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Perfectionnements relatifs ä des perforatrices à percussion.
La présente invention concerne une perfo- ratrice améliorée de roche, en particulier, un foret ä marteaux perforateurs perfectionne sans soupape fonctionnant au fond d'un puits et actionné par un fluide tel que l'air comprimé.
Dans une perforatrice spécifique "sans soupape" fonctionnant au fond d'un puits, le passage de l'air comprimé à travers l'assemblage de cette perforatrice anime, d'un mouvement de va-et-vient, un piston, frappant à plusieurs reprises, un trepan, de l'air sous pression étant alternativement acheminé à un cote ou un autre du piston moyennant un système ä orifices sans devoir recourir ä une soupape mobile telle qu'une soupape ä clapet. L'air sous pression est évacué par un passage central ménagé dans le piston et le trépan en direction du trou ä forer, cet air sous pression entralnant des debris vers la surface dans une cavité annulaire entourant le train de tiges.
Le trou central doit être fermé pour permettre, au piston, d'entamer sa course de retour, par exemple, au moyen d'un tube de courte longueur ou d'une"soupape d'aspiration"fixé ä l'extrémité intérieure extreme du trepan, s'eten- dant de ce dernier jusqu'au passage central du piston, tant et si bien que, lorsque le piston se rapproche de la face de frappe du trépan lors
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de la course descendante, le tube vient s'engager dans l'alésage central du piston pour sceller hermétiquement ce passage. En variante, un "piston mâle" comprend une saillie avant venant s'engager dans le passage central du trépan.
La présente invention a pour objet de fournir un foret ä marteaux perforateurs sans soupape fonctionnant au fond d'un puits et comportant un système per- sectionné de chambres ä orifices et de compression en vue d'acheminer alternativement de l'air comprimé de chaque cote du piston sans chevauchement, tout en permettant néanmoins l'application d'une force de retardement à l'extrémité arrière du piston ä mesure que celui-ci se rapproche de l'extrémité de sa course de retour et, de préférence, tout en permettant l'application d'une certaine force d'amortissement ou de décélération ä l'extrémité avant du piston vers l'extrémité de la course d'entrainement.
Selon la présente invention, on prévoit une perforatrice ä percurssion sans soupape fonctionnant au fond d'un puits et comprenant un manchon extérieur d'usure. un assemblage de tete arrière fixé ä une extrémité du manchon d'usure pour etre raccordé à un train de tiges de forage et concu pour communiquer avec une source d'un fluide sous pression, un élément de déviation de fluide sous pression adjacent à cet assemblage de tête arrière, un assemblage de trépan de forage fixé ä l'autre extrémité du manchon d'usure et conçu pour retenir, en son sein, un trépan de forage par percurssion, un cylindre intérieur situé à l'intérieur du manchon d'usure et s'étendant entre l'élément de deviation de fluide et l'assemblage de trépan,
tout en définissant un passage de fluide entre
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le manchon d'usure et le cylindre communiquant avec l'élément de deviation de fluide, un piston ä mouvement de va-et-vient disposé ä l'intérieur du cylindre intérieur et entrant en contact coulissant avec ce dernier, un moyen à orifices associé au cylindre intérieur et au piston en vue de diriger alternativement le fluide sous pression vers l'une ou l'autre extrémité du piston de façon ä animer celui-ci d'un mouvement de va-etvient de telle sorte qu'il vienne heurter à plusieurs reprises le trépan de forage, ainsi qu'un conduit permettant l'evacuation du fluide sous pression à l'extérieur de la perforatrice de tel'le sorte que, en direction de l'extrémité de la course de retour du piston,
au cours de 1lintervalle pendant lequel l'alimentation du fluide sous pression vers l'extrémité avant du piston cesse, ce fluide sous pression soit applique à l'extrémité arrière de ce piston pour y exercer une force retardatrice avant 1'achèvement de la course de retour.
De préférence, le moyen à orifices associé au piston comprend au moins une gorge circonférentielle définie dans la surface extérieure de glissement du piston.
