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DISPOSITIF POUR LE FORAGE DE PUITS DANS LE SOL
L'invention concerne un dispositif pour le forage de puits dans le sol au moyen d'une tarière.
Dans les dispositifs connus de ce genre, la tarière est reliée, par des organes mécaniques de transmission d'énergie, à un moteur de commande dis- posé à 'la surface du solo Ces organes de transmission sont lourds et coûteux, ils absorbent beaucoup d'énergie en pure perte et ne permettent que la trans- mission d'une quantité relativement faible d'énergie utile. Ces appareils con- nus ne permettent pas d'exécuter des forages de grande section, tels qu'ils sont exigés de plus en plus fréquemment pour la construction de pieux de grand diamètre (notamment un mètre et plus) et de forte capacité portante (notamment 500 à 1000 tonnes ou plus) pour les fondations de bâtiments industriels ou im- meubles élevés, où se présentent de fortes charges concentrées.
La présente invention porte sur un dispositif permettant d'obtenir de tels résultats. Selon l'invention, le dispositif de forage comprend au moins une tarière d'un type approprié quelconque, qui est directement accouplée à un moteur, de façon à former un ensemble destiné à descendre dans le sol et pou- vant être suspendu à un engin de levage approprié quelconque, le moteur étant réuni par des conduites souples à une source de fluide moteur agencée à la sur- face du solo
Le dispositif selon l'invention est donc un dispositif autonome qui n'est plus tributaire de moyens mécaniques de transmission de puissance, qui le relient à la surface.
De ce fait, il permet de descendre jusqu'à une profon- deur théoriquement illimitée et d'exécuter des forages de beaucoup plus grande section, sa puissance utile étant beaucoup plus élevée que celle des appareils .usuels. De plus, sa manoeuvre est très aisée et rapide.
D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront de la description de quelques exemples de réalisation, qui sera donnée ci-après avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
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Fig. 1 et 2 montrent schématiquement deux positions différentes d'un dispositif selon l'invention, travaillant à l'intérieur d'un tube de cuvelage;
Figo 3 est une vue partiellement en coupe et à plus grande échelle d'un tel dispositif;
Figo 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de Figo 3 ;
Figo 5 est une vue en coupe d'une tarière ouverte;
Figo 6 est une vue en coupe d'une variante d'exécution d'une ta- rière;
Figo 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de Fig. 6 ;
Figs. 8, 11, 12 et 14 sont des vues en élévation de quatre variantes constructives du dispositif;
Figo 9 est une vue partielle en coupe horizontale d'une forme cons- tructive du dispositif de calage, suivant un plan qui correspondrait à la li- gne IX-IX de Figo 8;
Fig. 10 est une vue en coupe suivant la ligne X-X de Figo 9, et Figsa 13 et 15 sont des vues en plan des dispositifs selon Figso 12 et 14.
Dans l'exemple montré en Figsa 1-2, le dispositif selon l'invention travaille dans un tube de cuvelage 1 qui peut être d'une pièce ou formé d'élé- ments assemblés au fur et à mesure du fongageo Le dispositif comprend une tariè- re 2 qui est mise en rotation par un moteur 3, par l'intermédiaire d'un réduc- teur de vitesse 4, par exemple à engrenages. Le moteur est de préférence un mo- teur électrique du type blindé, auquel le courant est amené par un conducteur souple., non montré au dessin.
Du fait que le moteur est fixé à la tarière., il est nécessaire de réaliser le calage angulaire de la carcasse du moteur par rapport au tube 1, car sinon la tarière ne tournerait pas. Ce calage doit être réalisé de façon à permettre quand même un déplacement longitudinal du groupe moteur-tarière par rapport au tube 1, ce déplacement devant être au moins égal à la 'course de forage de la tarièreo Un tel calage peut être réalisé de toute façon appropriée.
