<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à des perfectionnements appor- tés aux sondeuses par percussion au câble et se rapporte particulièrement à un nouvel appareil de battage destiné à imprimer un mouvement vertical de va-et-vient aux outils suspendus aux câbles dans les sondeuses pour puits et trous de mines, et analogues.
Pour assurer le fonctionnement le plus efficace d'un sondeuse par percussion au câble, il est essentiel qu'en dépit des conditions très variables d'un cycle à un autre,le mécanisme de battage ne soit jamais en retard, ni tablement en avance, par rapport à la chute normale, par gravité, des outils.
Un retard du mécanisme de battage agirait à l'encontre de l'ac- célération des outils due à la pesanteur réduisant ainsi la vitesse de ceux-ci et, par conséquente leur inertie et donc aussi leur impact sur le fond du trou de sondageo Une avance appréciable du dispositif de battage par rapport à la chute naturelle aurait de nombreux effets défavorables , à savoir(1) un mou dans le câble qui lorsqu'il est prononcé peut provo- quer un entortillement; (2) amorçage prématuré de la course de retour ce qui (lorsque l'avance est prononcée) agirait à l'encontre de l'accélération des outils due à la gravité, réduisant ainsi l'impact de ces outils (comme on l'a déjà exposé à propos du retard);
et (3) un effet combiné dû à un mou dans le câble et un rappel prématuré (même lorsque celui-ci n'est pas prononce soit une secousse brutale imprimée au câble, ce qui a pour ré- sultat de communiquer un choc au mécanisme et au câbleo
Il n'existe aucun moyen connu pour régler les dispositifsde bat- tage mécaniques connus à ce jour, de façon à éviter à la fois ce retard et cette avance, inconvénients qui se manifestent souvent alternativement dans une même machine et sur un même sondage. Ceci est également vrai pour les machines à vapeur, pneumatiques ou hydrauliquesconnues à ce jour, qui com- portent des systèmes à cylindre et à piston pour effectuer le battage.
Partant de ce qui précède, la présente invention a principale,- ment pour objet d'éliminer à la fois ce retard et cette avance ou, en d'au- tres termes, d'établir une méthode de sondage à synchronisation automati- queo
Un autre objet de l'invention consiste à accélérer le cycle de sondage par percussion au câble;
, sans qu'il en résulte des effets préjudi- ciableso
La nature de la course du trépan au câble est d'importance pri- mordialeo Tout écart de la direction de chute des outils par rapport à une droite exacte a pour effet de réduire la force de pénétration de ceux- ci à un degré surprenanto Par suite, un des objectifs de l'invention con- siste à assurer un fonctionnement régulier capable d'assurer la stabili- té des outils au cours de leur chuteo
L'invention a en outre pour objet de faire en sorte que le même mécanisme qui sert à atteindre les objectifs indiqués plus haut puisse éga- lement servir à débiter automatiquement une quantité de câble suffisante pour que l'outil de sondage puisse suivre l'avancement du trou en cours de forage chaque fois quep par suite de l'approfondissement du trou,
le tré- pan ne parvient pas à frapper le fond du trou avec une force suffisante pour un forage efficace.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir, dans le systè- me de dévidage automatique de câble mentionné dans le paragraphe précé- dent, un système réglable destiné à régler la longueur maximum de câble dé- bitée pour chaque course du trépande façon à contrôler ainsi la phase de forage effective de la course de frappe du trépan, afin d'empêcher une trop grande avance du trépan dans des couches terrestres relativement mol- les, faute de quoi le trépan pourrait coller dans le trou où la boue pré- sente dans ce dernier pourrait être empêchée d'effectuer les remous ap- propriés, favorables aux libres déplacements du trépan dans celle-ci.
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention vise à établir une sondeuse à percussion au câble comportant un système de battage agissant sur le câble et desti- né à imprimer un mouvement vertical de va-et-vient à un trépan à percussion suspendu à un câble, caractérisée par un système actionné par un fluide sous pression et relié au dispositif de battage en vue de produire le sou- lèvement du trépan; par un dispositif de dévidage de câble actionné par force motrice et relié par une liaison de commande au treuil du câble, de façon à produire la rotation de ce treuil dans le sens du dévidage du câble qu'il porte;
et, par un dispositif qui, sous l'effet d'un état de contre- pression anormalement élevé dans le système actionné par fluide sous pres- sion -contre-pression due au fait que le trépan continue à tomber après que le moteur a été renversé en vue de relever ce trépan-.. est influencé de fa- çon à fournir de l'énergie motrice au dispositif de dévidage de câble ac- tionné par énergie motrice.
