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TREPANS, POUR LE FORAGE A PERCUSSION DANS LES ROCHES.
Les trépans à roches les plus communs destinés au forage à per- cussion, comportent une ou plusieurs pièces insérées ou mèches en métal dur ou matière analogue, fixées dans des gorges formées dans le corps du tré- pan, de telle manière que les fonds des gorges sont orientées perpendiculai- rement à l'axe de rotation du trépan.
L'expérience a démontré que l'on obtient les meilleurs résultats lorsque les arêtes coupantes des mèches destinées au trépan de ce type sont incurvées. Cependant, par suite de cette forme incurvée, les parties péri- phériques de la mèche, en considérant la direction du forage, sont plus fai- bles que leurs parties centrales.
En outre, il a été démontré que les parties périphériques de mèches de trépans à percussion s'usent plus rapidement que leurs parties plus proches de l'axe du trépan.
Il résulte de ce qui précède que ces parties périphériques s'usent complètement avec une grande rapidité, alors que les parties plus proches de l'axe de rotation du trépan présente encore une épaisseur et une résistance suffisante. Ceci signifie un gaspillage de métaux durs coûteux, vu que le trépan doit être rejeté, bien que la matière coupante n'a pas été pleinement utilisée.
Par suite de l'affaiblissement des parties périphériques, cel- les-ci sont généralement le siège des fissures et des ruptures.
On a déjà essayé à plusieurs reprises d'éliminer ces inconvé- nients. Ainsi, on a établi les mèches en une matière compound, de façon à rendre les parties périphériques plus dures et plus durables que les par- ties médianes. D'autre part, on a établi des trépans comprenant un nombre plus grand de mèches sur leur périphérie que dans leur partie centrale.
Toutefois, la fabrication de trépans de ce type est assez compliquée et coûteuse.
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La présente invention vise principalement à établir des trépans à roches qui ne présentent pas les inconvénients précités et qui sont d'une fabrication simple et peu coûteuse.
La caractéristique principale du trépan selon l'invention réside en ce que les gorges destinées à recevoir les mèches présentent une forme telle que les parties du fond de chaque gorge situées sur l'axe de rotation (en considérant le sens du forage) ou à proximité de celui-ci, sont disposées ' en avant par rapport aux parties périphériques de ce fond, et en ce que la base de la mèche ou des mèches présente une forme correspondant à celle du fond des gorges. On obtient ainsi une répartition avantageuse de métal dur, ce qui assure au nouveau trépan une durée utile plus longue que celle des trépans des constructions connues à ce jour et comportant la même quantité 'de métal dur .
Selon l'invention, la section longitudinale du fond des gorges peut être incurvée ou présenter plusieurs angles, c'est-à-dire être consti- tuées par une ligne brisée en deux ou plusieurs points.
L'invention sera décrite plus amplement ci-après, en se repor- tant aux dessins annexés, lesquels montrent des réalisations préférées de l'invention.
La fig. 1 est une vue en bout d'un trépan de construction connue, comportant une seule mèche.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne 1-1 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe analogue à celle de la fig. 2, d'un tré- pan selon l'invention, montrant la manière dont le fond de la gorge est in- curvé dans le sens longitudinal.
La fig. 4 est une vue, en regardant dans le sens de la longueur, de la gorge du trépan montré dans la fig. 3, la mèche étant enlevée,.
La fig. 5 est une coupe d'un mode d'exécution de l'invention, dans lequel on prévoit deux mèches dans une gorge à fond incurvé.
La fig. 6 est une coupe d'une variante dans laquelle le fond de la gorge présente la forme d'un angle.
La fig. 7 représente une variante dans laquelle la section lon- gitudinale du fond de la gorge a la forme d'une ligne brisée en deux points.
La fig. 8 est une vue en bout du trépan muni de trois mèches.
La fig. 9 est une coupe selon la ligne II-II de la fig. 8.
Comme il ressort de la fig. 2, le corps 1 du trépan connu pré- sente une gorge à fond droit 2. Dans cette gorge est insérée une mèche 3 en métal dur présentant une base droite. La ligne pointillée de la figure indique la ligne qui correspond à l'usure normale de la mèche 3, lorsque les. parties périphériques 4 et 5 de cette mèche sont complètement usées, tandis que la partie médiane de celle-ci présente encore une épaisseur importante.