En Figs. 1-2, ces moyens-de calage sont figurés schématiquement en 5. Le moteur est surmonté d'une cage 6 manie d'une attache 7 pour le câble de suspension 8 8 qui est manoeuvré par un engin de levage quelconqueo Cette cage présente au moins une fenêtre 9 en forme de boutonnière., dans laquelle s'engage une projec- tion radiale des moyens de calage 5. Lorsque le dispositif est descendu dans le tube 1, ses divers éléments se trouvent dans la position montrée en Figo 1. Dès qu'il repose sur la terre, on produit le calage de l'organe 5 par rap- port au tube et on met le moteur en marche,, de façon à provoquer la rotation de l'outil 2 qui fore le sol et descend dans celui-ci en entraînant le réduc- teur 4, le moteur 3 et la cage 6 qui font corps avec lui.
L'ensemble se trou- ve alors dans la position montrée en Figo 2, la longueur de la boutonnière 9 correspondant sensiblement à la course de l'outil. On relâche alors les moyens de calage, qui peuvent donc descendre le long de la boutonnière, et on remon- te le dispositif pour vider la tarière et recommencer ensuite le cycle des opérations.
Comme montré en Figo 3, les moyens 5 peuvent être des électro-ai- mants prévus en nombre voulu, par exemple deux, trois ou quatre, dont les bobines 10 sont supportées par un bout de tube 11 monté à coulissement sur un tube central 12 de la cage 6. Le déplacement des armatures 13 vers l'extérieur provoque le calageo Ce déplacement peut être assuré par l'attraction des arma- tures par les bobines, contre l'action de ressorts de rappel 1-,/+.,-mais il se-
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rait aussi possible de le produire par les ressorts, qui seraient en ce cas des ressorts de tension, le décalage se produisant alors par l'attraction des armatures.
La tarière montrée en Fig. 3 est constituée par une cuve fixée sur l'arbre de sortie 15 du réducteur 4 et fermée à sa base par un fond ar- ticulé 16 qui est pourvu d'un couteau 17 placé à côté d'une fenêtre 18 per- mettant l'entrée de terre dans la cuve. La Fig. 5 montre ce fond ouvert pour vider la tarièrePour de grands forages, il est utile d'utiliser une tarière à couteau débordant 19, comme montré en Figsa 6-7.
La Fig. 8 représente une construction à peu près semblable à cel- le décrite avec référence aux Figso 1 et 3, mais comportant une tarière à double couteau débordante Pour assurer un bon centrage de l'appareil, il est pourvu d'une saillie annulaire 20 s'engagent à faible jeu dans le tube 1.
Les Figso 9-la montrent les détails d'un système électro-magnéti- que de calage. Les armatures mobiles 13 se terminent par de larges sabots as- surant une grande surface de contact avec le tube la
Le calage angulaire peut aussi être obtenu par l'engagement mutuel de gorges et nervures prévues les unes sur la paroi intérieure du tube et les autres sur la carcasse du dispositif de forage. La Figo 11 montre une telle constructiono Le tube présente des rainures 21 dans lesquelles s'engagent des projections ou saillies 22 prévues sur la carcasse du dispositif. Des saillies semblables 23, 24 peuvent être prévues sur l'enveloppe du réducteur et la cu- ve de la tarière pour assurer une meilleure stabilité de l'ensemble.
Dans ce cas, la cage 6 à boutonnière 9 devient superflue, puisque les dites saillies peuvent coulisser dans les rainures 21 pendant la course de forage du dispo- sitif,
Les Figs. 12 - 13 montrent une variante comportant deux tarières, 2, 2a dont les enveloppes sont solidaires l'une de l'autre. Elles sont comman- dées par un même moteur, à l'aide d'un mécanisme appropriéo Les réactions de commande des deux tarières étant égaleset de sens contraire, elles s'annulent mutuellement, ce qui rend superflu tout calage angulaire par rapport au tube et permet d'utiliser le dispositif pour creuser des puits sans faire usage d' un tube de cuvelage, bien entendu si la nature du terrain le permet. Le puits formé.par cet appareil présente une section en forme de 8.
Les couteaux des tarières sont décalés angulairement de façon à pouvoir travailler dans le même plan sans se recontrero
Le guidage et le centrage de l'appareil dans le trou déjà foré sont assurés par des patins longitudinaux 25 qui relient l'enveloppe des tarières, à des bras 26 solidaires du chapeau de suspension du dispositif, dont ils aug- mentent ainsi la rigidité.