La présente invention vise en outre à établir une sondeuse par percussion au câble comportant un système de battage agissant sur le cable et destiné à imprimer un mouvement vertical de va-et-vient à un trépan à percussion suspendu à un câble, caractérisée par : un groupe cylindre - piston actionné par fluide sous pression ; parun dispositif pour relier le groupe cylindre - piston au dispositif agissant sur le câble , en vue de relever le trépan ; un conduit sous pression venant d'une source de pression pour le fluide; et, par au moins un conduit d'évacuation ; un con- duit allant au côté "relèvement du trépan" du groupe cylindre - piston;
par une soupape d'inversion réunissant ces conduits et comportant deux po- sitions, dans l'une desquelles elle met en communication le conduit sous pression avec le conduit allant au côté "relèvement du trépan" du groupe cylindre - piston ; par un treuil pour le câble de trépan; par un moteur à fluide sous pression destiné à actionner ce treuil dans le sens du dévida- ge du câble; par un conduit sous pression allant à ce moteur;
par une sou- pape de dévidage de câble influencée par la pression et reliée au circuit de pression destiné au groupe cylindre - piston, cette soupape étant réglée en vue de faire passer du fluide sous pression du circuit de pression sus- dit vers le conduit sous pression allant au moteur, chaque fois que la pres- sion dans ce circuit dépasse la pression de service normale correspondant à la remontée du trépan,
de telle sorte que le fluide ainsi admis au moteur en raison de l'excès de pression dans le circuit de pression produit le fonctionnement du moteur de façon à actionner le treuil dans le sens du dé- vidage du câble
La présente invention vise en outre à établir une sondeuse par percussion au câble comprenant un dispositif de battage agissant sur un câble et appelé à imprimer un mouvement vertical de va-et-vient à un tré- pan à percussion suspendu à un câble, caractérisées par un système cylin- dre - piston à simple effet, actionné par un fluide moteur; par un conduit reliant une source de fluide sous pression à une chambre collectrice, de telle sorte que la source de fluide sous pression peut aspirer du fluide hydraulique à partir de cette chambre ;
par des moyens mettant en communi- cation le système cylindre - piston au dispositif agissantsur le câble , en vue du relèvement du trépan; par un conduit sous pression venant d'une source de pression; par au moins un conduit d'évacuation allant à la cham- bre collectrice; par un conduit allant au côté "actionnement" du système cylindre - piston ; par une soupape d'inversion reliant les conduits de pression, d'évacuation et du système cylindre - piston, et comportant deux positions, à savoir, (1) une position dans laquelle la soupape réunit le conduit sous pression au conduit du système cylindre - piston, et (2) une position dans laquelle elle met en communication à la fois le conduit sous pression et le conduit du groupe cylindre - piston avec le conduit d'éva- cuation;
par une liaison de commande prévue entre un dispositif palpeur et la soupape d'inversion, en vue de la mise en position de la soupape d'inversion conformément à la mise en position du dispositif palpeur ; un dispositif de liaison d'actionnement prévu entre le groupe cylindre -
<Desc/Clms Page number 3>
piston et le dispositif palpeur9 de telle façon quepeu avant la fin de la chute du trépanle système cylindre - piston met en position le dis- positif palpeur de façon à amener la soupape d'inversion dans sa position mentionnée en premier lieu et que,peu avant la fin de la source ascen- dante, du trépan le système cylindre - piston met en position le disposi- tif palpeur de façon que celui-ci amène la soupape d'inversion dans sa position mentionnée en deuxième lieu;
et, par un dispositif à retardement interposé dans le susdit système de liaison de commandeen vue de contrô- ler la rapidité avec laquelle la soupape d'inversion obéit à une au moins des mises en position du dispositif palpeur précité.
D'autres particularités ressortiront de la description ci-après, considérée en regard des dessins annexés9 qui représentent un mode de réa- lisation préféré de la présente invention étant entendu que cette derniè- re n'est pas limitée à la construction particulière représentée.
Dans ces dessins, où les mêmes chiffres de référence désignent des éléments analogues dans les différentes figures.-
La figure 1 est une vue en perspective d'une installation de sondage comportant les caractéristiques de la présente invention.
La figure 2 est une vue partielle en plan de l'installation pour le forage de puits représentée dans la figure 19 certaines parties étant montrées en coupeo
La figure 3 est une vue fragmentaire d'élévation latérale de l'installation le dispositif de battage étant représenté en coupeo.
La figure 4 est une vue schématique du système hydraulique pour la commande de l'appareil de sondage selon l'invention.
La figure 5 est une vue de détail à plus grande échelle du système de distribution pour le groupe cylindre piston destiné à la sondeuse par percussion au câble selon l'invention:, cette vue montrant les organes dans la position indiquée dans la figure 4 et correspondant au relèvement de l'outil.
La figure 6 est une vue en coupe prise suivant la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une vue de la soupape-pilote analogue à la figure 5 et montrant cette soupape dans une position permettant à l'outil de descendre par gravité dans le trou en coursde forage.