D'une manière de loin préférée, le moyen à orifices associé au cylindre intérieur comprend au moins deux groupes de gorges axiales espacées radialement et définies dans la surface intérieure du cylindre en combinaison avec des orifices jumelés pratiqués dans le cylindre et situés entre les deux groupes de gorges, tandis que le moyen ä orifices associe au piston comprend au moins deux gorges circonférentielles pouvant coopérer avec le moyen à orifices du
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cylindre Interieur.
L'avantage de ce système à orifices réside dans le fait qu'il ne nécessite plus la formation, dans le piston, de gorges ou de trous axiaux qui ont tendance ä affaiblir sa résistance métallurgique inhärente et ä former des concentrations potentielles de contraintes conduisant éventuellement à une défaillance due ä la fatigue.
De plus, il est plus aisé d'usiner des gorges circonférentielles au tour, réduisant ainsi les frais de fabrication.
Le moyen ä orifices est avantageusement conçu, vers la fin de la course d'entraînement du piston au cours du laps de temps pendant lequel le fluide sous pression de la course de retour précédente est évacué, pour diriger le fluide sous pression vers l'extrémité avant du piston de façon ä décélérer ce dernier dans une certaine mesure avant qu'il ne vienne frapper le trépan.
L'avantage que présente le début de l'alimentation du fluide sous pression avant la fin de la course d'entrainement reside dans le fait que l'on obtient un certain effet d'amortissement mais, ce qui est plus important, un élan supplémentaire est conféré au rebondissement du piston, hâtant ainsi le début de la course de retour.
Le conduit d'echappement est, de préférence, défini par un passage axial ménagé ä travers le piston et l'assemblage du trépan de forage.
Selon une caractéristique appropriée, on utilise un tube de courte longueur ou une soupape d'aspiration se situant entre l'extrémité avant du piston et l'assemblage du trépan de forage en l'utilisant concentriquement au passage
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axial précité pour régler la libération du fluide d'échappement à l'extrémité avant du piston.
De préférence, la dimension longitudinale du cylindre intérieur est supérieure ä la course du piston, c'est-à-dire que celui-ci est animé entièrement d'un mouvement de va-et-vient au sein des limites confinées du cylindre intérieur, lequel peut etre aisément remplace lorsqu'il est usé ou endommagé.
De préférence, un élément d'écartement ä bague fendue est utilisé pour maintenir le cylindre intérieur en place ä l'intérieur du manchon extérieur d'usure. Selon une caractéris- tique de loin préférée, cet élément d'écartement fait ressort de façon à agripper les côtés du manchon extérieur d'usure. Un épaulement peut
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être défini par le manchon extérieur d'usure pour empêcher le mouvement de l'anneau d'écartement vers l'avant dès qu'il est situé en position opérante.
Le diamètre extérieur de forage préféré est de 4 pouces (101, 6 mm).
0n décrira à présent une forme de realisation de l'invention en se référant au dessin annexé qui est une élévation latérale en coupe transversale d 1 une perforatrice de roche selon 11 in- vention, la section du piston étant coupée dans le sens longitudinal de telle sorte que la section de gauche soit représentée au terme de la course de retour et que la section de droite soit représentée au terme de la course d'entratnement.
Dans le dessin annexé, une perforatrice de roche du fond d'un puits comporte un manchon extérieur d'usure 1 fixé, par une extrémité,
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à une tête arrière 2 et, ä l'extrémité opposée, à un mandrin 3. A l'intérieur du manchon d'usure 1 et ä l'extrémité située vers la tête arrière 2, est prévu un assemblage de soupape d'arrêt venant s'engager de manière étanche sur la tête arrière 2. L'assemblage de soupape d'arrêt comprend la soupape d'arrêt 4, le ressort 5 pour celle-ci, le joint étanche 6 et l'orifice 7.
