EP2029852B1 - Appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice - Google Patents

Appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice Download PDF

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EP2029852B1
EP2029852B1 EP07788917.8A EP07788917A EP2029852B1 EP 2029852 B1 EP2029852 B1 EP 2029852B1 EP 07788917 A EP07788917 A EP 07788917A EP 2029852 B1 EP2029852 B1 EP 2029852B1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2211/00—Details of portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D2211/006—Parallel drill and motor spindles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/125—Hydraulic tool components

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic rotary percopercutant perforator type, for the perforation of boreholes.
  • Punchers are used in various applications, such as drilling quarries, tunnels or mines.
  • carrier on which there is a slide, the latter receiving a rotopercutant device, the punch type.
  • the punch is usually made of a striking mechanism and a rotation mechanism. This one, installed on the carrier, then receives a hydraulic power and transforms it into mechanical power of striking and rotation to make the holes of mining thanks to a bar of drill and a cutter in contact with the rock.
  • the striking mechanism is generally rigidly assembled in the casing of the rotopercutant apparatus while the rotation mechanism comprising a motor mounted laterally on an axis parallel to that of the striking mechanism, drives in rotation, by means of reduction gears. , the fitting of the drill bar.
  • This fitting is therefore driven by a rotational movement and receives the impacts, provided by the piston, of the striking mechanism.
  • the striking mechanism is attached to the rear face of the engine casing.
  • the motor is pneumatic.
  • the presence of gears becomes necessary. This results in a significant cost of the device.
  • the document FR2 117,497 discloses a rotopercutant apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the invention aims to remedy these disadvantages by proposing a rotopercutant device of simple and compact structure, and whose manufacturing cost is reduced.
  • the invention relates to a rotopercutant apparatus according to claim 1.
  • Such a device does not require the presence of gears or other system, since the axis of rotation is substantially coincident with the axis of the striking mechanism.
  • the hydraulic motor is connected to two fluid supply lines, and the striking mechanism is supplied with fluid by two inlet and outlet ducts, intended to be connected respectively to high and low pressure supplies.
  • the tool is coupled to one end of the body.
  • the body is coupled to an output shaft of the engine at its end.
  • the motor is hollow shaft.
  • a body portion is integral in rotation with the hollow shaft of the motor.
  • the figure 1 describes a first embodiment of the invention.
  • the rotopercutant apparatus namely a perforator, comprises a casing 1 equipped with a hydraulic motor 2 to which two supply lines 15 are connected.
  • the hydraulic motor 2 is located at the rear of the perforator and comprises an output shaft. 3.
  • the perforator further comprises a hydraulic striking mechanism comprising a substantially cylindrical body 4, inside which is mounted a striking piston 5 displaceably in translation along the axis of the body 4.
  • the body 4 is coupled to the output shaft 3 of the hydraulic motor 2, at a first end at which is formed a central housing.
  • the coupling is achieved by means of a direct coaxial drive, for example of the type shaft and grooved housing or elastic coupling.
  • the axis of the body 4 thus coincides with the axis of rotation of the engine 2, the piston 5 being arranged so that the strike axis, that is to say the axis of translation of the piston 5 on which is located at the point of impact, namely the point where the resultant forces applied by the piston on the tool is exerted, coincides with the axis of rotation of the motor 2.
  • the rotation of the motor 2 is ensured by means of bearings or bearings 6 mounted between the casing 1 and the body 4.
  • the striking device is also equipped with a conventional distribution allowing the reciprocating movement of the piston 5.
  • the fluid is thus fed to the striking device via inlet ducts 7 and 8, intended to be connected respectively to the high and low pressure supplies.
  • the body 4 of the striking device further comprises, at a second end, opposite the drive end, a housing for fitting a perforation tool 10.
  • This fitting is for example made by shape complementarity, through facets and / or splines.
  • the housing opens on the striking surface 11 of the piston 5, so that the tool 10 can be hit by the piston.
  • the hydraulic motor 2 drives the tool 10 in rotation through the body 4 of the striking mechanism, the piston 5, driven reciprocally, further striking the l tool 10.
  • FIG 2 describes a second embodiment of the invention in which the same elements are designated by the same references as before.
  • the hydraulic motor 2 has a hollow shaft, the motor being disposed at the end of the fitting of the tool 10.
  • the body comprises, at this end, a drive zone 12 of diameter smaller than the diameter of the body 4.
  • This drive zone 12 whose outer diameter substantially corresponds to the internal diameter of the hollow shaft of the engine 2, is disposed therein, so that the axis of rotation of the body 4 coincides with the axis Piston strike 5.
  • the two embodiments presented thus define a percussion apparatus of simple and inexpensive construction.
  • the invention is not limited to the embodiments of this system, described above by way of example, but it encompasses all variants.

