<Desc/Clms Page number 1>
PERFORATRICE ROTATIVE.
Les perforatrices à colonne et à commande mécanique de l'avance, connues à ce jour,présentent l'inconvénient qu'un seul et même fleuret ne permet que le forage de trous jusqu'à une profondeur limitée, laquelle est dé- terminée par la course de la tige filetée d'avancement, course qui est géné- ralement de 0,75 à 1,00 m.'
Afin de pouvoir forer des trous d'une profondeur dépassant celle indiquée ci-dessus, on serait obligé de prévoir un jeu de fleurets de lon- gueurs échelonnées d'environ 70 à 80 cm et, après avoir foré un trou, rame- ner la tige filetée en-arrière de toute sa longueur, libérer le fleuret de' la tête d'accouplement ou mandrin de Ia perforatrice, écarter cette dernière, retirer le fleuret précédemment employé,
insérer un fleuret plus long dans le trou de forage, remettre la perforatrice à sa place précédente, insérer le bout d'emmanchement du fleuret dans la tête d'accouplement et reprendre l'o- pération de forage. Cette manipulation doit ensuite se répéter plusieurs fois, suivant la profondeur de forage voulue.
Par conséquent les constructeurs de perforatrice se sont efforcés d'éliminer ou, tout au moins, de réduire ces pertes de temps dans les opéra- tions de forage. On a déjà suggéré, et même essayé d'introduire dans la prati- que, une construction dans laquelle la tige de forage est creuse de façon qu' un fleuret de la.longueur requise puisse la traverser, la tête.d'accouplement étant munie de verrous ou autres organes convenables formant mandrin, pour permettre de' serrer le fleuret sur sa périphérie en un point approprié quelcon- que.
Après avoir foré un trou d'une profondeur déterminée par l'avance de la tige filetée de forage, l'opérateur desserrait le mandrin à la main, lui imprimait un mouvement vers l'arrière, amenait la tige filetée à sa position postérieure, resserrait le mandrin à la main et poursuivrait l'opération de
<Desc/Clms Page number 2>
forage. Cette manipulation devrait être répétée plusieurs fois suivant la pro- fondeur requise.
Cette construction présentait l'inconvénient que, lors de son mouvement en arrière, la tige filetée entraînait aisément le fleuret dans la même direction par simple contact frictionnel, de sorte que, pendant l'o- pération de forage, la perforatrice tournait à vide pendant une partie de l'avance de la tige filetée. Pour éviter cet inconvénient, il était nécessai- re de maintenir le fleuret à la main pendant le retour de la tige filetée, ce qui donnait lieu à des accidents.
Un défaut très important de telles perforatrices réside dans le fait que 50 à 70% du temps de fonctionnement sont gaspillés par suite du mou- vement à vide de la tige filetée et en raison des desserrages et resserrages répétés du mandrin-,
La présente invention a pour objet d'établir une construction de perforatrice dans laquelle toutes les opérations qui se présentent au cours du travail sont effectuées automatiquement par le mécanisme même de la machi- ne, la tige filetée demeurant constamment en prise et effectuant un mouvement d'avance permanent pendant toute la période de forage et suivant toute la lon- gueur du fleuret, la longueur de ce dernier n'étant limitée que par sa résis- tance mécanique;
, de sorte qu'il est désormais possible de forer à l'aide de tels fleurets d'une façon ininterrompue jusqu'à des profondeurs atteignant 10 m. et même davantage, de manière à satisfaire complètement aux exigences actuelles de la technique du forage et de l'abattage à l'explosif dans les mines et carrières.
Ce résultat est obtenu par le fait que la perforatrice est munie de deux tiges filetées de forage, se déplaçant axialement dans des directions opposées, chacune des tiges filetées entraînant le fleuret lorsqu'elle effec- tue un mouvement vers l'avant, la commande du fleuret étant assurée par les deux tiges à tour de rôle. Les deux tiges sont creuses de sorte qu'elles peu- vent être traversées par un fleuret de toute longueur appropriée.
Un-autre objet de la présente invention réside dans la, disposi- tion des mandrins porte-outils des tiges filetées d'avancement, ces mandrins serrant et desserrant le fleuret alternativement sous l'action de butées ap- propriées.
Finalement, une autre caractéristique de l'objet de la présente invention réside dans un dispositif permettant d'inverser la direction-du mouvement axial d fleuret, sans modifier en même temps le sens de rotation des tiges filetées.