Entre la tête arrière 2 et un élément de déviation d'air 9, est prévu un élément d'écartement d'usure 8. La tige 21 de l'élément de déviation d'air 9 comporte un passage de part en part sur lequel vient prendre appui un bouchon 14 à une extrémité adjacente ä l'assemblage de soupape d'arrêt. Un cylindre intérieur 10 est monté sur l'élément de déviation d'air 9 et il s'étend ä l'intérieur du manchon d'usure 1 entre l'élément de déviation d'air et un assemblage de trépan.
Un élément d'écartement 11 est situé ä l'intérieur du manchon d'usure 1 ä l'extrémité dirigee vers le mandrin 3, entre le cylindre intérieur 10 et l'anneau de retenue 12 du trépan.
De préférence, l'élément d'écartement 11 est un élément d'écartement en anneau fendu ä ressort qui est inséré ä partir de l'extrémité avant du manchon extérieur d'usure au cours de l'assemblage, maintenant ainsi le cylindre intérieur 10, le piston 18, l'élément de déviation d'air 9 et l'assemblage de soupape d'arret 4 ä l'intérieur du manchon extérieur d'usure.
Une gorge 60 formant siège est prévue dans le manchon extérieur d'usure. Si le mandrin 3 devait être détaché du manchon d'usure, 11élément d'écar- tement 11 ne pourrait tomber que vers l'avant jusqu'à ce qu'il soit saisi par l'épaulement
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59 de la gorge formant siege 60, empechant ainsi tout mouvement complémentaire vers l'avant.
Afin de remplacer l'element d'écartement 11, celui-ci doit etre pousse vers l'arrière hors du manchon d'usure.
Le diamètre intérieur du manchon d'usure 1 est usiné au tour afin de former un espace libre annulaire 13 entre le manchon d'usure et le cylindre intérieur 10. Deux ensembles de quatre gorges 38 et 61 espacées radialement et disposées axialement sont pratiqués par usinage sur la surface intérieure du cylindre intérieur 10, tandis que des orifices 29,30 sont forés dans les cotes du cylindre intérieur.
Un trépan de forage 15 est monté sur le mandrin 3 et il est maintenu en place par la bague de retenue de trépan 12. La surface extérieure 16 du trépan de forage et la surface intérieure 17 du mandrin sont cannelees de manière correspondante, les dimensions des cannelures étant calculées de façon à former, entre elles, un certain nombre d'espaces libres formant des passages d'air autour du trépan de forage 15 et dont le but sera décrit ci-après. Un piston 18 est logé entièrement au sein du cylindre 10 et il comporte un passage axial 22 ayant un plus grand diamètre 19 ä une extrémité pour permettre l'engagement, par glissement, par-dessus une soupape d'aspiration 32.
A l'autre extrémité du piston, le sommet 20 du passage 22 vient s'engager par glissement par-dessus une tige 21 ressortant de l'élément de déviation d'air 7.
Le piston 18 comporte trois gorges circonférentielles 23,24 et 25 espacées
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axialement et usinées sur la face extérieure du piston pour former respectivement des passages d'air 26, 27 et 28. Les gorges respectives 23,24 communiquent sélectivement avec les orifices 29,30 pratiqués à travers la paroi du cylindre intérieur 10, tout en coopérant avec les gorges. 38, 61 pratiquées dans le cylindre intérieur 10. Le trépan de forage 15 comporte un passage axial 31 présentant une bifurcation à son extrémité avant, formant ainsi des passages d'échappement angulaires 33.
Dès lors, au début des opérations et alors que le piston 18 occupe sa position de repos (comme indiqué dans la section de droite du piston dans le dessin), la face de frappe 34 du piston entre en contact avec la face de contact 35 du trépan de forage 15. En l'occurrence, le piston 18, l'element d'écartement 11, le trépan 15 et le cylindre intérieur 10 définissent une chambre 37 dans laquelle émerge le passage formé par les gorges. 38, tandis que la gorge 24 pratiquée dans le piston coincide avec l'orifice 30 via la paroi du cylindre intérieur. permettant ainsi la communication avec l'espace libre annulaire 13.
