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"Perfectionnements relatifs aux sondes à percus- sion rotative et à leurs procédés de fabrication" @ La présente invention est relative aux sondes à percussion rotative se composant d'une tige de sondage et d'un trépan rapporté avec, à l'extrémité opposée à son ex- trémité tranchante, un logement axial prévu pour recevoir l'une des extrémités de la tige de sondage. Les tiges de sondage et les trépans de ce type général sont, d'ordinaire, pourvus de filetages qui s'engagent l'un dans l'autre, d'or- ganes de serrage,'de clavettes ou d'autres dispositifs de fixation particuliers qui sont coûteux et difficiles à fa-
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briquer et qui entraînent le risque d'un glissement ou d'une désolidarisation des pièces.
La présente invention vise une sonde à percussion rotative se composant d'un trépan, comportant un logement axial à paroi latérale circonférentielle, et d'une tige de sondage dont une partie est engagée dans ce logement ; cetteinvention est caractérisée par le fait qu'on ménage, dans la paroi précitée, une fente longitudinale, dont l'un des bords est déporté vers l'intérieur en contact de verrouil- lage permanent avec la surface-périphérique de la partie de la tige susvisée s'engageant dans le logement.
La présente invention vise, en outre, un procédé de fixation d'une extrémité de tige de sondage dans un lo- gement axial d'un trépan rapporté, procédé qui consiste : à ménager une fente longitudinale dans la paroi latérale du logement précité; à introduire l'extrémité susvisée de cette tige dans ce logement et à déporter cette paroi latérale vers l'intérieur le long de l'un des bords de cette fente pour l'amener en contact de verrouillage permanent avec la surface périphérique de l'extrémité de cette tige.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients tels que ceux mentionnés ci-dessus. Son prin- cipal objet consiste à prévoir une liaison robuste et résis- tante entre le trépan et la tige de sondage qui empêche tout déplacement en rotation de l'un par rapport à l'autre et leur désolidarisation accidentelle, qui est simple à fabri- quer et qui supprime les dispositifs de fixation rapportés.
L'invention consiste principalement à ménager dans la paroi circonférentielle du logement du trépan recevant la tige de sondage, une ou plusieurs fentes longitudinales dont l'un des bords latéraux est déporté vers l'intérieur par rap- port à l'autre bord latéral, de manière à constituer un bord
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de cisaillement prévu pour mordre dans la surface périphérique de la partie de la tige de sondage engagée dans ce logement et pour empêcher ainsi tons déplacements relatifs en rotation et longitudinal de la tige de sondage et du trépan. L'invention a également pour objet le trépan susvisé et le procédé utilisé pour constituer le bord de la fente déporté vers l'intérieur.
Sur le dessin annexé, sur lequel les mêmes références désignent les mêmes pièces partout où cela se présente, la fig. 1 est une vue en élévation de profil d'une sonde à percussion rotative constituant un mode de réalisation de l'invention; la fig. 2 est une vue en coupe transversale faite par 2-2 de la f ig. 1; la fig. 3 est une vue en coupe longitudinale axiale faite par 3-3 de la fig. 2; la fig. 4 est une vue en élévation en bout de l'ex- trémité du trépan recevant la tige de sondage avant solidarisa- tion de/ce dernier à la tige de sondage; la fig. 5 est une vue en coupe longitudinale axiale du trépan faite par 5-5 de la fig. 4 ; les figs. 6, 7, 8,9 et 10 sont respectivement des vues analogues aux figs. 1, 2, Se 4 et 5 représentant une variante de la sonde;
les figs. 11, 12, 13 et 14 sont des vues analogues aux figs. 4 et 9, représentant quatre autres variantes de l'invention; et, la fig. 15 est une vue analogue à la fig. 5 repré- sentant un autre mode de réalisation de sonde légèrement modifié.
L'invention représentée sur les figs. 1 à 5 a pour objet une sode à percussion rotative se composant d'une tige
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de sondage cylindrique A et d'un trépan rapporté B. La tige de sondage A est traversée par un conduit axial 1 servant à l'acheminement du fluide ou liquide de nettoyage utilisé au cours de l'opération de forage.
Le trépan rapporté B se compose d'un corps sensi- blement cylindrique comportant dans l'une de ses extrémités un logement axial cylindrique 2 prévu pour recevoir, d'une manière ajustée, l'une des extrémités de la tige de sondage A et un conduit 3 partant du fond de ce logement pour débou- cher à l'autre extrémité ou extrémité tranchante du trépan et servant à acheminer à celle-ci le fluide de nettoyage amené par le conduit axial 1 pratiqué dans la tige de son- dage A.