Ainsi, la durée utile du trépan connu est déterminée par les parties péri- phériques de la mèche, lesquelles se trouvent déjà affaiblies par la forme initiale courbe de leur arête tranchante, d'ou la perte d'une partie con- sidérable du métal dur constituant la mèche. De plus, des fissures et des ruptures se produisent le plus souvent à proximité de l'endroit désigné par
6, à la suite d'impacts intenses dus au forage par percussion.
Le trépan montré dans la fig. 3, lequel est établi conformément à l'invention, offre le même aspect que le trépan connu des fige 1 et 2.
Toutefois, on forme dans le corps 7 du nouveau trépan une gorge dont le- fond est incurvé de telle manière que la partie 8 de ce fond, laquelle est située sur l'axe de rotation du trépan, en considérant le sens du forage (voir flèche A) se trouve en avant par rapport aux parties périphériques
9 et 10 de ce fond. Dans cette gorge est fixée une mèche 11 dont la base présente sur toute sa longueur une forme correspondant à celle du fond 8.
Ici également, la ligne pointillée de la figure indique le contour résul- tant de l'usure normale de la mèche. Afin de faire ressortir clairement
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le principe de l'invention, on a représenté la mèche 11 comme étant consti- tuée de la même quantité de matière que la mèche 3 de la fig. 2. La forme imprimée, conformément à l'invention, au fond de la gorge et à la base de la mèche permet de mieux utiliser le métal dur de celle-ci que dans le cas du trépan connu, réprésenté dans les figures 1 et 2. A la suite de l'accu- mulation de la matière dans les parties périphériques de la mèche, le ris- que de fissures et de ruptures en ces endroits se trouve réduit.
Au lieu d'une seule mèche coupante, on peut placer dans la même gorge une ou plusieurs mèches, comme montré dans les fig. 5-7. Dans ces réalisations, les mèches sont de préférence réunies entre elles par brasage, avec ou sans interposition d'épaisseurs. Eventuellement, on peut laisser un intervalle entre les extrémités adjacentes des mèches.
La section longitudinale de la gorge de la variante de la fig.
6 présente la forme d'un angle dont le sommet est dirigé dans le sens de forage du trépan. Les deux mèches (14 et 15) représentées ici présentent une base droite et se rejoignent au sommet de l'angle.
La section longitudinale du fond de la gorge peut aussi présen- ter la forme d'une ligne brisée en deux ou plusieurs points, comme montré dans la fig. 7. Dans ce cas, les mèches (17, 18, 19) présentent la même lon- gueur que les parties correspondantes du fond de la gorge.
L'invention est applicable à la plupart de trépans à roches com- portant des mèches aux formes connues par elles-mêmes, par exemple des tré- pans munis de 3 ou 4 arêtes coupantes, c'est-à-dire des trépans dits à trois ou quatre faces. Les fig. 8 et 9 montrent un exemple d'un trépan selon l'in- vention, présentant trois arêtes coupantes,.
Dans toutes les variantes décrites ci-dessus, les mèches peuvent être avantageusement fixées dans leurs gorges par brasage.
Des orifices de rinçage et autres détails peuvent être prévus de la manière habituelle.
Il convient de noter que l'invention n'est pas limitée aux réalisations particulières décrites et représentées ici, vu que d'autres exécutions sont possibles dans le cadre de l'invention.
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TREPANS, FOR PERCUSSION DRILLING IN ROCKS.
The most common rock bits intended for impact drilling have one or more inserts or bits of hard metal or the like, fixed in grooves formed in the body of the bit, so that the bottoms of the bits. grooves are oriented perpendicular to the axis of rotation of the bit.
Experience has shown that the best results are obtained when the cutting edges of bits for a bit of this type are curved. However, as a result of this curved shape, the peripheral portions of the bit, considering the direction of drilling, are weaker than their central portions.
In addition, the peripheral parts of percussion bit bits have been shown to wear out more quickly than their parts closer to the axis of the bit.
It follows from the above that these peripheral parts wear out completely with great rapidity, while the parts closer to the axis of rotation of the bit still have sufficient thickness and strength. This means a waste of expensive hard metals, as the bit has to be rejected, although the cutting material has not been fully utilized.
As a result of the weakening of the peripheral parts, these are generally the site of cracks and ruptures.
Several attempts have already been made to eliminate these drawbacks. Thus, the wicks were made of a compound material, so as to make the peripheral parts harder and more durable than the middle parts. On the other hand, bits have been established comprising a greater number of bits on their periphery than in their central part.
However, the manufacture of bits of this type is quite complicated and expensive.