Les Figso 14-15 montrent une construction à trois tarières 2,2a, 2b, commandées simultanément par le moteur 3. Cette construction est semblable à celle des Figso 12-13. Deux des tarières tournent dans le même sens, la troi- sième en sens opposé.
La résultante des réactions des trois tarières provoquera donc une rotation lente de l'ensemble autour de l'axe de cet ensemble. Si le dispositif était immobilisé, letrou creusé aurait unesection en feuille de trèfle, comme l'indique la ligne en traits mixtes 27a Par suite de la rotation lente de l'ensemble, on obtiendra toutefois un trou cylindrique tel que figuré au dessina Ce dispositif convient également pour le forage de trous non cuvelés.
Lorsqu'il est utile ou nécessaire de réaliser un ameublissement su- perficiel du terrain sur la section attaquée par la tarière, l'invention prévoit que le dispositif de forage peut être muni de moyens pour effectuer cet ameublis- sement., par exemple par jets d'air et/ou jets d'eau ou d'un autre liquide à la base de la tarière. Les tubes nécessaires pour produire ces jets sont avantageu- sement disposés autour de la tarière.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et illustrés, auxquels diverses modifications peuvent être apportées sans se départir de l'esprit de l'invention.
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DEVICE FOR DRILLING WELLS IN THE SOIL
The invention relates to a device for drilling wells in the ground by means of an auger.
In known devices of this type, the auger is connected, by mechanical energy transmission members, to a control motor arranged on the surface of the solo. These transmission members are heavy and expensive, they absorb a lot of energy. energy in pure waste and only allow the transmission of a relatively small amount of useful energy. These known devices do not allow drilling of large section, as they are required more and more frequently for the construction of piles of large diameter (in particular one meter or more) and of high bearing capacity (in particular. 500 to 1000 tonnes or more) for foundations of industrial buildings or tall buildings, where high concentrated loads are present.
The present invention relates to a device for obtaining such results. According to the invention, the drilling device comprises at least one auger of any suitable type, which is directly coupled to a motor, so as to form an assembly intended to descend into the ground and which can be suspended from a machine. suitable lifting device, the motor being connected by flexible conduits to a source of working fluid arranged on the surface of the solo
The device according to the invention is therefore an autonomous device which is no longer dependent on mechanical power transmission means, which connect it to the surface.
As a result, it makes it possible to descend to a theoretically unlimited depth and to perform boreholes of much larger cross-section, its useful power being much greater than that of conventional devices. In addition, its operation is very easy and fast.
Other features and advantages of the invention will result from the description of some exemplary embodiments, which will be given below with reference to the appended schematic drawings, in which:
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Fig. 1 and 2 schematically show two different positions of a device according to the invention, working inside a casing tube;
Figo 3 is a view partially in section and on a larger scale of such a device;
Figo 4 is a sectional view taken along line IV-IV of Figo 3;
Figo 5 is a sectional view of an open auger;
Figo 6 is a sectional view of an alternative embodiment of a pit;
Figo 7 is a sectional view taken along line VII-VII of Fig. 6;
Figs. 8, 11, 12 and 14 are elevational views of four constructive variants of the device;
Figo 9 is a partial view in horizontal section of a structural form of the wedging device, along a plane which would correspond to line IX-IX of Figo 8;
Fig. 10 is a sectional view taken along line X-X of Figo 9, and Figsa 13 and 15 are plan views of the devices according to Figs 12 and 14.
In the example shown in Figsa 1-2, the device according to the invention works in a casing tube 1 which may be in one piece or formed of elements assembled as the fungage progresses. The device comprises a auger 2 which is set in rotation by a motor 3, by means of a speed reducer 4, for example geared. The motor is preferably an electric motor of the shielded type, to which the current is supplied by a flexible conductor, not shown in the drawing.
Due to the fact that the motor is fixed to the auger, it is necessary to carry out the angular setting of the frame of the motor with respect to the tube 1, because otherwise the auger would not turn. This setting must be carried out in such a way as to still allow a longitudinal displacement of the motor-auger unit relative to the tube 1, this displacement having to be at least equal to the 'drilling stroke of the auger o Such a setting can be carried out anyway appropriate.