On a représenté le trépan B avec une extrémité tran- chante cruciforme classique et se composant de dents cou- pantes 4 qui sont disposées dans le sens radial du conduit axial 3 de ce trépan et s'étendent vers l'extérieur du corps cylindrique de ce dernier où elles sont supportées par les nervures (ou arcs-boutants) usuelles 5 qui sont réparties autour de la périphérie de ce corps et à l'extérieur de ce dernier et qui convergent vers ce corps où elles se raccor- dent près de l'extrémité du logement.
Conformément à la présente invention, la paroi circonférentielle du logement 2 du trépan B recevant la ti- ge de sondage présente plusieurs fentes radiales 6, répar- ties sur la circonférence, qui s'étendent vers le bas, pa- rallèlement à l'axe longitudinal du trépan, entre les arcs- boutants extérieurs 5, à partir de l'ouverture ou de l'ex- trémité ouverte du logement et se terminent près du fond de ce dernier par de larges parties terminales inférieures cir- culaires 7.
Chaque fente 6 est, de préférence, prévue avec l'un de ses bords au (ou près du) voisinage de l'un des deux arcs-boutants 5 entre lesquels se trouve placée cette fente;
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ce bord de la fente précitée/est déporté ou décalé vers l'in- térieur afin de constituer, dans le logement 2, un bord de cisaillement 3 prévu pour serrer ou mordre la surface péri- phérique de la partie de la tige de sondage A s'engageant dans le logement et pour empêcher, par ce moyen, tout dépla- eement relatif en rotation du trépan et de la tige de son- dage. Le bord de cisaillement 8 de chaque fente 6 s'enfonce dans la tige de sondage A au-dessus de l'extrémité inférieure de celle-ci et sert ainsi à empêcher le trépan B de se déso- lidariser de la tige de sondage.
Bien que l'on puisse utiliser un effort mécanique pour déporter vers l'intérieur l'un des bords des fentes 6, afin de constituer des bords de cisaillement 8 et de les fai- re entrer de force dans la surface périphérique de la partie de la tige de sondage A s'engageant dans le logement, on a constaté que l'on peut effectuer le décalage vers l'intérieur de ce bord de fente en chauffant la paroi latérale annulaire du logement 2 à une température approchant celle de la trempe élastique et de la dureté correspondante et en trempant en- suite la paroi traitée à chaud. Ce procédé visant à décaler l'un des bords de la fente est basé sur le principe bien connu qu'une partie annulaire épaisse se contracte davantage qu'une partie annulaire mince après traitement thermique et refroi- dissement.
Ainsi, pendant l'opération de trempe, la partie massive constituée par l'arc-boutant extérieur 5 situé le long de l'un des bords de chaque fente 6 ménagée dans la paroi cir- conférentielle du logement 2 du trépan B oblige la partie arc- boutée épaisse de cette paroi à se contracter d'une quantité plus grande que la partie mince du trépan située le long de l'autre bord de cette fente et à se déplacer vers l'intérieur par rapport à l'autre bord pour constituer le bord mordant 8 déporté vers l'intérieur qui s'enfonce dans l'extrémité de la
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tige de sondage A s'engageant dans le logement.
La variante de construction de la sonde représentée sur les figs. 6 à 10, est analogue au mode de construction illustré sur les figs. 1 à 5, avec cette différence que le logement 2a du trépan Bl et l'extrémité de la tige de son- dage A1 s'engageant dans le logement ont une forme conique correspondante, comme indiqué en 9, et que les fentes 6a sont ménagées dans la paroi circonférentielle du logement en faisant des angles obliques dirigés vers le centre du 10- gement précité et font également des angles obliques avec l'axe longitudinal du trépan.
La même organisation tangen- tielle des fentes 6a constitue des bords tranchants 8a à an- gles vifs le long des bords de celle-ci qui sont déportés vers l'intérieur, l'angle oblique de ces bords tranchants sert à empêcher la désolidarisation longitudinale de la tige de sondage et du trépan; et les parties coniques corréspon- dantes-du logement et de l'extrémité de la tige de sondage qui s'y trouve logée neutralisent le retrait plus grand de la paroi périphérique du logement qui se produit au fond de ce dernier à l'endroit où la paroi est plus épaisse, par suite des arcs-boutants convergents du trépan.
Le trépan modifié B2 représenté sur la fig. 11 est analogue à celui illustré sur les figs. 1 à 5, avec cette différence que les fentes 6b du trépan modifié sont situées à égale distance des arcs-boutants. Dans ce mode de cons- truction, on a recours à un effort mécanique pour déporter vers l'intérieur l'un des bords de chaque fente afin de constituer le bord de cisaillement.