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Description

  • L'invention concerne un appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice, destiné à la perforation de trous de mine.
  • Des perforatrices sont utilisées dans diverses applications, telles que le forage de carrières, de tunnels ou de mines.
  • Ces appareils sont composés d'une machine porteuse dite « porteur » sur laquelle se trouve une glissière, cette dernière recevant un appareil rotopercutant, du type perforatrice.
  • La perforatrice est généralement constituée d'un mécanisme de frappe et d'un mécanisme de rotation. Celle-ci, installée sur le porteur, reçoit alors une puissance hydraulique et la transforme en puissance mécanique de frappe et de rotation pour effectuer les trous de minage grâce à une barre de forage et un taillant en contact avec le rocher.
  • Le mécanisme de frappe est généralement assemblé rigidement dans le carter de l'appareil rotopercutant alors que le mécanisme de rotation comprenant un moteur monté latéralement sur un axe parallèle à celui du mécanisme de frappe, entraîne en rotation, par l'intermédiaire de pignons de réduction, l'emmanchement de la barre de forage.
  • Cet emmanchement est donc animé d'un mouvement de rotation et reçoit les chocs, fournis par le piston, du mécanisme de frappe.
  • L'inconvénient de cette solution classique réside dans le coût important de l'appareil, dû à la présence de pignons qui sont des pièces chères et dont l'implantation dans l'appareil nécessite des dispositifs mécaniques coûteux.
  • Le document CH338419 décrit un appareil rotopercutant comportant :
    • un mécanisme de frappe équipé d'un piston mobile en translation suivant un axe de frappe et destiné à venir frapper un outil, et
    • un moteur entraînant en rotation l'outil selon un axe de rotation sensiblement coïncidant à l'axe de frappe du piston.
  • Le mécanisme de frappe est rapporté sur la face arrière du carter du moteur.
  • Cette juxtaposition du carter et du mécanisme de frappe a pour conséquence un dimensionnement important et une structure complexe de l'appareil rotopercutant.
  • Selon un mode de réalisation, le moteur est pneumatique. Dans ce cas, la présence de pignons devient nécessaire. Il en résulte donc un coût important de l'appareil.
  • Le document FR2 117 497 divulgue un appareil rotopercutant selon le préambule de la revendication 1.
  • L'invention tend à remédier à ces inconvénients en proposant un appareil rotopercutant de structure simple et compacte, et dont le coût de fabrication est réduit.
  • A cet effet, l'invention concerne un appareil rotopercutant selon la revendication 1.
  • Un tel dispositif ne nécessite ainsi pas la présence de pignons ou autre système, puisque l'axe de rotation est sensiblement confondu avec l'axe du mécanisme de frappe.
  • Avantageusement, le moteur hydraulique est raccordé à deux lignes d'alimentation en fluide, et le mécanisme de frappe est alimenté en fluide par deux conduits d'entrée et de sortie, destinés à être reliés respectivement à des alimentations en haute et basse pressions
  • Préférentiellement, l'outil est couplé à une extrémité du corps.
  • Selon une première forme de réalisation de l'invention, le corps est couplé à un arbre de sortie du moteur au niveau de son extrémité.
  • Selon une deuxième forme de réalisation, le moteur est à arbre creux.
  • Selon une caractéristique relative à la seconde forme de réalisation, une partie du corps est solidaire en rotation de l'arbre creux du moteur.
  • De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes d'exécution de cet appareil rotopercutant.
    • Figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un appareil rotopercutant suivant une première forme d'exécution de l'invention ;
    • Figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, d'une autre forme de réalisation de l'invention.
  • La figure 1 décrit une première forme de réalisation de l'invention. L'appareil rotopercutant, à savoir une perforatrice, comporte un carter 1 équipé d'un moteur hydraulique 2 auquel sont raccordées deux lignes d'alimentation 15. Le moteur hydraulique 2 est situé à l'arrière de la perforatrice et comporte un arbre de sortie 3.
  • La perforatrice comporte en outre un mécanisme de frappe hydraulique comprenant un corps 4 sensiblement cylindrique, à l'intérieur duquel est monté un piston de frappe 5 de manière déplaçable en translation suivant l'axe du corps 4.
  • Le corps 4 est couplé à l'axe de sortie 3 du moteur hydraulique 2, à une première extrémité au niveau de laquelle est ménagé un logement central.
  • L'accouplement est réalisé par l'intermédiaire d'un entraînement coaxial direct, par exemple du type arbre et logement cannelés ou accouplement élastique.
  • L'axe du corps 4 coïncide ainsi avec l'axe de rotation du moteur 2, le piston 5 étant disposé de sorte que l'axe de frappe, c'est-à-dire l'axe de translation du piston 5 sur lequel est situé le point d'impact, à savoir le point où s'exerce la résultante des forces appliquées par le piston sur l'outil, coïncide avec l'axe de rotation du moteur 2.
  • La rotation du moteur 2 est assurée par le biais de paliers ou de roulements 6 montés entre le carter 1 et le corps 4.
  • Le dispositif de frappe est en outre équipé d'une distribution classique permettant le déplacement alternatif du piston 5.
  • Le fluide est ainsi amené au dispositif de frappe par l'intermédiaire de conduits d'entrée 7 et de sortie 8, destinés à être reliés respectivement aux alimentations en haute et basse pressions.
  • Une série de joints rotatifs 9, disposés entre le corps 4 et le carter 1, permet d'isoler l'ensemble.
  • Le corps 4 du dispositif de frappe comporte en outre, au niveau d'une deuxième extrémité, opposée à l'extrémité d'entraînement, un logement destiné à l'emmanchement d'un outil 10 de perforation.
  • Cet emmanchement est par exemple réalisé par complémentarité de forme, par l'intermédiaire de facettes et/ou de cannelures.
  • De manière connue en soi, le logement débouche sur la surface de frappe 11 du piston 5, de sorte que l'outil 10 puisse être frappé par le piston.
  • Ainsi, lors de l'utilisation de la perforatrice, le moteur hydraulique 2 entraîne l'outil 10 en rotation par l'intermédiaire du corps 4 du mécanisme de frappe, le piston 5, animé d'un mouvement alternatif, venant en outre frapper l'outil 10.
  • La figure 2 décrit un second mode de réalisation de l'invention dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment.
  • Dans ce mode de réalisation, le moteur hydraulique 2 est à arbre creux, le moteur étant disposé au niveau de l'extrémité d'emmanchement de l'outil 10.
  • Le corps comporte, au niveau de cette extrémité, une zone d'entraînement 12 de diamètre inférieur au diamètre du corps 4.
  • Cette zone d'entraînement 12, dont le diamètre externe correspond sensiblement au diamètre interne de l'arbre creux du moteur 2, est disposée dans celui-ci, de manière à ce que l'axe de rotation du corps 4 coïncide avec l'axe de frappe du piston 5.
  • Le fonctionnement du dispositif de frappe ainsi que l'emmanchement de l'outil dans le corps restent similaires au premier mode de réalisation de l'invention.
  • Les deux modes de réalisation présentés définissent ainsi un appareil de percussion de réalisation simple et peu coûteux.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce système, décrites ci-dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims (6)