La figure 8 est une vue de détail à plus grande échelle de la soupape de dévidage du câble représentée dans la figure 4; et
La figure 9 est une vue de détail à une échelle plus grande du robinet régulateur représenté dans la figure 4 et montré ici dans la position ouverte9 la vis d'arrêt étant réglée en vue de déterminer un écoulement de fluide réduit à travers ce robineto
Le mode d'exécution préféré de la présente invention comporte une charpente 5montée d'une manière convenable sur le châssis 6 d'un véhicule à moteur 7.
Cette charpente est composée d'un certain nombre de membrures constituées par des profilés de construction métalliques boulonnés ou soudés les uns aux autres de façon à former une construction cubique rigide à claire-voiequi supporte tous les éléments de l'instal- lation;, L'extrémité postérieure de la charpente supporte un mât 8 monté à pivotement:, par un point intermédiaire entre ses extrémités, sur la partie supérieure postérieure de la charpente. A cette finune patte 9 en forme de U (figure 2 3) est soudée au mât,les oreilles de cette patte présentant de s oeils coïncidants dans lesquels est supporté un arbre transversal 10, cet arbre étant ancré dans des plaques latérales 11-11 fixées à la charpente.
L'extrémité inférieure du mât est munie d'une aile 12 orientée vers le bas et qui s'engage dans un bossage 13 fixé à la charpen-
<Desc/Clms Page number 4>
te, une broche movible 14 étant prévue pour solidariser ces organes de façon à maintenir le mât dans une position verticale, en vue du fonction- nement normal de l'installationo Le mât est étayé par deux tirants 15-15 réunis à articulation, en 16, à la partie supérieure du mât, les extrémi- tés inférieures de ces tirants étant fixées aux angles supérieurs anté- rieurs de la charpente à l'aide dejoints à rotule amovibles 17.Le mât peut être abaissé jusqu'à ce qu'il occupe une position horizontale sur la charpente, comme indiqué par les traits en pointillé 18 dans la figure l,
au moyen d'un moteur à fluide 19 dont le cylindre est muni d'une chapé 20 montée entre des membrures obliques 21-21 de la charpente, tandis que la tige de piston 22 de ce moteur est articulée au mât par une patte 23 située au-dessus de l'arbre transversal 10.
Dans la position de travail de l'installation, représentée dans la figure l, l'extrémité supérieure -du mât 8 porte une poulie de tête 24 sur laquelle passe un câble 25 pour la suspension d'un trépan à percussion 26 appelé à effectuer un déplacement vertical de va-et-vient, Comme montré clairement dans les figures 1 et 3, l'extrémité du câble opposée à celle qui est réunie à l'outil de forage est enroulée sur un treuil 27 tandis que la partie intermédiaire du câble, située entre le treuil et ïa poulie de tête est soumise à l'action d'un organe de battage monté à va-et-vient, par exemple un disque à gorge 28, ce cable passant de préférence sur une poulie folle appropriée 29, située entre le dispositif de battage et le treuilo Comme montré clairement dans la figure 2,
le treuil 27 est monté dans des paliers appropriés, entre deux montants verticaux antérieurs 30- 30 de la charpente, l'arbre du treuil traversant un de ces montants et por- tant un pignon 31 calé sur cet arbre de manière à engrener avec une vis sans fin 32 calée sur l'arbre 33L'arbre 33 est monté à rotation dans des paliers espacés 34-34, fixés à une plate-forme 35 qui s'étend latéralement à partir d'un côté de la charpente 5L'arbre de la vis sans fin est en- traîné par un moteur à fluide 36, également monté sur la plate-forme et réuni par une liaison d'entraînement souple 37 à cet arbre.
Une plate-forme de travail 38 est montée au-dessous de la par- tie postérieure de la charpente et s'avance en saillie à partir de celle- ci. Comme montré dans la figure 1, des vérins appropriés 39 ou d'autres organes amovibles sont interposés entre le sol et la plate-forme, en vue de constituer un support stable pour l'installation pendant l'opération de sondage La plate-forme porte un grand manchon 40 en forme de cloche, qui agit comme guide inférieur pour le trépano Comme montré clairement dans la figure 3, le mât 8 porte un guide supérieur 41 destiné à l'outil et constitué par un manchon 42 présentant une embouchure évasée à chaque extrémité, ce manchon étant fixé à un bras 43 monté à pivotement sur le mât 44.
Sur l'extrémité supérieure du mât est également montée une poulie 45 sur laquelle passe un câble 46, ce câble étant enroulé sur un treuil de curage 47, l'extrémité libre de ce câble étant fixée à la cloche de curage habituelle 48 qui est posée à coté de l'installation pendant que l'opération de forage est en cours et qui est descendue dans le puits à l'aide du treuil 47 et du câble 46, après que le trépan a été retiré de ce puits, en vue de débarrasser ce dernier de détritus et analogues. Dans les figures 2 et 3 ,les chiffres 49-49 désignent des paliers montés sur la charpente et dans lesquels l'arbre du treuil 47 est monté à rotation.