La Fig. 1 représente schématiquement un-mode d'exécution d'une perforatrice établie conformément à la présente invention.
Cette perforatrice comporte deux tiges filetées d'avancement, c'est-à-dire, une tige arrière 1 et une tige avant 3. Chacune de ces tiges est munie à son extrémité antérieure d'un mandrin 2. Les deux tiges d'avan- cement sont creuses. Le creux de la tige arrière 1 présente un diamètre tel qu'il permet uniquement le passage du fleuret 64, lequel porte à son extrémi- té avant le taillant 65, tandis que le creux de la tige avant 3 présente un diamètre permettant à la tige arrière 1 d'y pénétrer, son extrémité antérieu- re la première.
Chacune des tiges d'avancement porte sur sa surface extérieure un filet, gauche par exemple les deux filets ayant le même pas ; ces tiges sont en outre munies de gorges longitudinales 5. Ces filets et ces gorges sont prévus pour imprimer aux tiges filetées un mouvement de rotation et un mouve- ment de translation longitudinal, comme il sera décrit ci-après.
Chaque tige filetée porte un pignon de commande 8, ce pignon étant supporté dans un manchon-coussinet prévu dans le bâti de la perforatrice. Le pignon de commande 8 est muni, à l'intérieur de son moyeu, de deux mentonnets 67 (voir Fig. 3), qui pénètrent dans les dites rainures 5. Le pignon 8 est en-
<Desc/Clms Page number 3>
traîne en permanence par le moteur de la perforatrice, avec un nombre de tours constant, dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire, de gauche à droite, lorsqu'on regarde suivant la direction de l'avancement.
De plus, chacune des deux tiges d'avancement porte un pignon de chariotage 10, ce pignon étant supporte dans le manchon-coussinet 12 du palier longitudinal 11 prévu dans le bâti de la perforatrice. Le moyeu du pignon de chariotage 10 est établi sous la forme d'un écrou dont le filet correspond à celui de la tige d'avancement, ce pignon étant entraîné par l'intermédiaire d'un pignon 15, monté fou sur un arbre 14, et à l'aide d'un embrayage 16 du dit arbre 14 et d'un pignon 13, cela avec un nombre de tours double de celle de la tige d'avancement, et dans un sens opposé au sens de rotation dè celle- ci.
Dans les cas exceptionnels où le forage doit s'effectuer avec des taillants 65 coupant à gauche, les tiges d'avancement auront un filet à droi- te et leur rotation se fera à l'encontre des aiguilles d'une montre.
Vu la différence entre la vitesse de rotation des tiges d'avance- ment 1 et 3, d'une part, et de leurs pignons de chariotage respectifs 10, d' autre part les tiges seront entraînées vers l'avant. Le manchon d'embrayage à griffes 16 est monté de façon à pouvoir coulisser sur l'extrémité cannelée de l'arbre 14. Lorsque le manchon d'embrayage est mis hors de prise d'avec le pignon 15 et mis en prise avec la griffe 17, réunie rigidement au bâti de la perforatrice, l'arbre 14 et le pignon de chariotage 10 se trouvent verrouillés.
Comme les tiges d'avancement tournent constamment dans le sens des aiguilles d'une montre, l'arrêt du pignon 10 a pour effet un chariotage de la tige fi- letée correspondante d'avant en arrière. Lors de ce mouvement, le pignon 15 sera entraîné librement par le moteur autour de l'arbre 14.
Comme le nombre de tours-minute du pignon de chariotage 10 est double de celui de la tige d'avancement, la vitesse du mouvement de chario- tage de cette tige sera la même vers l'avant et vers l'arrière. Les deux ti- ges 1 et 3 sont munies du mécanisme de commande décrit ci-dessuso Le renver- sement des manchons, d'embrayage 16 est effectué par exemple à l'aide de mé- canismes à ressorts accumulateurs, contrôlés par des butées, et qui seront décrits ci-après. Les deux mécanismes à ressorts accumulateurs sont mis au point de telle façon que les deux tiges d'avancement se déplacement axialement en sens opposés, c'est-à-dire que, lorsque la tige 1 se déplace vers l'a- vant, la tige 3 se déplace vers l'arrière, et vice versa.
Le renversement du sens du mouvement des tiges, c'est-à-dire, le renver.sement des manchons d'em- brayage 16 s'effectue simultanément.