  1. Appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice, destiné à la perforation de trous de mine, comportant :
    - un carter (1) formant support,
    - un mécanisme de frappe hydraulique équipé d'un piston (5) mobile en translation suivant un axe de frappe et destiné à venir frapper un outil (10),
    - un moteur hydraulique (2) entraînant en rotation l'outil (10) selon un axe de rotation, l'axe de rotation du moteur (2) étant sensiblement coïncidant à l'axe de frappe du piston (5),
    caractérisé en ce que le mécanisme de frappe comporte un corps longitudinal (4) à l'intérieur duquel est monté le piston (5) de manière déplaçable en translation suivant l'axe du corps longitudinal (4), le corps longitudinal (4) étant monté en rotation dans le carter (1) suivant l'axe du corps longitudinal (4), le corps longitudinal (4) étant entraîné en rotation directement par le moteur et couplé à l'outil (10).
  2. Appareil rotopercutant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur hydraulique (2) est raccordé à deux lignes d'alimentation en fluide (15), et en ce que le mécanisme de frappe est alimenté en fluide par deux conduits d'entrée (7) et de sortie (8), destinés à être reliés respectivement à des alimentations en haute et basse pressions.
  3. Appareil rotopercutant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'outil est couplé à une extrémité du corps (4).
  4. Appareil rotopercutant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps (4) est couplé à un arbre de sortie du moteur (2) au niveau de son extrémité.
  5. Appareil rotopercutant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur est à arbre creux.
  6. Appareil rotopercutant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie du corps (4) est solidaire en rotation de l'arbre creux du moteur (2).
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