Outil à grappin pour le creusement de puits dans le sol L'invention concerne un outil à grappin pour le creusement de puits dans le sol, comportant des pales articulées à l'extrémité inférieure du corps de l'outil et commândées par un organe monté à dépla cement axial dans ledit corps pour produire l'ouver ture et la fermeture des pales, la rotation de l'outil étant produite au moyen d'une tige s'étendant vers le haut et destinée à coopérer avec des moyens capables de faire tourner la tige autour de son axe.
Selon l'invention, l'organe de commande des pales est réuni à ladite tige par une liaison empê chant la rotation relative de cet organe et de cette tige, celle-ci traversant à coulissement et rotation libres la paroi dudit corps, tandis que ledit organe de commande et le corps de l'outil sont reliés par une liaison constituée par des ergots portés par un de ces éléments et pouvant se déplacer dans des coulisses axiales portées par l'autre de ces éléments, de façon à permettre la mise en rotation dudit corps,
avec ses pales, sous l'effet de la rotation de ladite tige, chaque coulisse comprenant au moins un élargissement local de hauteur déterminée, dans le quel l'ergot correspondant peut pénétrer lorsque la dite tige tourne dans le sens du forage, lequel élar gissement forme des butées délimitant le mouve ment, en direction axiale, de l'ergot coopérant avec la butée.
L'outil selon l'invention a pour but de permettre d'effectuer un travail de forage rapide et efficace par' une commande simple et sûre et d'obtenir un remplissage complet du grappin. Un exemple d'exé cution de l'invention sera décrit ci-après avec réfé rence aux dessins schématiques annexés, dans les- La fig. 1 en est une vue en coupe verticale axiale, la manoeuvre des pales étant commandée par un mouflage.
La fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, en coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 montre un schéma de 1a liaison entre le corps de l'outil et l'organe de commande des pales, et la fig. 4 est une vue schématique en plan des pales, prise depuis l'intérieur de l'outil, la ligne 1-1 correspondant sensiblement au plan de coupe de la fig. 1.
Dans l'exemple illustré, la commande des pales est réalisée, de la façon connue en soi, par un mou- flage dont les poulies mobiles sont montées sur un organe dont le déplacement axial règle le degré d'ouverture des pales. L'emploi d'un tel système de commande est avantageux parce qu'il est simple et efficace.
L'outil représenté comprend un corps 1 de forme générale cylindrique, à la base duquel sont articulées des pales 2, par exemple au nombre de trois, qui peuvent être d'une construction appropriée quelconque. Comme illustré, elles sont articulées en un point voisin de leur bord antérieur ou d7atta- que, de façon que, dans la position ouverte, l'ouver ture des pales augmente progressivement vers le bord d'attaque. A leur bord d'attaque les pales sont pourvues d'un couteau 2c.
Chaque pale 2 est solidaire d'un bras. 3, dont la fig. 1 n'en montre qu'un seul pour la simplicité. Chaque bras 3 est articulé sur un pivot 4 porté par le corps 1. Les bras 3 sont réunis à un organe de commande de la manoeuvre des pales, par une liai son articulée qui comprend une bielle 5 articulée en 6 au bras 3 et en 7 à une projection d'une pièce centrale 8.
Cette pièce 8 forme un coussinet pour un boulon 9 dont l'écrou 10 retient la pièce 8 et dont la tête 11 est fixée à un tube 12 faisant partie de l'équipage mobile du mouflage. Le tube 12 est guidé dans l'ouverture centrale d'une cloison 13 fixée au corps 1 et fermant le logement pour le mouflage, de sorte que le mécanisme ne risque pas d'être souillé par des débris de forage.
Ledit équi page mobile comprend encore un plateau 14 et une pièce tubulaire 15 de section transversale cor respondant à celle d'une tige creuse 16, dont l'ex trémité inférieure pénètre dans la pièce tubulaire 15 et qui s'étend vers le haut à travers le couvercle 17 du corps 1. Cette tige 16 coopère avec un méca nisme capable de produire sa rotation autour de son axe. L'équipage 12, 14, 15 constitue ce qui est appelé, d'une façon générale, l'organe de com mande des pales, qui est monté à coulissement axial dans le corps de l'outil.
