<Desc/Clms Page number 1>
OUTIL DE FORAGE.
On a déjà réalisé des foreuses permettant d'exécuter d'une manière commode des forages en terrains divers, notamment pour la pose de canalisa- tions, le forage de puits, les sondages ou autres applications du même genre-, Lorsque l'on a à traverser des terrains boulants, il est nécessaire d'intro- duire dans le trou en même temps que la foreuse ou en tous cas avant de reti- rer celle-ci, un caisson tubulaire destiné à empêcher les éboulements. Ce tu- bage, lorsqu'il n'est que provisoire, doit être ensuite retiré.
La présente invention permet notamment d'éviter la pose et l'énlè- vement d'un tubage protecteur.
Dans ce but, Belon la présente invention, la tige de la foreuse est tubulaire. La tête'active comprend deux parties :une partie fixée sur l'extrémité de la dite tige tubulaire et une partie centrale obturant l'ouver- ture du tube et pouvant en être retirée lorsque le forage est terminé de façon à pouvoir Introduire dans le tube l'objet que l'on veut mettre en place dans le forage, par exemple un puits tubulaire terminé par une crépine pour collec- ter de l'eau, une conduite de distribution ou de drainage, un pieu, une cloche ou panier de sondage pour prise d'échantillon. On peut aussi couler à travers le tube un matériau tel que du béton, et le pilonner. En un mot, on peut, avant de retirer la foreuse, exécuter tous travaux tels que ceux qui peuvent être exécutés sous la protection d'un tubage provisoire.
En particulier on peut introduire dans le tube un second outil de forage permettant d'exécuter un forage de diamètre égal ou inférieur au diamè- tre intérieur du tube et prolongeant le premier forage. Ceci pourra être uti- lisé non seulement lorsque l'on a à traverser une couche de terrains boulants avant d'arriver au terrain non boulant dans lequel doit se terminer le forage, mais aussi dans tous les cas où ce procédé permet d'atteindre plus facilement et économiquement la profondeur voulue.
<Desc/Clms Page number 2>
Un mode de réalisation particulier de l'invention permet d'exécuter d'une manière commode ce forage prolongé. Dans ce but, la partie amovible centrale de la tête active est fixée à l'extrémité de la tige d'un autre outil de forage que l'on introduit dans le tube de la première foreuse et que l'on solidarise avec celle-ci. Le premier forage terminé, il n'est pas nécessaire de retirer la partie amovible, puisque l'outil intérieur se trouve prêt à tra- vailler avec cette partie amovible qui constitue sa tête active. II suffit de désolidariser l'outil intérieur de la foreuse extérieure,celle-ci servant alors de guide et de protection à celui-là. En particulier, les deux outils peuvent être deux foreuses hélicoïdales analogues.
Selon une pratique connue, la foreuse ainsi que l'organe supportant la tête amovible (foreuse intérieure par exemple) peuvent être formés d'éléments de longueur convenable que l'on assemble les uns à la suite des autres au moyen d'un dispositif commode quelconque au fur et à mesure de l'avancement du forage.
Outre les avantages indiqués plus haut, on peut mentionner, entre autres, que l'invention permet un changement facile et rapide de la tête amo- vible centrale en cas d'usure ou d'accident, ou de changement dans la nature du terrain traversé.
La tête de la foreuse extérieure peut avoir la forme d'un plateau échancré, sur lequel on fixe par exemple des lames tranchantes ou des griffes en acier, ou tous autres éléments suivant la nature du terrain. On peut placer sur la même tête plusieurs éléments différents, par exemple un couteau et des griffes.
La tête amovible centrale peut être formée par exemple d'un c8ne portant des pointes en acier, des couteaux, des griffes, ou plusieurs de ces éléments combinés.
Suivant une variante, l'outil de forage intérieur est remplacé par un élément tubulaire lisse appliqué de façon étanche dans le tube externe au moins au voisinage de la tranche terminale du dit tube externe. La tête foreu- se est alors portée par le tube intérieur et est pourvue de dents supportées par des griffes mobiles ainsi que d'une tête rapportée présentant une pointe centrale, ces dents et cette pointe étant en matière très dure.