A ce tambour est fixé un grand pignon 50, en prise avec un pignon 51 en- traîné par un moteur à fluide 52
Le dispositif destiné à produire le va-et-vient vertical du trépan grâce à sa liaison à câble avec le dispositif de battage 28 consis- te en un système cylindre-piston à simple effet, actionné par un fluide sous pression et représenté dans les dessins sous la forme d'un moteur hy- draulique alternatif 53 réuni par une liaison de commande audit disposi- tif de battageo Comme montré clairement dans les figures 2 et 3 ,ce moteur comprend un cylindre vertical 54 présentant une extrémité fermée 55, ain- si qu'une extrémité opposée 56, dans laquelle est prévu un renifleur 57.
<Desc/Clms Page number 5>
L'extrémité ouverte du cylindre est fixée , à l'aide de boulons ou d' orga- nesanalogues, à une traverse 58 de la charpente et est située entre des profilés en U espacés 59 et 60, soudés par leurs extrémités inférieures à cette traverse et fixés par leurs extrémités supérieures,à deux profilés en U transversaux espacés 61 et 62 qui s'étendent entre les membrures lon- gitudinales supérieures de la charpentée
Un piston 63 est monté à coulissement dansle cylindre de fa- Çon à pouvoir se rapprocher et s'éloigner de l'extrémité fermée 55 de ce- lui-ci.
A ce piston est fixée une tige de piston 64 quide préférence, traverse l'extrémité fermée du cylindre l'extrémité supérieure de cette tige étant filetée et se vissant dans un orifice taraudé 65 formé dans la pièce transversale 66 d'un bloc 67 en forme de U qui supporte le disque à gorge de battage 28. Ce bloc est guidé à mouvement alternatif entre les profilésen U 59 et 60 au moyen de quatre cornières 68 (figure 2), fixées chacune à un côté de la face interne de ces profilés,de manière à former deux guides verticaux opposés, dans lesquels coulisse le bloc de battage.
Comme montré d'une manière particulièrement claire dans la fi- gure 4,les courses de travail du moteur qui produisent la montée du tré- pan, sont déterminées par un système à fluide sous pression dans lequel il est fait usage de préférence d'un fluide de travail hydraulique. Ce sys- tème envoie du fluide sous pression dans un conduit à pression 69 relié au cylindre à pression en un point situé entre l'extrémité fermée 55 et le piston 63,
ledit système comportant également des moyens agissant en sorte que le conduit 69 devient alternativement une canalisation d'échappement pour l'évacuation du fluide sous pression du cylindre afin que la course de retour du piston puisse s'effectuer sous l'action de la course de travail du trépaneffectuée par gravitéo
Le dispositif générateur de pression pour le mécanisme de bat- tage comprend une pompe à volume constant 70 montée sur la charpente et entraînée de préférence par un arbre de prise de force connecté à la transmission du moteur de propulsion du véhicule 70 La pompe ainsi entraînée aspire du fluide dans un puisard 72 monté sur le coté de la charpente,
cette aspiration se faisant à l'aide d'une canalisation 73 dont l'extrémité inférieure est immergée dans le fluide, lequel ne remplit que partiellement le réservoir 72,La pompe refoule du fluide sous pression à travers une canalisation d'alimentation sous pression 74, vers un groupe de distributeurs principaux 75, 76, 77 et 78, dont chacun est commandé par un levier à main monté à proximité du poste de commande et relié au distributeur correspondant par une tringle individuelle (figure 2 et 3).Ce groupe de distributeurs principaux fonctionne de façon à introduire du fluide sous pression dans un ou plusieurs des moteurs de l'installation,ou de l'en évacuer, après actionnement du ou des leviers de manoeuvre indivi duels "fermé-ouvert" de ce ou de ces distributeurs,
la disposition étant telle que dans le cas où la pression agissant dans les systèmes à fluide desservis par un quelconque des distributeurs principaux dépasse un maximum déterminé d'avances, le fluide sous pression en excès, provenant de la pompes, est ramené vers le puisard à travers une soupape de soulagement principale 29 de construction classique, qui communique avec une canalisation d'évacuation 80 par l'intermédiaire d'un canal intérieur (non représenté) , qui s'étend à travers le groupe de distributeurs principauxo
En ce qui concerne le conduit à pression 69 pour le dispositif de battage il convient de noter que ce conduit est relié à une soupape d'inversion 81,
de préférence disposée sur les supports 59-60 du dispositif de battage cette soupape étant à son tour en communication avec la lumière de refoulement de fluide sous pression du distributeur principal 75 par l'entremise d'une canalisation à pression 82 dans laquelle est interposée une soupape réglable de dévidage de câble 83.La soupape 83 pourrait tout aussi bien être interposée dans ou branchée sur la canalisation 69 ou la canalisation 74 ou l'extrémité supérieure du cylindre 53 la
<Desc/Clms Page number 6>
seule condition à remplir étant que cette soupape soit intercalée ou branchée en un point quelconque du circuit à pression entre lapompe 70 et la face sous pression du piston 63.