Lors de l'admission de J'air sous pression via le passage 57, l'air passe par la soupape d'arrêt 4 et l'élément de déviation d'air 9, dans l'espace libre annulaire 13 d'ou il passe, via l'orifice 30 et en dessous de la gorge 24, des gorges 38 pratiquées dans le cylindre intérieur 10, ä travers la gorge : 25 et la gorge longitudinale 39 pour mettre la chambre 37 sous pression et appliquer, sur le piston, une force dirigée vers l'arrière accélérant lie piston précisément
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vers l'arrière. Le mouvement vers l'arrière se poursuit avec le fluide sous pression vive dans la chambre 37 agissant sur la surface 34 du piston 18. Lorsque le bord 40 de la gorge 24 colncide avec le bord 41 de la gorge intérieure 38 du cylindre, le flux d'air sous pression vers la chambre 37 cesse.
Le piston 18 continue ä se déplacer vers l'arrière suite à l'air sous pression en expansion subsistant dans cette chambre 37.
Lorsque le bord frontal 42 de l'alésage élargi 19 du piston libère le bord supérieur 43 de la soupape d'aspiration 32, l'air sous pression se trouvant dans la chambre 37 peut alors etre évacué par le passage axial 31 du trépan 15, puis à travers les passages angulaires d'échappe- ment 33 de ce dernier.
Entre-temps, ä l'autre extrémité, la pointe 45 de la tige 21 de l'élément de deviation a pénétré dans le sommet 20 de l'alésage 22 du piston, étanchant ainsi la chambre 46 définie par le piston 18, le cylindre intérieur 10, l'élément de déviation 9 et la tige 21 de ce dernier. Lorsque le point 47 du piston 18 atteint le point 48 se trouvant sur le cylindre intérieur 10, de l'air sous pression vive passe de l'orifice 29, via le passage 26 forme entre la gorge 23 du piston et les gorges 61 pratiquées dans le cylindre intérieur 10, pour pénétrer ensuite dans la chambre 46. Cet air sous pression applique une force vers l'avant ou une force de retardement sur la surface 49 du piston 18, tout en commençant ä arreter le mouvement de ce dernier vers l'arrière.
Lorsque le point 50 se trouvant sur la surface arrière du piston
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passe par le point 51 se trouvant sur le cylindre intérieur, la chambre 46 devient alors une chambre étanchée. A mesure que le piston poursuit son mouvement vers l'arrière, l'air contenu dans la chambre 46 est de plus en plus comprimé et applique une force croissante pour arrêter le piston ä son point mort haut (comme indiqué par la section de gauche du piston dans le dessin annexé).
Lorsque le piston heurte une butée, l'air comprimé contenu dans la chambre 46 subit une cxpansion pour entrainer le piston vers l'avant jusqu'à ce que le point 50 se trouvant sur le piston 18 coincide avec le point 51 se trouvant sur le cylindre intérieur où une fois de plus, l'air sous pression vive peut à nouveau pénétrer dans la chambre 46. Lorsque le point 47 du piston passe par le point 48 se trouvant sur le cylindre intérieur, l'air sous pression vive ne peut plus pénétrer dans la chambre 46.
L'air emprisonné dans la chambre 46 continue son expansion et ä entraîner le piston vers l'avant jusqu'à ce que le point 45 se trouvant sur la tige 21 de l'é1ément de déviation soit
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à l'écart du point 52 du sommet de l'alésage 22 du piston, moment auquel l'air mis sous pression est libéré et s'échappe par l'alésage 22. L'air qui s'échappe, passe directement par l'alésage 31 du trépan qui a déjà été scellé par la partie agrandie 19 de l'alésage 22 du piston recouvrant la soupape d'aspiration 32.
L'air d'échappement passe par le trépan ainsi qu'on l'a décrit précédemment.
