder 1 and closed. by a valve 28.
The fi-. 3 relates to a variant in which the actuating means arranged to make the drilling member penetrate into the ground consist of a piston 40 sliding on the rod 3 of the closing piston 2, instead of being constituted by vibrators as in the apparatus of FIG. 1.
The operation of the apparatus of FIG. 1 is as follows: In low cohesion terrain, the apparatus descends in free fall using a winch, the closed cable 32 being wound on the drum thereof. The shells 20 are kept open using the overpressure in the. chamber 39, relative to the atmospheric pressure found in chamber 38. When the apparatus reaches the bottom, the shells penetrate the ground. At this time, by the pipe connected at 26, the vibrators come into operation and the shells, by the vibrations. sink deeper into the ground until they are filled.
The vibrators are stopped and the pressurized fluid is sent through the closed cable 32; the iron piston meture 2 rises and closes the shells. The clamping force is independent of the weight of the device. This has risen to the surface and, by removing the pressure from the chamber 38, the shells open by the dead weight of the piston 2 and the overpressure of the chamber 39. The operations are thus continued by deepening the well. If the ground, in addition to the weak cohesion, has no consistency, it is advantageous, in order to increase the capacity of the shells, to insert a cylinder 43 between the screeds 11 and the shells (see fig. 4). The piston rod 3 is extended by another rod 46.
The shells 49 used are perfectly sealed, their closing is done by means of a movable arm 50, articulated at 53 on a rib 52 of the shell, and at 55 in a cavity 54 of the rod 46. As for the the apparatus of FIG. 1, the mode of transforming the translatory movement of the udder into a rotary movement of the shells can be done by any other known means.
If, on the contrary, the ground presents large blocks, large pebbles, an apparatus will be used in which the drilling member will be constituted by a drill bit. Such a device is shown in Figs. 5, 6 and 7. Rods 57 are threaded with keys 56 on the bolts 10. At the lower part 65 of these rods, bolts 64 clamp between the two rods 65 steel blades 63 forming the actual bit. The part 58 of the two rods 65 connecting each of the three branches of the bit serves as a stop for the blades of the latter.
An additional piston 60; forming a drilling ram, is keyed at 25 on the rod 3 of the piston 2 and is located inside a sealed enclosure 62.
The operation of this form of execution is as follows: The apparatus arrives in free fall at the bottom of the well. Pressurized fluid lifts the closing pin 2 and the ram 60, at the end of the stroke, that is to say at the moment when the pressure in the upper chamber is equal to the pressure in the lower chamber plus the dead weight from the translatory system, the fluid is expelled from the lower chamber by discharging; the sheep falls and strikes on the trepan.
Operations continue. It is possible to surround the trephine with a slightly frustoconical enclosure in which the ground penetrates, settles and is then raised to the surface with the device.
In soils with significant cohesion, the apparatus of fig. 3 is the correct one. The operation is as follows: Once the apparatus has arrived at the bottom of the well with the shells open, pressurized fluid enters through an opening 37 into a lower chamber 42 and lifts the striking piston 40 (which rested on the cover) until the pressure in the chamber 42 comes to equal that prevailing in a chamber 41, plus the dead weight of 40, and at the same time equal to or greater than the initial pressure in a chamber 39 located above the piston of closing 2. Piston 2 remained stationary.
At this moment, a valve opens and allows the fluid from the chamber 42 to be expelled, the piston 40 descends and strikes on the cover, also thanks to an initial pressure; the shells penetrate more into the ground. The operation is repeated until the shells are full. The pressure sent by 37 is increased above that of the chamber 39, the piston 2 begins to move and closes the shells. The device is reassembled and emptied. The cycle of operation begins again.
Of course, a drill bit could be fitted directly to this device and the piston 40 can. serve as mutton instead of piston 60. The apparatus can. be used to drive the tu bage if it is necessary, and for any other threshing operation, because it can function as a hammer.
The closed cable of the apparatus of fig. 1 can be replaced by an ordinary cable and the tube 8 is connected in this case with another pipe. Likewise, the admission and expulsion of the pressurized fluid into the apparatus may be effected in any other suitable manner. If cooling is required, it will be designed as for machine cylinders. The apparatus can be suspended in any other known manner.
The apparatus shown in fig. 8 com takes two parts capable of sliding relative to one another in the direction of drilling. The lower part is formed of a cylinder 106 sliding in an upper part constituted by a body 101. The cylinder 106 is closed at the upper part and at the lower part; it is closed by a cover 105 and a gasket 115 provides the seal; hinges 107 are fixed to the cover 105 by studs, swallow tails reducing the work of the studs to a minimum.