Il ressort de ce qui précède que du fluide sous pression peut être refoulé dans l'extrémité fermée 55 du cylindre 54, en vue de déterminer une course de travail correspondant au relèvement du trépan, lorsque le tiroir à piston 84 de la soupape d'inversion 81 ou de renversement occupe la position représentée dans la figure 4 des dessins annexés.
Dans cette position du tiroir à piston, le fluide sous pression est débité par la pompe 70 à travers la canalisation 74, le distributeur principal 75,la canalisation 82,la soupape d'inversion 81 et le conduit à pression 69, Après que le tiroir à piston est passé du côté gauche au côté droit de la soupape 81, le conduit à pression 69 se trouve relié à la canalisation 'd'évacuation 80 par la conduite de branchement 85, laquelle est en commu- nication avec la canalisation d'évacuation 80 par l'intermédiaire d'une conduite 860 En outre, lorsqu'il occupe cette nouvelle position, le tiroir à piston fait en sorte que la totalité du volume de fluide sous pression contenu dans la canalisation 82 se dirige vers le puisard 72 à travers la canalisation d'évacuation 87 et la canalisation d'évacuation 80.
Un étranglement réglable 109 - qui, de préférence,devrait être constitué par une soupape pouvant être mise au point de façon à n'ouvrir que pour une pression déterminée d'avance - est interposé dans la canalisation d'évacuation 87 en vue de maintenir une pression minimum déterminée dans le dispositif de gouverne destiné à renverser la soupape 81, pression suffisante pour actionner cette soupape d'inversion même lorsque le fluide sous pression passe en dérivation de la pompe au puisardo Cette contre-pression, déterminée par la soupape 109 , a en outre pour objet de maintenir constamment le moteur de la pompe sous une charge minimum, de façon à empêcher des variations trop importantes de cette charge, ce qui pourrait avoir pour résultat un retard du débit de la pompe par rapport à la demande,
retard qui aurait pour effet de ralentir le cycle de sondage. Lorsque la soupape d'inversion ou de renversement occupe cette position, le conduit 69 devient une canalisation d'évacuation et le trépan, qui avait été élevé jusqu'à une position de travail potentielle,est désormais essentiellement libre de retomber de tout son poids, en vue d'appliquer, à partir de cette position, un coup sur le fond du trou en cours de sondage, la chute du trépan ne rencontrant d'antre opposition que celle produite par une force antagoniste suffisante pour refouler le fluide de l'extrémité fermée du cylindres,
à travers le conduit 69vers le puisardo
Il a été indiqué plushaut que l'extrémité 56 du cylindre est munie d'un renifleur 57.Ce renifleur communique de préférence par un tube 88 avec l'espace fermé 89 du puisard 72espace situé au-dessus du niveau du fluide sous pression,ce niveau étant désigné par le chiffre de référence 90 dans la figure 40
Cet espace fermé est en communication avec l'atmosphère à travers un filtre approprié 890 qui forme également prise d'airo La conduite 88 sert également pour l'évacuation du fluide sous pression qui pourrait s'infiltrer au-delà du piston,venant du côté sous pression du cylindre,
pendant la course de travail du pistono
L'actionnement de la soupape d'inversion 81 est assuré par un système de gouverne comprenant une soupape 91 disposée sur le support 59 du dispositif de battageo La soupape de gouverne est reliée à la canalisation à fluide sous pression 82 par un tuyau 92, la disposition étant telle qu'à la suite d'un pivotement de 45 , cette soupape fait en sorte que les canalisations 93 et 94 reliées aux extrémités opposées de la soupape d'inversion 81, deviennent alternativement, tantôt la première une conduite à pression et la seconde une conduite d'évacuation, tantôt la première une conduite d'évacuation et la seconde une conduite à pression, de façon à produire le déplacement du tiroir à piston 84 vers la gauche ou vers la
<Desc/Clms Page number 7>
droiterespectivement,
de cette soupapeo Comme montré dans la figure 4, le fluide sous pression venant soit de la canalisation 93 soit de la cana- lisation 94, pénètre dans l'extrémité correspondante de la soupape 81, ces extrémités étant de préférence munies de systèmes cylindre-piston au- xiliaire,respectivement 930 et 9400 Les conduites 93 et 94 sont munies de soupapes de retenue à bille respectivement 95 et 96, interposées dans ces conduites et qui permettent un libre écoulement du fluide sous pression vers la soupape d'inversion à travers les conduites respectives, ces sou- papes comportant chacune un canal de dérivation:
, ces canaux étant munis respectivement de soupapes d'étranglement réglables 950 et 960 destinées à jauger le fluide expulsé depuis les extrémités respectives de la soupape d'inversion en vue d'imposer à ce fluide un débit déterminée de manière à contrôler ainsi la rapidité du renversement du tiroir à piston de cette soupapeo Le fluide évacué de la soupape de gouverne se dirige à travers la conduite 195 vers la conduite d'évacuation 800 Si l'on intervertissait le sens du fonctionnement des billes dans les soupapes 95 et 96, ces soupapes, ainsi que les canaux de dérivation et les soupapes d'étranglement réglables 950 et 960 rempliraient identiquement les mêmes fonctions que celles décri- tes ci-dessus, sauf que chaque soupape agirait de manière à jauger le débit de fluide sous pression allant de la soupape de gouverne à la soupape de renversements)
au lieu de jauger le fluide évacué de cette dernière soupape vers la soupape de gouverne etpar conséquent,? chacune des soupapes en question aurait contrôlé un sens de déplacement du tiroir à piston 84 opposé à celui qui caractérise le mode de réalisation des soupapes d'étranglement représenté dans les dessins annexéso
La soupape de gouverne est actionnée par un organe sensible aux mouvements du système de battage 28 ce dernier assurant automatiquement le renversement de l'organe précité, entre des limites fixées d'avance, déterminant ainsi le cycle de travail du trépano Cet organe sensible com- prend une tige de commande 97 fixée à la chape de poulie 67,
se dépalçant solidairement avec celle-ci et portant un doigt supérieur de renversement de trépan 99 et un doigt inférieur de renversement de trépan 98, chacun de ces doigts étant conçu de façon à pouvoir être ajusté longitudinalement le long de la tige 97.