Dans la variante de construction représentée sur la fig. 12, le logement 2c du trépan B3 recevant la tige de sondage'est de forme hexagonale. Les fentes 5c sont ména- gées dans la paroi périphérique polygonale du logement 2c
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suivant un angle oblique dirigé vers le centre de ce dernier et sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal de ce- lui-ci. Les fentes 6c sont pratiquées dans le logement 2c dans deux pans diamétralement opposés de ce dernier, au mi- lieu de ces pans.
La variante de construction représentée sur le fig.
13 prévoit également un logement 2d recevant une tige de son- dage hexagonale et deux fentes 6d diamétralement opposées qui sont pratiquées dans la paroi suivant des angles obli- ques. Toutefois, dans ce mode de construction, on a ménagé les fentes 6d dans le logement à pans dans deux coins de ce dernier diamétralement opposés.
La variante de trépan représentée sur la fig. 14 oomporte un logement 2e à quatre pans à angles arrondis et on a pratiqué les fentes 5e dans les angles arrondis de ce logement.
Le trépan représenté sur la fig. 15 est analogue à celui illustré sur la fig. 5, avec cette différence que les fentes 6f présentent la même largeur du haut en bas, au lieu d'avoir des parties terminales inférieures élargies.
Grâce à cette organisation, le bord déporté vers l'intérieur de la fente fait davantage saillie à sa partie inférieure qu'à sa partie supérieure, sous l'effet du traitement ther- mique.
Dans chacun des modes de construction de sonde décrit ci-dessus, les bords tranchants ou de cisaillement des fentes longitudinales déportés vers l'intérieur dans la paroi périphérique du logement du trépan recevant la tige de sondage mord la surface périphérique de la partie de la tige de sondage logée dans ce logement et s'y encastre en empêchant ainsi la désolidarisation de la tige de sondage et du trépan par leur déplacement relatif en rotation et dans le sens longitudinal. Dans le mode de construction
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représenté sur la fig. Il, on enfonce l'un des cotés des fentes en ayant recours à un effort mécanique pour consti- tuer les bords de-cisaillement de ces fentes.
Dans les au- tres modes de construction, on peut réaliser le bord tran- chant déporté vers l'intérieur en utilisant un effort méca- nique ou en chauffant et en trempant la paroi périphérique du logement de manière que la partie arc-boutée épaisse de la paroi se contracte d'une quantité plus grande que la par- tie plus mince de cette paroi qui ne comporte pas d'arc- boutant. Les parties extrêmes inférieures circulaires des fentes forment des parties terminales pour l'outil à décou- per et facilitent le traitement thermique, mais on peut sup- primer ces parties terminales inférieures élargies comme on l'a représenté sur la fig. 15. Lors du traitement thermique du trépan, on donne aux bords tranchants des fentes une trem- pe élastique et on les durcit suffisamment pour qu'ils mor- dent dans le métal plus tendre de la tige de sondage.
L'an- gle oblique suivant lequel les fentes s'étendent à travers la parof périphérique du logement constitue des bords tran- chants à angles vifs le long des bords des fentes déportés intérieurement, et l'angle oblique que font ces bords tran- chants par rapport à l'axe longitudinal du trépan sert à em- pêcher toute désolidarisation, dans le sens axial, du tré- pan et de la tige de sondage. La tige de sondage et le lo- gement peuvent affecter n'importe quelle forme voulue et l'on peut utiliser une ou plusieurs fentes. On peut égale- ment faire varier l'espacement périphérique, l'angle.et le nombre des fentes ainsi que le nombre et l'organisation des bords tranchants du trépan.
Bien qu'il soit préférable de déporter d'abord les bords des fentes et d'enfoncer ensuite à force la tige de sondage dans le logement du trépan, on peut déporter les bords des fentes en contact de serrage avec
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la tige de sondage après que l'on a introduit celle-ci dans le logement du trépan.
Il est bien évident que les modes de réalisation décrits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif et que l'on peut y apporter diverses modifications de détail sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
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"Improvements relating to rotary percussion probes and their manufacturing methods" @ The present invention relates to rotary percussion probes consisting of a probing rod and a drill bit attached with, at the end opposite to its cutting end, an axial housing provided to receive one of the ends of the probing rod. Probing rods and bits of this general type are ordinarily provided with interlocking threads, clamps, keys or other fasteners. individuals that are expensive and difficult to
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bricks and which entail the risk of the parts slipping or becoming detached.