L'ailette hélicoïdale solidaire de la paroi externe du tube exté- rieur est de dimension réduite transversalement. Elle se termine du c8té de la tête de forage par un couteau rapporté et elle est interrompue vers l'ex- trémité supérieure du tube à quelque distance de cette tranche supérieure.
Les éléments tubulaires de forage peuvent être raccordés à d'autre s éléments identiques de prolongation.
Ces outils de forage peuvent être utilisés pour une orientation quelconque de l'axe de forage, Ils peuvent être installés sur une sorte de grue montée sur un véhicule permettant le déplacement. Il est avantageux, dans ce cas, pour soulager le palier du moteur de mise en rotation de l'outil de forage de suspendre cet outil par un point situé sous ce palier, à l'aide d'un engin de traction raccordé au crochet de soulèvement du moteur.
La grue peut être organisée pour assurer le transport de l'outil en position sensiblement horizontale et en même temps assurer le dressage de l'outil et son guidage sur le chantier de forage.
Pour les forages horizontaux, un tel outil peut être monté sur un appareil propulsé sur une voie de guidage et comportant un bâti à glissière supportant le moteur et les moyens d'entraînement du dit bâti et un palier de rotation d'extrémité pour assurer à l'outil de forage une mise en position et en direction précises,
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être ,mise en pratique.
La figure 1 représente en élévation avec coupes axiales partielles une foreuse comportant deux mèches hélicoïdales concentriques.
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 2 est un détail à plus grande échelle d'une tête de mèche': extérieure vue du dessous.
La figure 3 est un détail à grande échelle de 1'accouplement supé- rieur. '
La figure 4 est une vue du dessus du plateau d'accouplement.
La figure 5 montre avec arrachements partiels un outil de forage selon une autre forme d'exécution.
La figure 6 montre en coupe à plus grande échelle la tête de fora- ge de l'outil représenté fige 5.
La figure 7 montre la disposition de la barre support du dit outil au repos,
La figure 8 montre schématiquement la disposition de cet outil sur un véhicule dans la position de transport.
La figure 9 est une vue analogue à la figure 8, l'outil étant en position de travail.
La figure 10 montre schématiquement le mode d'utilisation de l' outil pour forage horizontal.
L'outil de forage représenté fig. l à 4 comporte une hélicoïde' extérieure 1 qui fait corps avec une âme tubulaire cylindrique 2. A la partie inférieure est fixée la tête annulaire formée d'un plateau échancré 3 portant les éléments actifs,soit un couteau 4 et une série de griffes 5 dans l'exem- ple représenté. Ces outils sont amovibles et sont insérés à force de la maniè- re connue dans des rainures du plateau 3. A la partie supérieure du tube est fixée une bride 7 portant quatre goujons d'entraînement 8 et quatre goujons filetés d'assemblage 9.
L'hélicoïde intérieure 10 s'enroule sur une tige 11 qui porte à sa partie inférieure, dans l'exemple représenté, une tête conique 12 pourvue de griffes. La tige 11 se termine à la partie supérieure par une queue hexa- gonale 13 percée de deux trous de clavetage 14.
La pièce d'accouplement représentée sur les figures 3 et 4 est constituée par un plateau circulaire 15 percé de huit trous correspondant aux huit goujons de la bride 7. Ce plateau est solidaire d'une douille 16 percée dans l'axe d'un trou hexagonal 17 dans lequel s'engage à la partie inférieure la queue 13 de la tige 11 et à la partie supérieure l'extrémité hexagonale d' un arbre moteur (non représenté). Deux trous 18 correspondant à ceux de la queue 13 permettent la fixation de la tige 11 au moyen de deux clavettes 19, Quatre écrous 20 assurent le serrage du plateau d'accouplement sur la bride 7.
On voit que le plateau d'accouplement assure la solidarisation des deux mèches.
Le moteur entraîne le plateau, et celui-ci entraîne à son tour la mèche extérieure au moyen des goujons d'entraînement 8 et la mèche centrale au moyen de sa queue hexagonale. Les deux clavettes 19 supportent la mèche centrale longitudinalement.