Le piston poursuit son mouvement vers l'avant et lorsque 1e point 40 de la gorge 24
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de ce piston colncide avec le point 41 de la gorge 38 formant manchon d'usure, de l'air sous pression est admis dans la chambre 37 et applique, sur la surface 24 du piston, une force dirigée vers l'arrière. Cette force n'est pas suffisante pour arreter le piston qui vient heurter le trépan en faisant avancer ce dernier. Lorsque le piston est arrêté, il est actionné par la force d'amortissement régnant dans la chambre 37, ainsi que par le recul resultant de l'impact avec le trépan, se déplagant ainsi vers l'arrière pour entamer un autre cycle.
La mise en cycle du piston se poursuit aussi longtemps que de l'air sous pression est alimenté par la tige de forage et que le trépan est maintenu ä l'intérieur du marteau sous l'action de la force exterieure fournie par la tige de forage.
Lorsque l'alimentation vers l'avant exercée sur la tige de forage est arrêtée, inversee ou que le trépan fait irruption dans une cavité, le trépan de forage 15 se déplace vers l'avant dans le mandrin jusqu'à ce que la bague de retenue 12 du trépan entre en contact avec l'épaulement 53 du trépan de forage, moment auquel tout mouvement complémentaire vers l'avant du trepan est arrêté. Le piston peut alors avancer en comprimant l'air régnant dans la chambre 37, ce qui provoque, sur le piston, une force de décé1ération croissante.
L'air sous pression régnant dans la chambre 37 est libéré lentement via les passages d'air formés par les cannelures 16 du trépan et les cannelures internes 17 du mandrin, de meme que par l'espace libre
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ayant ménagé des ouvertures entre les surfaces 54 du mandrin et 1'épaulement 55 du trépan 15.
I1 est nécessaire de détendre la pression de la chambre 37 pour empêcher l'air sous pression d'accélérer le piston vers le haut et ainsi entamer un autre cycle, étant donné que le forage est alors "en cours de cessation".
A ce moment, le point 50 se trouvant sur la face arrière du piston a libéré le point 56 se trouvant sur l'orifice 29 pratiqué dans le cylindre intérieur 10 et l'air sous pression s'échappe par l'alésage 22 du piston et par l'alésage 31 ménagé dans le trepan.
L'air sous pression agit alors uniquement pour souffler les debris hors du trou foré, mais egalement pour remplir la chambre 46 afin d'exercer une force continue dirigée vers le bas pour empêcher le rebondissement du piston. Lorsque le trépan vient heurter le fond du trou, il est poussé vers l'arrière dans la position illustrée et la mise en cycle peut recommencer.
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Improvements relating to percussion punches.
The present invention relates to an improved rock perforator, in particular, an improved rotary hammer drill without a valve operating at the bottom of a well and actuated by a fluid such as compressed air.
In a specific "valveless" hole punch operating at the bottom of a well, the passage of compressed air through the assembly of this hole punch moves back and forth, a piston, striking several Repeatedly, a trepan, of pressurized air being alternately supplied to one side or another of the piston by means of an orifice system without having to resort to a movable valve such as a flap valve. The pressurized air is discharged through a central passage in the piston and the drill bit in the direction of the hole to be drilled, this pressurized air entraining debris towards the surface in an annular cavity surrounding the drill string.
The central hole must be closed to allow the piston to start its return stroke, for example, by means of a short tube or a "suction valve" attached to the extreme inner end of the trepan, extending from the latter to the central passage of the piston, so much so that, when the piston approaches the striking face of the drill bit during
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of the downstroke, the tube engages in the central bore of the piston to hermetically seal this passage. Alternatively, a "male piston" includes a front projection which engages in the central passage of the drill bit.
The object of the present invention is to provide a rotary hammer drill without a valve operating at the bottom of a well and comprising a sectioned system of orifice and compression chambers for alternately supplying compressed air on each side. of the piston without overlapping, while nevertheless allowing the application of a retarding force to the rear end of the piston as the latter approaches the end of its return stroke and, preferably, while allowing applying a certain damping or decelerating force at the front end of the piston towards the end of the drive stroke.