Shells 120 are attached to the hinges, slotted yokes 121 allow both the locking of the shells thanks to their shape. A multi-clevis hub 124 is attached to the rod 103 of a piston 102, fitted with crimp 147, located inside the cylinder 106, the number of shells in this apparatus being four.
The cylinder has an opening 108 and a valve 113. The main body 101 of the upper part of the apparatus is closed at its upper part by a cover 111.
Openings in this body 101 allow the passage of pistons 135 of the tines to immobilize the upper part of the device. At the lower part of the body 101 there is a circular groove enclosing a segment 117 ensuring the seal. Two orifices 118 and 130, opening in the body 101, are joined by a channel 109 pierced in the wall of the body 101.
The pistons 135, with a projection 1.36 covering openings 132, slide inside the body 133 fixed to the walls of the body 101.
Stuffing boxes 134 and leathers 137 ensure the seal.
Studs 140 have a portion 110 of larger diameter forming a piston inside a cylinder 126 fixed at 125 and 127 at the body 101. The device is attached to a cable by a ring 141. At 145 a freezes a pipe connecting the device to a pressurized fluid tank, in case a closed cable is not used.
The operation of the device shown in fig. 8 is the following: We can at the beginning, and this until a small depth, drop the apparatus in free fall and, sending the pressure by 145, thanks to the various openings, manage to close the shells. Arrived with the casing at a certain depth, the apparatus is allowed to descend in free fall. Through the opening 145, the pressurized fluid is introduced into the chamber 142 and pushes the udders 135, thanks to the overpressure of the chamber 142 with respect to the chambers 139, so that the pistons 135, sliding in the body 133, manage to embed itself in the casing or in the ground in case the casing does not descend so deep.
By virtue of the friction between the surfaces of the pistons 135 and the casing due to the pressure in 142, the apparatus can withstand a vertical force tending to lift it. The pressurized fluid then passes through the openings 132 discovered by the pistons 135 in their stroke, enters the chamber 143 and pushes the cylinder 106, constituting the lower part, into the ground, the body <B> 101 </B> remaining im mobile thanks to the pistons 135.
The location of the lights 132 could be adjustable by providing a grout screed at will on these lights.
Once the shells are full, that is to say at about the same time that the opening 130 is released by the cylinder 106, the fluid passes through 130, 109, 118, and through the orifice 108 of the cylinder, which is at this time in front of <B> 118. </B> The fluid then arrives inside the chamber 104 and pushes the piston 102 upwards, which closes the shells.
By reducing the pressure, the pistons 135 slide in the opposite direction thanks to the pressure in the chambers 139 and cover the ports 132.
A certain pressure remains in the chamber 104 and makes it possible to keep the shells closed. So we reassemble the device. By relieving the pressure from chamber 104, the overpressure of chamber 129 plus the weight of the load opens the shells.
The rods 140, sliding in 125 and 127, serve to connect the cylinder 106 with the body 101. In the cylinders 126, air or springs allow the cylinder 106 to be held inside the body 101 and , eg during the descent of the apparatus, when the cylinder dre is infancy in the ground, the air of 126 is compressed by the part 110 of the rod 140 descending at the same time as the cylinder.
The device can be used to tear off the casing; it suffices to replace the shells with a plate which, resting on the bottom of the borehole or on the concrete of the bored pile during casting, wedges the tube laterally and forces it to rise while the bottom is compressed.
In the embodiments having a striking piston, in order to absorb the impacts of this piston and prevent the breaking of studs 119 serving to connect the cover with the body, damping springs 146 placed between the cover and the nuts ( f ig. 10).
Instead of the shells, for certain terrains, a cylinder 151 (fig. 11) can be used with yokes 144 which are fixed in the hinges 107; the device penetrates the ground and this cylinder becomes stuffed with earth. By reassembling the apparatus, the earth remains in this cylinder thanks to the frustoconical shape of the interior of the cylinder 151. Of course, in this case, the closing piston remains inoperative.
Holes 148 allow water to drain from inside the cylinder 151 as the latter sinks into the ground.
The shells can be attached to a rectangle or any other polygonal shape, so that in the closed position they form a truncated pyramid.
It is possible, with the same apparatus, to make wells of variable diameter or a well having a variable diameter. Just change the hinges and shells.
In the apparatus shown in FIG. 12, a striking piston 149 functions as a weight piston working with a winch. This piston sits above the closing piston 102 and hits prominences 152 on the cylinder wall. The piston 149 is very heavy, pierced with a few holes for the wise passage of the air and attached to a cable. When the apparatus is lowered, the piston is at the top and abuts against the cover key 111. Once arrived at the bottom of the well, the piston 149 goes down by its own weight and strikes on the parts 152, pushing the organ. drilling into the ground.