La description ci-après concerne un mécanisme de commande à res- sorts accumulateurs de la tige d'avancement 1 par exemple, cette tige présen- tant à son extrémité postérieure une bride 6 qui, pendant le déplacement axial de cette tige, est en contact avec les butées de fin de course 25 et 27.
Ces butées sont réunies l'une à l'autre par une tringle 26 pouvant coulisser dans des guidages 59. Dans le mécanisme à ressort accumulateur, le corps 30 est réuni à la barre de connexion 26 par l'intermédiaire d'une tige 29 et d' une bague 28. Le dessin annexé représente le moment où la tige 1, lors de son mouvement vers l'arrière, vient justement heurter la butée arrière 25 par sa bride 6.
Par suite de la continuation de ce mouvement vers l'arrière, la tringle de connexion 26, étant entraînée vers l'arrière, entraîne à son tour le corps 30. Afin de faciliter la compréhension et la représentation graphi- que, le dessin ne comprend pas le dispositif de guidage qui permet d'empêcher le corps 30 d'effectuer tout autre mouvement qu'une translation vers l'avant et vers l'arrière ces derniers mouvements s'opérant parallèlement par rapport à l'axe de la tige 1.
Le corps mobile 30 met sous tension les ressorts 31,32. Toutefpis, le cadre du système de commande à ressorts accumulateurs ne peut pas être en- traîné par le corps 30, étant retenu par le verrou-34. Le corps 30 àbaisse le levier de ce verrou au moyen de son bord oblique et en agissant par l'inter-
<Desc/Clms Page number 4>
médiaire d'un galet 36, de sorte que, juste avant que le corps 30 n'achève sa course, le verrou 34 libère le cadre 33 lequel est ensuite rappelé par le ressort tendu 31, de telle sorte que le manchon d'embrayage 16 est ren- versé par l'action de la tringle 38 montée dans le guidage 39 et sous l'in- tervention de la bague de commande 40, ce qui a pour effet d'arrêter le mou- vement en arrière de la.tige d'avancement 1 et d'imprimer à celle-ci un mouvement en avant.
Simultanément, le verrou 35 s'engage derrière l'arête du cadre 33,. soit par le fait que le cliquet du verrou est d'un poids plus éle= vé que le bras de celui-ci portant le galet, soit sous l'action d'un ressort approprié, après quoi le système à ressorts accumulateurs, ainsi que les bu- tées sont prêts à limiter le mouvement en avant de la tige 1 et à enclencher son mouvement vers l'arrière.
Le système à ressorts accumulateurs de la tige filetée 3 fonc- tionne de la même façon. On pourrait tout aussi bien prévoir un seul système à ressorts accumulateurs, destiné à renverser simultanément l'embrayage des deux tiges, mais dans un sens opposé pour chacune de celles-ci, c'est-à-dire' que, lorsque le manchon d'embrayage d'une des tiges serait mis en prise avec le pignon 15, l'autre manchon d'embrayage serait mis en prise avec la griffe fixe 17, et'vice versa.
La construction des mandrins sensiblement identiques 2 est repré- sentée dans la Fig. 5, laquelle est une vue en coupe prise perpendiculaire- ment par rapport à l'axe de la tige filetée, ainsi que dans la Fig. 6, qui est une coupe suivant la ligne C-C de la Fig. 5.
Dans le creux prévu à l'intérieur du corps du mandrin 2 est pra- tiquée une dépouille dont le diamètre va en diminuant progressivement vers l'arrière. Cette dépouille reçoit les billes 70. Ces dernières sont suppor- tées par la cage 71.
Les dimensions de la dépouille 69 et des billes 70 sont telles que, lorsque les billes sont disposées au plus grand diamètre de cette dépouille, le .fleuret 64, lequel présente une section en losange par exemple peut être introduit librement entre ces billes, comme indiqué en pointillé dans la Fig.
5. Lorsqu'on déplace les billes ensemble avec le fleuret vers un point de la dépouille où celle-ci présente un plus petit diamètre, il en résulte un ser- rage très intense de ce fleuret par les billes.
Lorsque les billes se trouvent dans la section de plus grand dia- mètre de la dépouille, une butée 72 vient s'engager tout juste derrière la ca- ge 71, cette butée étant fixée à un ressort plat 73, dont l'extrémité posté- rieure est maintenue fermement par fixation ou insertion dans le corps du mandrin 2. Le ressort 73 tend à soulever la butée 72 pour l'amener dans la po- sition montrée en pointillé, mais est maintenu lui-même abaissé par un étrier 74 prenant appui contre le manchon coulissant 18.