La position du doigt 99 détermine la position du piston dans le cylindre à laquelle a lieu le renversement qui produit la chute du trépana Par conséquent, la distance entre les deux taquets détermine la longueur de la courseo Toutefois, étant donné que ni la profondeur du trou, ni la longueur du câble ne constituent desvaleurs fixe s la position d'aucun de ces taquets ne détermine la position du trépan par rapport au fond du trou à laquelle a lieu le renversement dans l'un ou l'autre senso La position du trépan par rapport au fond du trou, à laquelle a lieu chaque renversement (en particulier le renversement inférieur) est contrôlé par le dévidage ou par le renvidage du câble.
Les taquets précités sont fixés à la tige 97 dans des positions réglées et au moyen de vis de blocage 100 se vissant dans ces taquets et qui,? lorsqu'elles sont serrées, prennent appui sur la tige. Les taquets 98 et 99 attaquent alternativement et respectivement des bras individuels 98a et 99a, dont chacun représente une saillie solidaire d'un double levier de renversement 101, fixée sur la partie mobile de la soupape pilote ou de gouverne 91, comme indiqué par la ligne en traits mixtes 102 dans la figure 40
En considérant plus particulièrement aux figures 5 6 et 7, on voit que le taquet 98 effectue un va-et-vient dans le plan du bras 98a, tandis que le taquet 99 exécute un mouvement alternatif dans le plan du bras 99a,
ce dernier plan étant parallèle au plan du mouvement alternatif du taquet 98 et écarté par rapport à ce dernier piano Les figures 4 et 5 représentent la position que la soupape de gouverne 91 occupe après une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre;, juste au moment où la tige de piston a terminé sa course ascendante et après que le taquet 98 a attaqué le bras 98a et l'a fait basculer de façon qu'il vienne occuper la position représentée dans ces figureso Dans cette position "dans le
<Desc/Clms Page number 8>
sens des aiguilles d'une montre" le fluide sous pression venant de la con- duite 92 s'écoule à travers le passage représenté en pointillé de la clef de la soupape pilote 91, pour se rendre de là vers l'extrémité 930 de la soupape d'inversion 81 par une conduite 93 et la soupape 95,
cependant que le fluide est évacué de l'extrémité opposée 940 de la soupape d'inversion par la conduite 94 la soupape 96, le passage en traits pleins de la clef de la soupape pilote 91 et la conduite d'évacuation 195, Dans la position qu'occupe dans le dessin le tiroir à piston de la soupape de renversement, le fluide sous pression venant de la conduite 82 est admis dans le groupe cylindre-piston par la conduite 69,de façon à produire le soulèvement du trépan 26, jusqu'à ce que celui-ci se rapproche de la limite supérieure de son mouvement, à la suite de quoi le taquet 99 attaque, au cours de son mouvement de descentele bras 99a, lequel fait basculer la soupape pilote 91 et déplace la clef de celle-ci jusqu'à ce qu'elle occupe laposition "à l'inverse des aiguilles d'une montre",
représentée dans la figure 6 des dessinso Dans cette dernière position de la soupape pilotele fluide sous pression venant de la conduite 92 se dirige vers l'extrémité 940 de la sou- pape de renversement 81 à travers la conduite 94 et la soupape 96, provo- quant ainsi un déplacement du tiroir à piston 84 vers la droite, déplace- ment (figure 4) qui a pour effet de chasser le fluide de l'extrémité 930 de la soupape de renversement à travers la conduite 93 , la clef de la sou- pape pilote et, de là, à travers la conduite l'évacuation 195 vers le pui- sardo Lorsque le tiroir à piston 84 de la soupape de renversement est dépla- cé vers la droite, la conduite 69 se trouve réunie à la conduite d'évacua- tion 85, elle-même en communication avec le puisard,
de sorte que l'outil peut tomber librement, par gravité, dans le trou en cours de forage; d'au- tre partla conduite à pression 82 est en communication avec la conduite de reflux 87, dans laquelle est interposée la soupape de décompression 109.