According to the present invention, there is provided a non-valve percussion puncher operating at the bottom of a well and comprising an outer wear sleeve. a rear head assembly attached to one end of the wear sleeve to be connected to a drill string and designed to communicate with a source of pressurized fluid, a pressurized fluid deflection member adjacent to this assembly rear head, a drill bit assembly attached to the other end of the wear sleeve and designed to retain, therein, a percussion drill bit, an inner cylinder located inside the wear sleeve and extending between the fluid deflection element and the drill bit assembly,
while defining a fluid passage between
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the wear sleeve and the cylinder communicating with the fluid-deflecting element, a reciprocating piston disposed inside the interior cylinder and coming into sliding contact with the latter, associated orifice means to the inner cylinder and the piston in order to direct the pressurized fluid alternately towards one or the other end of the piston so as to animate the latter in a reciprocating movement so that it comes into contact with several times the drill bit, as well as a conduit allowing the evacuation of the fluid under pressure outside the perforator so that, in the direction of the end of the return stroke of the piston,
during the interval during which the supply of pressurized fluid to the front end of the piston ceases, this pressurized fluid is applied to the rear end of this piston to exert a retarding force there before the completion of the stroke. return.
Preferably, the orifice means associated with the piston comprises at least one circumferential groove defined in the external sliding surface of the piston.
In a far preferred manner, the orifice means associated with the internal cylinder comprises at least two groups of axial grooves spaced radially and defined in the internal surface of the cylinder in combination with twin orifices formed in the cylinder and located between the two groups grooves, while the orifice means associated with the piston comprises at least two circumferential grooves capable of cooperating with the orifice means of the
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Inner cylinder.
The advantage of this orifice system lies in the fact that it no longer requires the formation, in the piston, of grooves or axial holes which tend to weaken its inherent metallurgical resistance and to form potential concentrations of stresses possibly leading failure due to fatigue.
In addition, it is easier to machine circumferential grooves on the lathe, thereby reducing manufacturing costs.
The orifice means is advantageously designed, towards the end of the piston drive stroke during the period of time during which the pressurized fluid from the previous return stroke is discharged, to direct the pressurized fluid towards the end forward of the piston so as to decelerate it to some extent before it strikes the drill bit.
The advantage of starting the supply of pressurized fluid before the end of the drive stroke lies in the fact that a certain damping effect is obtained but, more importantly, an additional boost. is given to the rebound of the piston, thus hastening the start of the return stroke.
The exhaust duct is preferably defined by an axial passage through the piston and the assembly of the drill bit.
According to an appropriate characteristic, a short length tube or a suction valve is used which is situated between the front end of the piston and the drill bit assembly using it concentrically in the passage
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axial above to adjust the release of the exhaust fluid at the front end of the piston.
Preferably, the longitudinal dimension of the inner cylinder is greater than the stroke of the piston, that is to say that the latter is completely driven back and forth within the confined limits of the inner cylinder, which can be easily replaced when worn or damaged.
Preferably, a split ring spacer is used to hold the inner cylinder in place inside the outer wear sleeve. According to a far preferred feature, this spacer element comes out so as to grip the sides of the outer wear sleeve. A shoulder can
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be defined by the outer wear sleeve to prevent movement of the spacer ring forward as soon as it is located in the operating position.
The preferred drill outside diameter is 4 inches (101.6 mm).
We will now describe an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawing which is a side elevation in cross section of a rock drill according to the invention, the section of the piston being cut in the longitudinal direction of such so that the left section is represented at the end of the return stroke and that the right section is represented at the end of the drive stroke.
In the accompanying drawing, a rock drill from the bottom of a well has an outer wear sleeve 1 fixed at one end,
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to a rear head 2 and, at the opposite end, to a mandrel 3. Inside the wear sleeve 1 and at the end situated towards the rear head 2, there is a stop valve assembly coming from sealingly engage the rear head 2. The shut-off valve assembly includes the shut-off valve 4, the spring 5 for the latter, the seal 6 and the orifice 7.