In Figs. 1-2, these wedging means are shown schematically at 5. The engine is surmounted by a cage 6 handles with a clip 7 for the suspension cable 8 8 which is maneuvered by any lifting device. minus one buttonhole-shaped window 9, in which engages a radial projection of the wedging means 5. When the device is lowered into the tube 1, its various elements are in the position shown in Fig. 1. As of that it rests on the earth, one produces the wedging of the member 5 in relation to the tube and one starts the motor ,, so as to cause the rotation of the tool 2 which drills the ground and descends into the latter by driving the reduction gear 4, the motor 3 and the cage 6 which are integral with it.
The assembly is then in the position shown in FIG. 2, the length of the buttonhole 9 corresponding substantially to the stroke of the tool. The wedging means are then released, which can therefore descend along the buttonhole, and the device is raised to empty the auger and then start the cycle of operations again.
As shown in Figo 3, the means 5 can be electromagnets provided in the desired number, for example two, three or four, the coils 10 of which are supported by a tube end 11 slidably mounted on a central tube 12. of the cage 6. The movement of the reinforcements 13 towards the outside causes the wedging This movement can be ensured by the attraction of the reinforcements by the coils, against the action of return springs 1 -, / +., - but it is-
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It would also be possible to produce it by the springs, which would in this case be tension springs, the shift then occurring by the attraction of the armatures.
The auger shown in Fig. 3 is constituted by a tank fixed to the output shaft 15 of the reducer 4 and closed at its base by a hinged bottom 16 which is provided with a knife 17 placed next to a window 18 allowing the entry of earth into the tank. Fig. 5 shows this open bottom for emptying the auger For large boreholes, it is useful to use an overhanging knife auger 19, as shown in Figsa 6-7.
Fig. 8 shows a construction roughly similar to that described with reference to Figs. 1 and 3, but comprising an overhanging double-knife auger To ensure good centering of the apparatus, it is provided with an annular projection 20 s' engage with little play in tube 1.
Figures 9-la show details of an electro-magnetic timing system. The movable frames 13 end in large shoes ensuring a large contact surface with the tube.
The angular setting can also be obtained by the mutual engagement of grooves and ribs provided one on the inner wall of the tube and the others on the carcass of the drilling device. Fig. 11 shows such a construction. The tube has grooves 21 in which projections or projections 22 provided on the frame of the device engage. Similar projections 23, 24 may be provided on the gearbox casing and the auger tank to ensure better stability of the assembly.
In this case, the cage 6 with buttonhole 9 becomes superfluous, since said protrusions can slide in the grooves 21 during the drilling stroke of the device,
Figs. 12 - 13 show a variant comprising two augers, 2, 2a, the envelopes of which are integral with one another. They are controlled by the same motor, using an appropriate mechanism. The control reactions of the two augers being equal and in opposite directions, they cancel each other out, which makes any angular setting with respect to the tube superfluous and allows the device to be used for digging wells without using a casing tube, of course if the nature of the ground allows it. The well formed by this device has an 8-shaped section.
The auger knives are angularly offset so that they can work in the same plane without colliding.
The guiding and centering of the device in the already drilled hole are provided by longitudinal skids 25 which connect the casing of the augers to arms 26 integral with the suspension cap of the device, the rigidity of which they thus increase.
Figs 14-15 show a construction with three augers 2,2a, 2b, simultaneously controlled by motor 3. This construction is similar to that of Figs 12-13. Two of the augers turn in the same direction, the third in the opposite direction.
The result of the reactions of the three augers will therefore cause a slow rotation of the assembly around the axis of this assembly. If the device were immobilized, the hollowed-out hole would have a clover leaf section, as indicated by the dashed line 27a. Due to the slow rotation of the assembly, however, a cylindrical hole will be obtained as shown in the drawing This device is suitable also for drilling uncased holes.
When it is useful or necessary to carry out a surface loosening of the ground on the section attacked by the auger, the invention provides that the drilling device can be provided with means for effecting this loosening, for example by jets. air and / or jets of water or other liquid at the base of the auger. The tubes necessary to produce these jets are advantageously arranged around the auger.
It goes without saying that the invention is not limited to the examples described and illustrated, to which various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.