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The main object of the present invention is to establish rock drill bits which do not have the aforementioned drawbacks and which are simple and inexpensive to manufacture.
The main characteristic of the bit according to the invention resides in that the grooves intended to receive the bits have a shape such that the parts of the bottom of each groove located on the axis of rotation (considering the direction of drilling) or near thereof, are arranged 'forward with respect to the peripheral parts of this bottom, and in that the base of the wick or wicks has a shape corresponding to that of the bottom of the grooves. An advantageous distribution of hard metal is thus obtained, which gives the new bit a longer useful life than that of the bits of constructions known to date and comprising the same quantity of hard metal.
According to the invention, the longitudinal section of the bottom of the grooves may be curved or have several angles, that is to say be constituted by a line broken at two or more points.
The invention will be described more fully hereinafter, with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments of the invention.
Fig. 1 is an end view of a bit of known construction, comprising a single bit.
Fig. 2 is a section taken along line 1-1 of FIG. 1.
Fig. 3 is a section similar to that of FIG. 2, of a bit according to the invention, showing the way in which the bottom of the groove is curved in the longitudinal direction.
Fig. 4 is a view, looking lengthwise, of the throat of the bit shown in FIG. 3, the wick being removed ,.
Fig. 5 is a section of an embodiment of the invention, in which two bits are provided in a groove with a curved bottom.
Fig. 6 is a section of a variant in which the bottom of the groove has the shape of an angle.
Fig. 7 shows a variant in which the longitudinal section of the bottom of the groove has the form of a line broken at two points.
Fig. 8 is an end view of the bit provided with three bits.
Fig. 9 is a section taken along line II-II of FIG. 8.
As can be seen from FIG. 2, the body 1 of the known bit has a straight bottom groove 2. In this groove is inserted a hard metal bit 3 having a straight base. The dotted line in the figure indicates the line which corresponds to the normal wear of the bit 3, when the. peripheral parts 4 and 5 of this wick are completely worn, while the middle part of the latter still has a significant thickness.
Thus, the useful life of the known bit is determined by the peripheral parts of the bit, which are already weakened by the initial curved shape of their cutting edge, hence the loss of a considerable part of the hard metal. constituting the wick. In addition, cracks and ruptures most often occur near the place designated by
6, as a result of intense impacts from percussion drilling.
The trephine shown in fig. 3, which is made in accordance with the invention, has the same appearance as the known bit from pins 1 and 2.
However, a groove is formed in the body 7 of the new bit, the bottom of which is curved such that part 8 of this bottom, which is located on the axis of rotation of the bit, considering the direction of the drilling (see arrow A) is located in front of the peripheral parts
9 and 10 of this background. In this groove is fixed a wick 11 whose base has a shape over its entire length corresponding to that of the bottom 8.
Here too, the dotted line in the figure indicates the contour resulting from normal wear of the bit. In order to bring out clearly
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According to the principle of the invention, the wick 11 has been shown as being made up of the same quantity of material as the wick 3 of FIG. 2. The printed form, according to the invention, at the bottom of the groove and at the base of the bit allows better use of the hard metal thereof than in the case of the known bit, shown in Figures 1 and 2. As a result of the buildup of material in the peripheral parts of the bit, the risk of cracks and breaks in these places is reduced.
Instead of a single cutting bit, one or more bits can be placed in the same groove, as shown in fig. 5-7. In these embodiments, the wicks are preferably joined together by brazing, with or without interposition of thicknesses. Optionally, a gap can be left between the adjacent ends of the wicks.
The longitudinal section of the groove of the variant of FIG.
6 has the shape of an angle, the apex of which is directed in the direction of drilling the bit. The two bits (14 and 15) shown here have a straight base and meet at the top of the angle.
The longitudinal section of the bottom of the groove can also take the form of a line broken at two or more points, as shown in fig. 7. In this case, the bits (17, 18, 19) have the same length as the corresponding parts of the bottom of the groove.
The invention is applicable to most rock drill bits comprising bits of shapes known per se, for example trephines provided with 3 or 4 cutting edges, that is to say so-called drill bits. three or four sides. Figs. 8 and 9 show an example of a bit according to the invention, having three cutting edges ,.
In all the variants described above, the wicks can advantageously be fixed in their grooves by brazing.
Rinsing ports and other details can be provided in the usual way.
It should be noted that the invention is not limited to the particular embodiments described and represented here, since other executions are possible within the framework of the invention.