Between the rear head 2 and an air deflection element 9, a wear spacer element 8 is provided. The rod 21 of the air deflection element 9 has a passage right through which comes support a plug 14 at one end adjacent to the stop valve assembly. An inner cylinder 10 is mounted on the air deflection member 9 and it extends inside the wear sleeve 1 between the air deflection member and a drill bit assembly.
A spacer 11 is located inside the wear sleeve 1 at the end directed towards the mandrel 3, between the inner cylinder 10 and the retaining ring 12 of the drill bit.
Preferably the spacer 11 is a spring split ring spacer which is inserted from the front end of the outer wear sleeve during assembly, thereby maintaining the inner cylinder 10 , the piston 18, the air deflection element 9 and the shut-off valve assembly 4 inside the outer wear sleeve.
A groove 60 forming a seat is provided in the outer wear sleeve. If the mandrel 3 were to be detached from the wear sleeve, the spacing element 11 could only fall forward until it was grasped by the shoulder
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59 of the groove forming a seat 60, thus preventing any complementary movement forward.
In order to replace the spacer 11, it must be pushed backwards out of the wear sleeve.
The inner diameter of the wear sleeve 1 is machined in a lathe to form an annular free space 13 between the wear sleeve and the inner cylinder 10. Two sets of four grooves 38 and 61 radially spaced and axially arranged are formed by machining on the inner surface of the inner cylinder 10, while holes 29, 30 are drilled in the dimensions of the inner cylinder.
A drill bit 15 is mounted on the mandrel 3 and is held in place by the drill bit retaining ring 12. The outer surface 16 of the drill bit and the inner surface 17 of the mandrel are correspondingly grooved, the dimensions of the grooves being calculated so as to form, between them, a number of free spaces forming air passages around the drill bit 15 and the purpose of which will be described below. A piston 18 is housed entirely within the cylinder 10 and has an axial passage 22 having a larger diameter 19 at one end to allow engagement, by sliding, over a suction valve 32.
At the other end of the piston, the top 20 of the passage 22 engages by sliding over a rod 21 emerging from the air deflection element 7.
The piston 18 has three circumferential grooves 23, 24 and 25 spaced apart
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axially and machined on the external face of the piston to respectively form air passages 26, 27 and 28. The respective grooves 23, 24 communicate selectively with the orifices 29, 30 formed through the wall of the internal cylinder 10, while cooperating with the gorges. 38, 61 made in the inner cylinder 10. The drill bit 15 has an axial passage 31 having a bifurcation at its front end, thus forming angular exhaust passages 33.
Therefore, at the start of operations and while the piston 18 occupies its rest position (as indicated in the right section of the piston in the drawing), the striking face 34 of the piston comes into contact with the contact face 35 of the drill bit 15. In this case, the piston 18, the spacer 11, the drill bit 15 and the inner cylinder 10 define a chamber 37 in which emerges the passage formed by the grooves. 38, while the groove 24 formed in the piston coincides with the orifice 30 via the wall of the inner cylinder. thus allowing communication with the annular free space 13.
When the air under pressure is admitted via passage 57, the air passes through the shut-off valve 4 and the air deflection element 9, into the annular free space 13 from where it passes , via the orifice 30 and below the groove 24, grooves 38 formed in the inner cylinder 10, through the groove: 25 and the longitudinal groove 39 to put the chamber 37 under pressure and apply, on the piston, a backward force accelerating the piston precisely
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rearward. The backward movement continues with the fluid under high pressure in the chamber 37 acting on the surface 34 of the piston 18. When the edge 40 of the groove 24 coincides with the edge 41 of the internal groove 38 of the cylinder, the flow of pressurized air to chamber 37 ceases.
The piston 18 continues to move backwards due to the expanding pressurized air remaining in this chamber 37.