Cet équipage mobile est fixé à la tige 16, par exemple à l'aide d'une gou pille transversale (non montrée), traversant la pièce 15 et la tige 16. Dans l'exemple illustré, le mouflage comprend trois poulies mobiles 18, 20, 22, suppor tées par ledit équipage mobile, -et deux poulies fixes 19, 21 portées par le couvercle 17.
Un câble 23, dont une extrémité est fixée, en 24, au couvercle 17, passe successivement sur ces poulies et son autre extrémité s'étend vers le haut à travers la tige 16 et sert à la commande dudit équipage mobile. Un émerillon 25 est intercalé dans le câble 23 pour empêcher l'entortillement pendant la rotation de l'outil.
Le plateau 14 présente à sa périphérie trois ergots 26 qui s'engagent chacun dans une coulisse axiale formée dans une pièce 27 fixée à la paroi intérieure du corps 1. Lorsque le plateau 14 est entrainé en rotation par la tige 16, il entraîne à son tour le corps 1 dès que les ergots 26 butent chacun contre une paroi latérale de la coulisse formée dans la pièce 27 correspondante.
Le degré d'ouverture des pales 2 varie selon la position des ergots dans le sens de la longueur axiale des coulisses. Des encoches latérales sont formées dans lesdites cou lisses pour créer des butées dans le sens axial de l'outil, de façon à pouvoir déterminer avec préci sion diverses positions des pales, tel qu'il sera exposé ci-après, plus spécialement avec référence à la fig. 3.
La fig. 1 montre schématiquement la posi tion de forage 2a et la position de pleine ouverture 2b pour la vidange, le tracé en traits mixtes à droite de la figure représentant les positions correspondan tes d'une autre pale que l'on aurait fait tourner pour l'amener également dans le plan du dessin.
La tige 16 peut coulisser dans un coussinet 28 monté à rotation dans le couvercle 17, de sorte que cette tige et l'équipage 12, 14, 15 auquel elle est fixée, peuvent tourner librement dans ce coussinet et dans la pièce 8 formant également coussinet.
La tige 16 peut être mise en rotation par un mécanisme approprié quelconque, par exemple une table de forage 29 qui est mise en rotation par des moyens quelconques et qui présente une ouverture de section non circulaire, correspondant à celle de la tige à entraîner, qui peut coulisser dans la table 29, mais participe à la rotation de celle-ci.
L'outil est pourvu de moyens de suspension qui comprennent une tige 30 qui forme avec la tige 16 un ensemble télescopique à mouvement axial limité de la tige 16 vers le bas. Le coussinet 28 est retenu dans le couvercle 17 par une bague 31 fixée à ce couvercle. La tige 30 est pourvue d'une bride 32 présentant des ouvertures 33 pour la suspension par câble de l'outil. Des butées en caoutchouc 34, 35 sont prévues respectivement sous la bride 32 et sur le couvercle 17 pour amortir les chocs éventuels contre la table 29. La tige 30 repose sur le coussi net 28 jusqu'au moment où le forage est assez pro fond pour que la bague 34 vienne reposer sur la table 29.
Des anneaux 36 sont suspendus à celle-ci par des chaînes ou analogues pour permettre d'y accrocher l'outil au moyen de crochets 37.
Pour obtenir un travail rationnel, rapide et effi cace de l'outil, les pales doivent non seulement pou voir être complètement fermées pour remonter les débris de forage et être ensuite complètement ou vertes pour assurer une vidange rapide et entière, mais elles doivent aussi pouvoir être maintenues dans une position active d'ouverture intermédiaire ou de forage. De plus, il est avantageux de pouvoir maintenir les pales dans une position un peu moins ouverte pour permettre la descente aisée dans le trou déjà creusé, par exemple par l'intérieur d'un tube qui est descendu dans le sol au fur et à mesure du forage du puits.
Pendant le forage, l'outil tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, qui sera appelé marche avant. Lorsque l'outil est rempli et les pales ont été refermées sous l'effet d'une traction sur le câble 23, comme montré en traits pleins en fig. 1, l'ergot 26 se trouve dans la position A (fig. 3). En poursui vant la traction sur le câblé, l'outil est soulevé puis que les pales 2 se trouvent en butée.