We do. raise the piston 149 by means of the winch and let it fall in free fall. The procedure is repeated several times until the shells forming the drilling unit are full. As for the closing piston 102, it functions like that of the apparatus described with reference to FIG. 1.
Springs could be provided above the striking piston, which can store energy during the upward stroke of this piston. The impact piston can also be placed below the closing piston. The shape of the impact piston may be different, for example as shown in fig. 13. The withdrawal 156 of the lower part of the pis ton allows the fluid entering through 153 to lift the striking piston 158 even if, at the upper part 157, a significant overpressure causes it to lock against the cover, overpressure introduced through the opening 154 .
The operation is carried out, as for the apparatus of fig. 3, by a valve with three openings, one of which is. connected to the opening 153, the other to the fluid inlet and the third serving as an exhaust and, in the case of the presence of water, being provided with an exhaust pipe. The pressurized fluid entering through 153, the exhaust being closed, causes the piston 158 to rise, the pressure above the piston rising to the inlet pressure, minus approximately the pressure corresponding to the dead weight. By closing at the. valve (distributor) on the inlet and opening the exhaust, the pressure above 157 causes it to clamp with. energy the piston against the cover: the fluid under the piston escapes.
The location of the striking piston may be above the closing piston, thus reducing the length of the pipe which leads to the valve placed, for small drilling diameters, at the top of the apparatus. This pipe which, in fig. 1, was in the wall, can also go along the device outside. The valve is usually operated with a lever and a return spring.
The impact piston can function double-acting by providing an intake on the upper face of the piston. A distributor is then used which allows the fluid to escape above the piston at the same time as the fluid enters through the lower part. During the downstroke of the piston, fluid enters above the piston and is forced out of the chamber below the piston.
The distributors can be placed in the most suitable places (bulk, pressure drops) and they can be of the type of one of those known adopted for operation under water, that is to say hose exhaust reaching above the water level, etc.
The exhaust takes place directly into the open air, if there is no water in the borehole. The exhaust sections are determined according to the length of the pipes, the pressure and the displacement.
The pressure in the upper chamber (above the closing piston) may be lower than the working pressure of the striking piston, since all the weight of the device rests on the tips of the shells and prevents their closing; the shells begin to close (if the pressure is not too great) only when the cable that holds the device relieves it. The shells can be closed, for example for drilling rigs fitted with electric vibrators, by removing the pressure above the closing piston, so that the pressure below causes it to rise.
The shells can be closed with the striking piston, as shown in fig. 14, this striking piston thus constituting at the same time a closing piston.
In its upward stroke, the striking piston abuts against a ring 159 fixed on the rod and causes this rod to rise by closing the shells, the piston 160 serving only as a guide and having any shape; holes 161 are provided in the piston 160 for the passage of air. The piston 160 could in certain cases be omitted, the striking and closing piston acting on the ring 159.
In some embodiments, the punch can operate automatically, as shown in schematic figures 15 and 16. It is necessary, in this case, to extend and adapt the exhaust up to above the level of the water in the borehole.
At 153 is the fluid inlet under the impact piston, a pipe 170 connects to it. 162 is an exhaust port under the piston, giving in a cylinder 166. A piston 164, provided with a hollow rod 167, is enclosed in the cylinder 166. respectively 174; <B> 168 </B> is a lumen which places the interior of the rod 167 in communication with either 170 or with 171 and 159, ie the inlet above the striking piston. A lumen 173 through the rod 167 allows the escape through 163 of the fluid above the striking piston.
A pipe 169 allows the exhaust and a pipe 175 allows the admission.
The operation is as follows: In the position indicated in fig. 15, the pressurized fluid enters through 175 into 167 and through 168, 170 and 153 into the interior of the apparatus, lifting the striking piston on the cover.
At this moment, the exhaust 163 is open, the fluid above the piston escapes there; the <B> 159 </B> intake is closed as is the 162 exhaust.
The striking piston rising, it discovers the slot 162 and the escaping fluid pushes the piston 164 thanks to the overpressure, the surface of 164 being greater than the section of the rod 167. The admission by 153 is cut off because the light 168 is no longer in front of the connection of the pipe 170; the piston 164 uncovers the exhaust 176-169, the fluid under the striking piston escapes. The exhaust 163 is closed because 173 is blocked, the piston 164-167 being at its upper stroke. The pipe connector 171 is in communication with the inlet of fluid 175-167 through port 168.
The striking piston having arrived at the highest point descends driven by the fluid entering through 159, closes the light 162 and strikes on the cover.