When the front edge 42 of the enlarged bore 19 of the piston releases the upper edge 43 of the suction valve 32, the pressurized air located in the chamber 37 can then be evacuated by the axial passage 31 of the drill bit 15, then through the angular exhaust passages 33 of the latter.
Meanwhile, at the other end, the tip 45 of the rod 21 of the deflection element has penetrated into the apex 20 of the bore 22 of the piston, thus sealing off the chamber 46 defined by the piston 18, the cylinder inside 10, the deflection element 9 and the rod 21 of the latter. When the point 47 of the piston 18 reaches the point 48 on the inner cylinder 10, air under strong pressure passes from the orifice 29, via the passage 26 forms between the groove 23 of the piston and the grooves 61 formed in the inner cylinder 10, to then enter the chamber 46. This pressurized air applies a forward force or a retarding force on the surface 49 of the piston 18, while beginning to stop the movement of the latter towards the back.
When point 50 on the rear surface of the piston
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passes through point 51 located on the inner cylinder, the chamber 46 then becomes a sealed chamber. As the piston continues to move backwards, the air in the chamber 46 is more and more compressed and applies an increasing force to stop the piston at its top dead center (as indicated by the left section of the piston in the attached drawing).
When the piston hits a stop, the compressed air contained in the chamber 46 undergoes expansion to drive the piston forward until the point 50 on the piston 18 coincides with the point 51 on the inner cylinder where once again the air under strong pressure can again enter chamber 46. When point 47 of the piston passes through point 48 on the inner cylinder, air under strong pressure can no longer enter chamber 46.
The air trapped in the chamber 46 continues to expand and drive the piston forward until the point 45 on the rod 21 of the deflection element is
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away from point 52 of the top of the bore 22 of the piston, moment at which the pressurized air is released and escapes through the bore 22. The air which escapes, passes directly through the bore 31 of the drill bit which has already been sealed by the enlarged part 19 of bore 22 of the piston covering the suction valve 32.
The exhaust air passes through the drill bit as described above.
The piston continues to move forward and when the point 40 of the groove 24
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of this piston coincides with the point 41 of the groove 38 forming a wear sleeve, pressurized air is admitted into the chamber 37 and applies a force directed towards the rear on the surface 24 of the piston. This force is not sufficient to stop the piston which strikes the drill bit while advancing the latter. When the piston is stopped, it is actuated by the damping force prevailing in the chamber 37, as well as by the recoil resulting from the impact with the drill bit, thus moving backwards to start another cycle.
Piston cycling continues as long as pressurized air is supplied to the drill pipe and the drill bit is held inside the hammer by the external force provided by the drill pipe .
When the forward feed to the drill rod is stopped, reversed or the drill bit bursts into a cavity, the drill bit 15 moves forward in the mandrel until the ring retainer 12 of the drill bit comes into contact with the shoulder 53 of the drill bit, at which point any further forward movement of the drill bit is stopped. The piston can then advance by compressing the air prevailing in the chamber 37, which causes, on the piston, an increasing decelerating force.
The pressurized air prevailing in the chamber 37 is released slowly via the air passages formed by the grooves 16 of the drill bit and the internal grooves 17 of the mandrel, as well as by the free space.
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having provided openings between the surfaces 54 of the mandrel and the shoulder 55 of the drill bit 15.
It is necessary to relieve the pressure of the chamber 37 to prevent the pressurized air from accelerating the piston upwards and thus start another cycle, since the drilling is then "in the process of cessation".
At this time, the point 50 located on the rear face of the piston has released the point 56 located on the orifice 29 formed in the inner cylinder 10 and the pressurized air escapes through the bore 22 of the piston and by the bore 31 formed in the trepan.
The pressurized air then acts only to blow the debris out of the drilled hole, but also to fill the chamber 46 in order to exert a continuous downward force to prevent rebounding of the piston. When the drill bit hits the bottom of the hole, it is pushed back to the position shown and the cycle can start again.