L'engin est ensuite soutenu par le corps 1, par exemple en le suspendant par les crochets 37 aux anneaux 36, et on relâche le câble 23, de sorte que l'équipage 12, 14, 15 et la tige 16 descendent sous l'effet de leur poids jusqu'à ce que le plateau 14 rencontre la cloison 13, ce qui correspond à l'ouverture maxi mum 2b des pales et à la position B de l'ergot 26. On comprendra qu'il en résulte un détachement aisé des débris de forage et une vidange complète du grappin. Il faut ensuite refermer partiellement les pales pour pouvoir redescendre l'outil dans le puits, ce qui correspond à la position D de l'ergot.
Grâce à la prévision d'une encoche latérale ou un élargis sement de la coulisse sur une hauteur correspon- dante dans la pièce 27, cette position peut être automatiquement atteinte et ensuite maintenue pen dant la descente. En effet, le machiniste donne d'abord un léger mouvement de rotation en marche avant à la tige 16, ce qui amène l'ergot 26 en C. On soulève ensuite l'engin en exerçant une traction sur le câble 23, de façon à amener l'ergot en D. L'engin est alors décroché des anneaux et est des cendu jusqu'au fond du puits à l'aide du câble 23.
Si cette position convient pour le travail de forage, il est possible de verrouiller les pales dans cette position en prévoyant une encoche ou un élargisse ment supplémentaire de la coulissé à droite de D et correspondant sensiblement à la hauteur de l'ergot. Mais il est avantageux d'augmenter légère ment l'ouverture des pales pour le forage, ce qui permet notamment de creuser le sol sous la base d'un tube pour faciliter la descente de celui-ci. Ce résultat est obtenu en prévoyant un élargissement de la coulisse à un niveau légèrement plus bas, pour servir de logement à l'ergot dans la position E, cor respondant à la position 2a des pales. L'ergot est amené dans cette position par un léger mouvement de rotation en marche avant, le déplacement étant facilité par le raccord incliné entre les encoches.
En poursuivant la rotation, les pales ne peuvent ni s'ouvrir, ni se refermer et la bonne position de travail est donc maintenue pendant le forage, jus qu'au remplissage du grappin. Pour favoriser la pénétration dans le sol, des nervures hélicoïdales 38 peuvent être prévues sur les pales, sur une certaine longueur en partant des couteaux 2c. On imprime ensuite un mouvement de rotation en marche arrière à la tige 16 pour amener l'ergot dans la position F, où il suffit de tirer sur le câble 23 pour fermer d'abord les pales (position A) et soulever ensuite l'engin en vue de sa vidange.
On comprendra que la course morte dans le sens rotatif permet de faire voyager les ergots de gauche à droite et inversement, par un simple mou vement rotatif de la tige 16 dans l'un ou l'autre sens.
A la fin du forage, l'ergot se trouvant dans la position E peut être fortement calé vers le bas dans la pièce 27, sous l'effet de la poussée exercée sur les pales pendant le forage pour les faire pénétrer dans le terrain, ou bien l'ergot peut être calé vers le haut si l'on rencontre, pendant le forage, des pierres ou une couche très dure qui tend à fermer les pales. Le déverrouillage de l'ergot de E vers F se fait cependant sans difficulté, car malgré le calage un entraînement de tout l'engin pendant le mouve ment de rotation en marche arrière n'est pas à craindre, grâce au fait que la résistance offerte par les pales 2 ancrées dans le terrain est toujours très fortement supérieure au frottement des ergots 26.
Cette sécurité de fonctionnement est assurée grâce au fait que la rotation de l'outil est produite indi rectement par l'intérieur, à l'intervention de l'organe mobile axialement pour la commande des pales, lequel organe assure donc à la fois la rotation et l'ouverture des pales.
Ce résultat ne pourrait pas être obtenu si la rotation de l'outil était produite en agissant direc tement sur le corps 1. Dans ce cas, seule l'inertie de l'équipage mobile 12, 14 serait disponible pour produire le déplacement des ergots 26 de gauche à droite et inversement dans les coulisses des pièces 27, et encore cette inertie serait-elle diminuée par divers frottements. Le mouvement de déplacement de l'ergot 26 de D vers E serait déjà incertain, mais celui de E vers F serait fréquemment impossible.
L'engin resterait alors calé avec les pales ouvertes dans le tube ou même sous le tube, ce qui empê cherait son extraction et provoquerait sa détériora tion, en interrompant donc le travail de forage. De plus la transmission de l'effort de forage par l'intermédiaire des ergots 26 et des. coulisses 27 se fait à proximité des pales 2, ce qui diminue la fatigue du corps 1 par lequel cet effort est.transmis.