Lorsqu'on veut continuer le forage au moyen de la mèche centrale, il suffit de déboulonner et déclaveter le plateau et de prolonger la tige 11 par une autre tige s'emboîtant sur la queue 13. Cette tige de prolongation peut porter une hélicoïde analogue à 10 de sorte que l'on peut prolonger le forage en ajoutant des éléments successifs.
On peut aussi prévoir la prolongation de la mèche extérieure par des éléments successifs. Dans ce cas, la bride 7 est amovible. Cette bride enlevée, le tube de l'élément de prolongation s'emboîte extérieurement à 1' extrémité supérieure du tube 2, et l'entraîne en rotation au moyen d'un dis- positif convenable quelconque.
<Desc/Clms Page number 4>
Si le plateau 3 de la tête extérieure est également amovible, et s'emboîte à l'extrémité inférieure du tube 2 de la même fagon que celui-ci s'emboîte dans l'élément de prolongation, l'élément 1,2 peut être semblable aux éléments de prolongation. Il en est de même pour les mèches intérieures si la tête 12 est amovible.
La rotation et l'avancement des mèches hélicoïdales peuvent être obtenus par tout moyen connu..
Dans le cas d'un forage vertical, on utilise par exemple un moteur à air comprimé, ou électrique, ou à explosion, supporté par un trépied, une bigue ou tout autre engin, et accouplé à la mèche au moyen d'un dispositif quelconque convenable. L'avancement a lieu sous Inaction du poids et peut être aidé au moyen d'un treuil, d'un palan ou d'un levier par exemple. Dans le cas d'un terrain moue l'avancement doit être quelquefois retardé pour évi- ter une surcharge du moteur.
Dans le cas d'un forage horizontal ou incliné, le mateur peut être par exemple supporté par un chariot coulissant sur un dispositif de glissière fixé au sol, et l'avancement aidé ou retardé par exemple au moyen d'un levier prenant appui sur cette glissière.
Généralement, on exécute un trou préparatoire de un mètre de lon- gueur par exemple et du diamètre de la mèche de façon à guider celle-ci au départ. Il est quelquefois nécessaire, dans le cas des forages obliques ou horizontaux,de guider la mèche au fur et à mesure de l'avancement pour évi- ter une déviation du forage. Ce guidage peut être obtenu par exemple au moyen d'un avant-trou pratiqué en avant du forage par une tige pilote.
L'outil de forage représenté fig. 5 et 6 comporte un corps cylin- drique extérieur 21 pourvu sur sa surface externe d'un filet hélicoïdal 22 de dimension transversale relativement réduite. L'extrémité 23 inférieure de:ce filet est pourvue d'un couteau rapporté 24 en matière dure.
La tranche inférieure du tube 21 est pourvue d'un manchon 25 en matière dure dont la partie inférieure recouvre l'épaisseur du tube 21 et pré- sente un contour apparent tronconique 26.
Dans le tube 21 est inséré un tube intérieur 27 passant avec un faible jeu dans la garniture 25 et dans lequel est rapportée, au voisinage de son extrémité, une tête de forage 28 convenablement reliée angulairement et longitudinalement au tube 27. Cette tête 28 présente une surface conique 29 que l'on situe dans le prolongement de la surface 26. On fixe sur la dite surface des dents de forage 30 en acier dur et rapportées, ainsi qu'une poin- te de forage 31 en matière analogue.
Les parties supérieures du tube 21 et du tube 27 sont munies de dispositifs de raccordement, des tubes susceptibles de former des allonges, ces raccordements étant effectués de façon à solidariser les éléments homolo- gues en rotation et longitudinalement, sans pour cela interdire l'enlèvement du tube intérieur qui permet de laisser en place dans le forage le tube exté- rieur.
Le faible jeu laissé entre le tube 27 et la garniture 25 permet d'assurer l'étanchéité nécessaire pendant les travaux de forage pour éviter toute introduction de matière qui risquerait de bloquer la tête, empêchant ainsi son retrait.