Le moteur 36 pour le treuil du câble est muni de conduites 103 et 104, alternativement à pression et d'évacuation reliées à la soupape de commande 76 tandis que le moteur 52 du treuil de curageprévu pour cette installation,est muni de conduites analogues 105 et 106,en comma.- ni cation avec la soupape de commande 77,La soupape de commande 78 est re- liée au moteur 19 de relèvement et d'abaissement du mât à l'aide de con- duites 107 et 108dont chacune est alternativement à pression et d'éva- cuation étant entendu que le fluide évacué ramené vers le groupe de sou- papes de commande est ramené au puisard à travers une conduite de dériva- tion prévue à l'intérieur de ce groupe et qui est reliée à toutes les con- duites d'évacuation et à la conduite d'évacuation 80.
En déplaçant le levier de manoeuvre des soupapes de commande 76, 77 et 78 inclus, on peut produire le fonctionnement de leurs moteurs res- pectifs 36, 52 et 19, les vitesses et le sens de marche de ces moteurs étant réglés de la manière habituelle. Ainsi., en ce qui concerne le moteur 36 du treuil du câble par exemple,et lorsque la soupape 76 et son levier occupent une position donnéela conduite 103 devient une canalisation à pression tandis que la conduite 104 devient une canalisation d'évacuation, ledit moteur étant actionné dans ce cas dans le sens du dévidage du câble 25 tandis que, lorsque la soupape et son levier occupent une position op- posée à la première, il en résulte une entrée de fluide sous pression dans la conduite 104,
de sorte que la conduite 103 devient une canalisation d'é- vacuation d'où renversement du sens de rotation du moteuro Cette soupape peut également comporter des positions intermédiaires de part et d'autre de la position "fermée" centraleen vue de régler le débit du fluide sous pression vers l'une des conduites 103 ou 104, dans le but de modifier la vitesse et/ou la puissance du moteur 36,comme il apparaîtra clairement aux techniciens de la branche.
En ce qui concerne le système d'actionnement automatique pour le treuil 27 du cable système appelé à dévider une longueur de câble suf- fisante au trépan pour que ce dernier puisse suivre de près laprogression
<Desc/Clms Page number 9>
du trou en cours de forage,
il convient de noter que la soupape de dévida- ge de câble 83 est pourvue d'une tige de commande 111 ajustable à la main et qui règle la tension du ressort agissant sur un élément sensible à la pression et qui présente la forme d'un organe obturateur appliqué normale- ment sur un siège prévu dans l'orifice 112 qui communique avec le canal par lequel le conduit à pression 82 traverse le boîtier de soupapeo La soupape de dévidage de câble est mise au point pour une section de passage inférieur à celle de la soupape de commande de la décompression 79 et est donc appe- lée à s'ouvrir pour une pression déterminée dans la conduite 82 et., une fois ouverte à diriger du fluide sous pression de cette conduite, à tra- vers la conduite 113,
vers la conduite 103 allant au moteur 36 du treuil du câblecela à condition que le robinet régulateur 115 (figures 4 et 9) soit ouvert? de façon que la conduite 104 et la conduite de dérivation 114 puissent servir de canalisation d'écoulement allant du moteur du treuil vers le puisard 72La soupape de dévidage de câble 83 contrôle donc la pression maximum:, déterminée d'avance, qui peut être maintenue dans le sys- tème en vue d'un fonctionnement déterminécette soupape étant mise au point de façon à s'ouvrir pour une pression légèrement supérieure à la pression requise pour relever le trépan au cours du fonctionnement normal du moteur 53 du trépan au câble après que le trépan a appliqué un coup en chute libre sur le fond du trou en cours de forage.
Lorsque on opère un sondage dans une rochele trépanaprès avoir frappé le fond du trou, rebondit normalement avant le renversement du piston 63 et:, par conséquent le piston doit seulement continuer le mouvement ascendantainsi amorcé9 du trépane Lorsque le sondage s'opère dans des couches plus molles, et bien que le piston soit chargé d'amorcer la remontée il ne doit normalement conmencer cette action qu'après que la chute du trépan a été arrêtée par l'impact sur le fond du trou;
ainsinormalement ,le piston n'est pas appelé à vaincre une inertie quelconque à la descente du trépano Toutefois comme le trou en cours' de sondage s'approfondit avec une longueur de câble donnée, le rebondissement du trépan sur le fond du trou devient moins prononcé (dans le cas d'un forage dans la roche), ou bien, le trépan effectue encore sa chute lorsque le piston amorce sa course ascendante (dans le cas d'un sondage à travers des couches de terrain molles),de sorte que l'à-coup ainsi exercé sur le piston provoque une contre-pression extrêmement élevée dans la conduite 69.