During this time, the piston 164 descends thanks to the overpressure in 165 and in the interior of 167, closes the intake 159 and opens the exhaust 163 and the intake 153 under the striking piston and the cycle begins again.
All the organs of the distributor can be enclosed in a protective enclosure or even inside, for example in a hollow fixed rod under which the sheep slides. For the operation of the shells, one. closes the exhaust 169 and the pressure in the cylinder pushes the closing piston.
The embodiment shown in fig.17 is arranged to operate with an electric motor.
In 185 there is an electric motor, the current coming through a cable 180. Bevel gears 177 and one or more gear trains 187, serving to reduce the speed of the motor, are in a chamber 186 separated by a wall 184 of the motor; you can also use a worm. The last wheel of the gear sets in motion a rack 178 which serves as a rod for the striking piston and causes it to rise. Air is compressed inside 186.
When the striking piston has reached the highest point, the electric current is automatically cut off by a positive device set in motion by the striking piston or by the pressure of chamber 186 or by a clock movement inside or on the surface or in any other way, or even on the surface not automatically by a simple switch.
At this moment, the pressure of 186 pushes the piston downwards, the last wheel actuating the rack rotating in the opposite direction posed. To that of the upstroke can optionally be automatically disengaged and not drive the gear trains. swims in their movement, reducing braking.
Upon impact of the striking piston, electric current is restored either by a lever actuated by the piston or by a clock movement or some other suitable manner, and the cycle begins again. It is obvious. that the rod-rack can be replaced by a cable driven by the last wheel of the gear and winding on a small drum or shaft.
In chamber <B> 186, </B> there may be an initial overpressure, ie while the impact piston is at the lowest point.
A valve <B> 179, </B> actuated by the same electric cable 180, puts. in communication by 181 and <B> 182.1 </B> the chamber 186 with a chamber located under the closing piston and allows the closing of the shells, thanks to the pressure, of 186, the striking piston being at the high point of its ascending course.
Through a tap 183, air is introduced from time to time to replace that lost by 179, 181, 182. The valve 179 can be actuated by an electromagnet.
Fig. 18 schematically shows an embodiment with a striking piston operating by the trigger produced by the explosion of a gas mixture.
The striking piston 190, very heavy, of a suitable shape, is crossed by a channel provided with a valve 191 which opens downwards. 201 is a spark plug used for ignition. the spark being produced by a battery with an induction coil supplied by a cable 202.
211 is a fresh air suction valve.
205 is a distributor allowing the exhaust and, by the action of the cable 202, the communication of the chamber 189 with a chamber 199 located under the closing piston. A <B> 192 </B> valve serves for the intake of explosive gas mixture from a <B> 196 </B> tank which is suitable as a surface carburetor at the same time.
204 is a valve for the impact piston 190. 195 is a compression chamber. The operation of this device is as follows: In fig. 18, the striking piston touches the striking surface 209. At this time, the air is compressed in 195; in 189 a call for fresh air occurs through the valve 211; the valve 204 in communication with the exhaust pipe is open. After the shock, the pressure of 195 pushes the piston upwards, the valve 204 being closed. In chamber 210, an underpressure is produced which causes the valve 192 to draw the gas mixture from the reservoir 196.
There is a balance of the piston, the spark produced by the spark plug 201 produces the explosion of the gas mixture. By the expansion the piston is thrown upwards, compressing the air in 189. The lumen 20.5 being released, the pressure in 210 decreases, the exhaust occurring by 203. The burnt gases are strongly expelled, thanks to the air. which passes through valve 191 and which operates under a certain overpressure and exits at 203. The piston begins to descend and covers the port 205 and, thanks to the overpressure of <B> 189 </B> and its high dead weight, strikes energetically on 209, the exhaust valve 204 being opened by the piston.
In 189 there is a call for air, while in 195 the air is compressed, and the cycle begins again.
The shells are closed by pulling on the cable 202 which closes the exhaust 205 and opens the communication between 189 and 199, during the upward movement of the striking piston. The device is given the shape and the necessary cooling surface, or even water circulation if necessary. This embodiment operates as a two-stroke gas engine.
Existing explosion-proof sheep, either battery operated or with oscillating magneto, can be used by enclosing in a body the striking cylinder with its piston, this body having jaws and a closing piston at its lower part.
It is also possible to provide forms of execution having working impact pistons as a hydraulic motor for drilling. Water injection can be used for hard and dry soils. In certain embodiments, a vessel for a pressurized fluid can be placed and, with the aid of a valve actuated by an electromagnet, the pressurized fluid is brought under the closing piston.