Lorsque le manchon 18 est déplacé vers la droite de la distance "H" de façon que le plan de section "a" se trouve au-dessus du dit étrier 74, mais seulement à ce moment, ce dernier se trouve soulevé par l'action du ressort 73 est amené à pénétrer dans une rainure 75 prévue à l'intérieur de ce manchon (cet étrier occupant alors la position indiquée en pointillé); en même temps, le ressort 73 soulève la butée 72, de telle manière que cette dernière libère complètement la cage ensemble avec les billes, lesquelles sont ainsi en mesure de se déplacer jusqu'à une position correspondant à un moindre diamètre de la dépouille.
Trois ou quatre butées 72 sont prévues symétriquement sur la cir- conférence du corps 2 de façon que le manchon 71 soit supporté par ces butées sur la totalité de son pourtour et qu'il soit empêché de se coincer.
Le manchon 18 effectue les déplacements suivants au cours du fonc- tionnement de la perforatrice.
Aussitôt que la bride 6 de la tige filetée d'avancement 1 (voir Fig. 1) atteint la butée 25 au cours de son mouvement de recul, l'extrémité arrière du manchon 18 - lequel occupe une position médiane sur le mandrin 2,
<Desc/Clms Page number 5>
c'est-à-dire, celle dans laquelle le plan de section "b" passe par l'étrier 74, comme montré dans la Fig. 6- entre en contact avec le manchon 20 réuni rigidement au bâti de la perforatrice.
Le mouvement de recul se poursuivant, avec, comme résultat, une mise sous tension du système à ressorts accumula- teurs de la tige filetée 1 et un renversement du manchon d'embrayage 16 de cette tige, le manchon 18 est déplacé de telle manière que le plan de sec- tion, "a" est amené à une position dans laquelle il passe par l'étrier 74, le- quel est soulevé par la poussée du ressort 73, ce dernier soulevant en outre la butée 72. La longueur de la course du système à ressorts accumulateurs et du manchon d'embrayage 16 est égale à la distance "H", le manchon 18 devant être déplacé de cette même distance.
A ce moment, le manchon d'embrayage 16 imprime un mouvement d'avance à la tige filetée 1, les billes 70 roulent sur la surface du fleuret 64 et sont amenées à la position de plus petit diamètre de la dépouille 69, de façon à serrer étroitement'le fleuret 64 et à 1'en- traîner en avant avec la tige filetée 1. Plus la résistance opposée par les roches à perforer à l'avance du fleuret sera élevée, et plus grande sera la force avec laquelle ce fleuret sera serré par les billes. Lorsque au cours de son avance, la tige 1 est amenée à entrer en contaet par sa bride 6 avec la butée 27, l'extrémité avant du manchon 18 s'approche jusqu'à la distance H de la face antérieure 19 de la cavité de la tige filetée 3, laquelle effectue à ce même moment un mouvement de recul.
Pendant que la butée 27 est soumise à la pression de la part de la bride 6 et qu'elle met sous tension le sys- tème à ressorts accumulateurs de la tige 1 et assure le renversement de ce- lui-ci, cette dernière tige effectue une nouvelle avance, de la distance H de telle sorte que le dit manchon 18 est à nouveau refoulé de façon que sa face oblique vienne se placer dans le plan de section "b" et occupe une position au-dessus de l'étrier 74, lequel est abaissé par cette face oblique, mettant ainsi sous tension le ressort 73. La butée 72 prend appui sur la cage 71 ce qui augmente encore la tension du ressort 73.
Au moment où le manchon d'em- brayage 16 imprime un mouvement de recul à la tige 1, de façon que le fleuret 64 refoule les billes 70 vers une position avancée qui correspond à un plus grand diamètre de la dépouille 69 la butée 72 s'engage derrière le manchon 71, empêchant ainsi les billes 70 de retourner en arrière. Ensuite, la tige
1 se déplace à nouveau vers l'arrière, cependant que les billes roulent li- brement sur la surface du fleuret 64 et que l'ensemble constitué par la cage 71 et les billes 70 tourne librement dans l'intérieur de la dépouille 69.
A l'intérieur du mandrin 2, se trouve une autre butée 76 laquelle agit uniquement lors du retrait du fleuret 64 du trou de forage, comme il se- ra décrit plus loin. Lors de l'opération de forage, lorsque le fleuret est entraîné en avant par la machine, la butée 76 demeure'constamment dans une po- sition relevée.