The present invention relates to a rotary percussion probe consisting of a drill bit, comprising an axial housing with a circumferential side wall, and a probing rod, part of which is engaged in this housing; This invention is characterized by the fact that a longitudinal slot is provided in the aforementioned wall, one of the edges of which is offset inwardly in permanent locking contact with the peripheral surface of the part of the rod. aforementioned engaging in housing.
The present invention further relates to a method for fixing an end of a probing rod in an axial housing of an attached bit, which method consists of: providing a longitudinal slot in the side wall of the aforementioned housing; to introduce the aforementioned end of this rod into this housing and to offset this side wall inwardly along one of the edges of this slot to bring it into permanent locking contact with the peripheral surface of the end of this rod.
The object of the present invention is to overcome the drawbacks such as those mentioned above. Its main object is to provide a strong and resistant connection between the bit and the probing rod which prevents any rotational displacement of one relative to the other and their accidental disengagement, which is simple to manufacture. quer and which eliminates the attached fixing devices.
The invention mainly consists in providing in the circumferential wall of the housing of the bit receiving the probing rod, one or more longitudinal slots, one of the side edges of which is offset inwardly relative to the other side edge, so as to form an edge
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shear provided to bite into the peripheral surface of the portion of the probing rod engaged in this housing and thus prevent all relative rotational and longitudinal movements of the probing rod and the bit. The subject of the invention is also the aforementioned bit and the method used to form the edge of the slot offset inward.
In the attached drawing, in which the same references designate the same parts wherever it occurs, FIG. 1 is a side elevational view of a rotary percussion probe constituting one embodiment of the invention; fig. 2 is a cross-sectional view taken at 2-2 of f ig. 1; fig. 3 is an axial longitudinal sectional view taken at 3-3 of FIG. 2; fig. 4 is an end elevational view of the end of the drill bit receiving the probing rod before securing the latter to the probing rod; fig. 5 is an axial longitudinal sectional view of the bit taken at 5-5 of FIG. 4; figs. 6, 7, 8, 9 and 10 are respectively views similar to FIGS. 1, 2, Se 4 and 5 representing a variant of the probe;
figs. 11, 12, 13 and 14 are views similar to FIGS. 4 and 9, representing four other variants of the invention; and, FIG. 15 is a view similar to FIG. 5 showing another slightly modified embodiment of the probe.
The invention shown in FIGS. 1 to 5 relates to a rotary percussion soda consisting of a rod
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cylindrical boring A and an attached drill bit B. The boring rod A is traversed by an axial duct 1 serving for conveying the fluid or cleaning liquid used during the drilling operation.
The attached drill bit B consists of a substantially cylindrical body comprising in one of its ends a cylindrical axial housing 2 designed to receive, in an adjusted manner, one of the ends of the probing rod A and a conduit 3 starting from the bottom of this housing to open out at the other end or cutting end of the bit and serving to convey thereto the cleaning fluid supplied by the axial conduit 1 made in the probing rod A.
The bit B has been shown with a conventional cruciform sharp end consisting of cutting teeth 4 which are arranged in the radial direction of the axial duct 3 of this bit and extend outwards from the cylindrical body of this bit. last where they are supported by the usual ribs (or flying buttresses) which are distributed around the periphery of this body and on the outside of the latter and which converge towards this body where they connect close to the body. end of the housing.
In accordance with the present invention, the circumferential wall of the housing 2 of the bit B receiving the probing rod has several radial slots 6, distributed around the circumference, which extend downwards, parallel to the axis. lengthwise of the bit, between the outer buttresses 5, from the opening or the open end of the housing and terminate near the bottom of the latter with broad circular lower end parts 7.
Each slot 6 is preferably provided with one of its edges in (or near) the vicinity of one of the two buttresses 5 between which this slot is placed;
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this edge of the aforementioned slot / is offset or offset inwardly so as to constitute, in the housing 2, a shearing edge 3 provided for clamping or biting the peripheral surface of the part of the probing rod A engaging in the housing and to prevent, by this means, any relative rotational displacement of the bit and the probe rod. The shear edge 8 of each slot 6 embeds into the probing rod A above the lower end thereof and thus serves to prevent the bit B from becoming detached from the probing rod.
Although a mechanical force can be used to offset inward one of the edges of the slits 6, in order to form shear edges 8 and force them to enter the peripheral surface of the part of the slit. the probing rod A engaging in the housing, it has been found that the inward shift of this slot edge can be effected by heating the annular side wall of the housing 2 to a temperature approaching that of elastic quenching and the corresponding hardness and then quenching the heat treated wall. This method of shifting one of the edges of the slit is based on the well known principle that a thick annular part contracts more than a thin annular part after heat treatment and cooling.