Pour faciliter le raccordement avec les allonges, le filet de vis 22 est interrompu à faible distance de la tranche supérieure du tube externe.
Les fige 7 à 10 représentent des dispositifs d'entraînement et de mise en place permettant l'utilisation des outils décrits précédemment.
Pour soulager le palier 32 du moteur d'entraînement 33 de. l'outil de forage lors des manipulations de ce dernier, il est indiqué de serrer la partie supérieure de l'outil dans un manchon 34 relié par une barre de trac- tion 35 à l'attache 36 de suspension du moteur 33 au crochet de levage 37.
<Desc/Clms Page number 5>
En effet l'utilisation d'un tel outil peut être envisagée de fa- çon pratique en suspendant le moteur 33 à une flèche de grue ou sur une glis- sière verticale basculante montée sur un véhicule 38.
Dans le cas de la glissière, cette dernière est articulée pour pouvoir occuper une position sensiblement horizontale de transport. La glissiè- re 39 est attelée par sa partie inférieure à un câble 40 dont le point d'atta- che est situe sous l'articulation 41.' Ce câbla est enroulé sur un treuil 42 posé sur le plateau du véhicule 38 après passage sur une roue de renvoi 43 si- tuée au voisinage d'un essieu. Le treuil 42 est mis en action par un moteur de levage 44 et l'on peut ainsi amener la glissière 39 en position verticale.
Dans cette position des contreforts 35 permettent de trianguler la glissière 39 de façon rigide.
Un tel dispositif de forage permet d'obtenir, au fur et à mesure de l'avancement) la remontée des matériaux qui sont en contact avec la partie extérieure. Le trou foré se trouve agrandi par rapport au diamètre du tube extérieur et il est po-ssible, dans bien des cas, en faisant tourner l'outil de forage à l'envers, une fois le forage effectué, d'envoyer à sa périphérie du sable pour effectuer un gravillonnage autour des tubes de recherche de ni- veau d'eau.
Un tel appareil de forage est d'une application très pratique car il permet non seulement de traverser des terrains boulants mais il peut également traverser des argiles compactes ou des schistes en formation.
En conséquence, il assure de lui-même une étanchéité absolue pour la traversée de nappes d'eau et la prise d'échantillons à sec du sous-sol résistant.
Les forages effectués permettent également de préparer le terrain pour la mise en place de pieux en ciment. Il suffit d'introduire dans l'inté- rieur du tube externe, après forage et retrait de l'outil intérieur, des élé- ments tubulaires en fibro-ciment ou en métal dans lesquels on peut battre le ' béton constituant le pieu, ce battage n'étant fait qu'après retrait du tube à vis externe,. Au fur et à mesure du battage, le tube nlétallique est retiré ou plus simplement on laisse exploser le tube en fibro-ciment.
Ceci permet d'éviter l'utilisation des moyens de levage très puissants nécessaires à l'ar- rachement hors du sol d'un tube métallique au fur et à mesure du battage du ciment;
Ces dispositifs à outil intérieur peuvent également têtre utilisés pour l'exécution de forages très obliques ou même horizontaux. Dans ce cas, l'outil de forage 21 par exemple est guidé par une lunette 46 montée sur une voie de coulissement 47. L'outil 21 est accouplé à un variateur de vitesse 48 disposé sur un bâti 49 et entraîné par une transmission 50 avec interposi- tion d'un limiteur de couple 51 entre la transmission 50 et le moteur 52.
Le bâtii glissant 49 est susceptible de recevoir un mouvement d'avance grâce à l'engrènement d'un pignon 53 d'avance dans une crémaillère 54 simple ou multi- ple, parallèle à la voie 47. Ce pignon peut être mû par renvoi d'angle à l'ai- de d'un volant de manoeuvre 45 ou par tout autre moyen mécanique. Toute la partie motrice placée sur la glissière 49 est de préférence recouverte par un capotage étanche, Le moteur 52 peut être électrique, à fluide comprimé ou ther- mique. Il est avantageux de contrôler la puissance fournie par le moteur et de régler en même''temps le taux de réduction du variateur de vitesse 48.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'ê- tre décrits.