La tige d'avancement antérieure 3 est établie sensiblement de la même façon que la tige d'avancement postérieure 1 et met sons système à res- sorts accumulateurs sous tension en vue de son fonctionnement par le fait que la bride 7 vient heurter les butées 43 et 44 respectivement, lesquelles sont reliées entre elles par une tringle 41 supportée dans un guidage 42, tan- dis que le renversement du mandrin 2 s'opère par le fait que celui-ci vient buter contre- la-bague d'arrêt 22 ou 23.
Lorsque le fleuret 64 effectue un mouvement vers l'avant, les ti- ges filetées d'avancement 1 et 3 se déplacent dans la direction opposée. Lors- que les mandrins 2 se déplacent vers l'avant, ils serrent étroitement le fleu- ret 64,tandis qu'ils libèrent celui-ci lors de leur mouvement vers l'arrière.
On obtient ainsi une avance pratiquement continue du fleuret.
En amenant le levier dans la position montrée en pointillé dans la Figo 1, on détermine le retrait du fleuret du trou de forage. Les mouve- ments rectilignes et rotatifs des tiges d'avancement 1 et 3 ne subissent au- cune modification de ce fait, sauf qu'un seul des mandrins de serrage 2 sai- sit le fleuret 64 lors de son mouvement en avant, pour le libérer lors de son mouvement en arrière. On peut ainsi réaliser un mouvement de recul pratiquement
<Desc/Clms Page number 6>
continu du fleuret 64.
En renversant le levier 56 de façon à l'amener à la position in- diquée en pointillé, on fait en sorte que les butées 22 et 23 reliées entre elles par une tringle 37 supportée dans le guidage 63, se trouvent ramenées en arrière d'une distance H. En même temps, les guidages 59 prévus à l'inté- rieur des supports 60 sont déplacés angulairement sous l'action d'une liaison flexible 58 et du levier 68 réuni au dit guidage 59, de telle sorte que la barra de connexion 26 se voit imprimer un déplacement angulaire de 90 (voir également la Fig. 2).
Ainsi les butées 61 et 62 viennent se placer sur le trajet de la bride 6, au lieu des butées précédentes 25 et 27. La forme du système de butées est montrée dans la Fig. 4 où l'on peut voir que la butée 25 est constituée par une plaque en forme de segment prévue sur une barre 26 de sec- tion carrée, l'élément de butée 61 s'étendant ' partir de la butée 25 et pré- sentant la forme d'une plaque rectangulaire. L'écartement entre les plans ac- tifs des organes de butée 25 et 61 est égale à la distance H. L'organe de bu- tée 62 en forme de segment et l'organe de butée 27 en forme de plaque carrée présentent un contour identique à celui des organes de butée 25, 61 mais sont décalés respectivement d'un angle de 90 par rapport à ces derniers.
Par suite de cette disposition, le mouvement de renversement des manchons 18 se trouve modifié de telle manière que, à la fin du mouvement de recul de la tige filetée le plan de.section "b" vient coïncider avec l'étrier 74 et le plan de section "e" avec l'étrier 78; à la fin de la course en avant de la tige filetée, la section transversale "c" vient coïncider avec l'étrier 74, et le plan de section "f" avec l'étrier 78. L'organe de butée 72 est cons- tamment abaissé et, lors de la course en avant, l'organe de butée 76 s'engage entre deux billes adjacentes 70 empêchant ainsi la rotation libre de celles- ci et entraînant le fleuret vers l'arrière par contact frictionnel.
Lorsque la tige filetée se déplace vers l'avant, l'organe de butée 76 se dégage d' entre les billes 70, et ces dernières peuvent tourner librement, solidaire- ment avec la cage 70, à l'intérieur de la dépouille 69, libérant ainsi le fleu- ret 64.
Les systèmes à ressorts accumulateurs et la disposition des butées ne sont représentés que d'une façon schématique dans les dessins annexés et peuvent être de toute autre conception appropriée connue.
La construction décrite ci-dessus permet un fonctionnement com- plètement automatique de la perforatrice, de sorte que le rôle du préposé à celle-ci se bornera à la mise en place convenable de la machine, à la mise en marche du moteur à l'aide d'un dispositif de démarrage approprié, et une fois l'opération de forage terminée, au transfert de la perforatrice vers le nou- veau poste de forage.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.