Thus, during the quenching operation, the solid part constituted by the external flying buttress 5 located along one of the edges of each slot 6 made in the circumferential wall of the housing 2 of the bit B forces the part thick brace of this wall to contract by an amount greater than the thin part of the bit located along the other edge of this slot and to move inward with respect to the other edge to form the biting edge 8 offset inward which is inserted into the end of the
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probing rod A engaging in the housing.
The alternative construction of the probe shown in figs. 6 to 10, is similar to the construction mode illustrated in FIGS. 1 to 5, with the difference that the housing 2a of the bit B1 and the end of the sounding rod A1 engaging in the housing have a corresponding conical shape, as indicated at 9, and that the slots 6a are made in the circumferential wall of the housing by making oblique angles directed towards the center of the aforementioned recess and also making oblique angles with the longitudinal axis of the bit.
The same tangential organization of the slits 6a constitutes sharp edges 8a with sharp angles along the edges thereof which are offset inwards, the oblique angle of these sharp edges serves to prevent the longitudinal separation of the slits. the probing rod and the bit; and the corresponding tapered portions of the housing and the end of the probing rod housed therein counteract the greater shrinkage of the peripheral wall of the housing which occurs at the bottom of the housing where the wall is thicker, as a result of the converging buttresses of the bit.
The modified B2 trephine shown in FIG. 11 is similar to that illustrated in FIGS. 1 to 5, with the difference that the slots 6b of the modified bit are located at an equal distance from the flying buttresses. In this mode of construction, a mechanical force is used to offset one of the edges of each slot inwards in order to constitute the shear edge.
In the construction variant shown in FIG. 12, the housing 2c of the bit B3 receiving the probing rod is of hexagonal shape. The slots 5c are formed in the polygonal peripheral wall of the housing 2c
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at an oblique angle directed towards the center of the latter and are arranged parallel to the longitudinal axis thereof. The slots 6c are made in the housing 2c in two diametrically opposed sides of the latter, in the middle of these sides.
The construction variant shown in FIG.
13 also provides a housing 2d receiving a hexagonal sounding rod and two diametrically opposed slots 6d which are made in the wall at oblique angles. However, in this method of construction, the slots 6d have been made in the half-paneled housing in two diametrically opposed corners of the latter.
The variant of the bit shown in FIG. 14 has a housing 2e with four sides with rounded angles and the slots 5e have been made in the rounded corners of this housing.
The trephine shown in FIG. 15 is similar to that illustrated in FIG. 5, with the difference that the slots 6f have the same width from top to bottom, instead of having widened lower end parts.
Thanks to this organization, the edge offset towards the inside of the slot protrudes more at its lower part than at its upper part, under the effect of the heat treatment.
In each of the probe construction modes described above, the sharp or shear edges of the inwardly offset longitudinal slots in the peripheral wall of the bit housing receiving the probing rod bite the peripheral surface of the portion of the rod. sounding housed in this housing and fits therein thus preventing the separation of the sounding rod and the bit by their relative displacement in rotation and in the longitudinal direction. In the construction mode
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shown in fig. II, one of the sides of the slots is driven in by resorting to a mechanical force to form the shear edges of these slots.
In the other modes of construction, the cutting edge can be produced inwardly by using a mechanical force or by heating and quenching the peripheral wall of the housing so that the thick butted part of the housing. the wall contracts by a greater amount than the thinner part of this wall which does not have a buttress. The circular lower end parts of the slots form end parts for the cutting tool and facilitate heat treatment, but these widened lower end parts can be omitted as shown in fig. 15. When heat treating the bit, the sharp edges of the slots are resiliently quenched and hardened enough to bite into the softer metal of the probe rod.
The oblique angle at which the slits extend through the peripheral wall of the housing constitutes sharp edges at sharp angles along the edges of the internally offset slits, and the oblique angle formed by these sharp edges relative to the longitudinal axis of the bit serves to prevent any disengagement, in the axial direction, of the bit and the probing rod. The probing rod and housing can be any shape desired and one or more slots can be used. The peripheral spacing, the angle and the number of slots as well as the number and organization of the cutting edges of the bit can also be varied.
Although it is preferable to offset the edges of the slots first and then force the probing rod into the bit housing, the edges of the slots in clamping contact can be offset.
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the probing rod after it has been introduced into the housing of the bit.
It is obvious that the embodiments described above and shown in the appended drawing are given only as an indication and are not limiting and that various modifications of detail can be made to them without departing for this from the spirit of invention.