Cette contre-pression anormale renverse instantanément la soupape de dévidage de câble 83 (laquelle avait été ajustée en vue de réagir en tenant compte des caractéristiques de contre-pression correspondant au tertrain dans lequel s'opère le sondage)après quoi cette soupape envoie un filet de fluide sous pression dans la conduit e 103,onde qui actionne le moteur 36 du treuil de façon à dévider ou débiter une longueur de câble suffisante pour rétablir l'impactnormal du trépan contre le fond du trou au cours des courses du trépan qui suivent immédiatement.
La soupape de dévidage de câble continue à surveiller le trépan au câble pendant toute l'opération de sondage jusqu'à la fin de celle-ci,9 de façon que la course du trépan soit constammant ajustée dans le sens de l'efficacité de sondage maximumo L'élément mobile du robinet ajustable d'arrêt et de réglage de volume-136 est réuni a un levier de manoeuvre approprié 1160 La position ouverte de Isolément mobile de la soupape est déterminée par une vis de butée ajustable 117 qui se visse dans un bras 118 partant du boitier de soupapeoEn ajustant la butée on règle les dimensions effectives de l'orifice d'écoulement du robinet et,par conséquent.,,
le volume de liquide qui est évacué depuis la conduite 104 lorsque la soupape de dévidage de câble 83 agit de façon à introduire un filet de fluide sous pression dans la canalisation 103Grâce à ce réglage du liquide envoyé depuis la conduite 104,on peut déterminer le débit maximum du fluide dans le système moteur du treuil pendant le dévidage automatique et, par conséquente la longueur de câble maximum qui peut être dévidée par le treuil à la suite de chaque actionnement de la soupape de dévidage de câble sera également déterminée par la mise
<Desc/Clms Page number 10>
au point du robinet 115,Lorsque ce dernier occupe la position ouverte représentée dans la figure 4 des dessins annexés,
on dit que la sondeuse par percussion au câble fonctionne avec "réglage automatique"
Lorsque la-machine fonctionne avec "commande manuelle", c'est- à-dire, lorsque le robinet 115 est fermé et que le moteur du treuil du câble est amené à fonctionner par l'actionnement de la soupape de commande 76, la soupape de dévidage de câble est inopérante et le système moteur du trépan au câble est protégé dans ce cas par la soupape de commande de la décompression 79, qui empeche que des pressions anormalement élevées en s'établissent dans le systèmeo La soupape 79 intervient en cas de "collage" du trépan ou si l'opérateur omettait d'abaisser le trépan convenablement en actionnant la soupape 76,
en vue de débiter le câble enroulé sur le treuil 27 au fur et à mesure de l'avancement du sondage et de l'approfondissement du puits. En outre, la soupape de soulagement ou de décompres sion 79 permet à la machine de fonctionner à pleine vitesse, même si le trépan ne grappe pas le fond du trou.
Si le trépan vient à coller dans le trou, cette soupape de décompression maintient dans le système moteur du trépan au câble une pression suffisante pour relever l'outil sans endom- mager la machine, tandis que l'on applique les méthodes courantes en vue de dégager le trépana Si l'effort ainsi obtenu n'est pas suffisant pour relever le trépan on peut rendre le dispositif de battage inopérant et relever le trépan à l'aide du treuil 270
Dans l'installation selon la présente'invention la soupape de dévidage de câble 83 est ajustée en tenant compte de la masse du trépan 26 auquel il s'agit de communiquer un mouvement alternatif.
Comme le poids varie considérablement d'un trépan à l'autre, et que les trépans peuvent être remplacés les uns par les autres dans les appareils de son- dageg il est très important que la soupape de dévidage de câble puisse être ajustée pour s'adapter à un outil fraîchement installée A cette fin, on ferme la soupape de dévidage de câble 83 suivant un réglage tel que celle-ci fasse passer dans la conduite 69 tout le fluide sous pression qui lui est amenéo On met ensuite la pompe 70 en marche, ce qui imprime un va-et-vient à l'outilo On ouvre ensuite la soupape de dévidage de câble jusqu'à ce que du fluide sous pression pénètre dans la conduite 113,
de façon que le trépan soit amené à frapper le fond du trou avec l'impact requise La soupape de dévidage de câble est ensuite mise au point dans la position d'ajustement obtenue et demeure dans celle-ci aussi longtemps que le trépan en question est utilisé avec l'installation en vue d'opérations de sondage normaleso Lorsqu'on procède au forage de puits extrêmement profonds, on peut se trouver devant la nécessité de réajuster la soupape de dévidage de câble,en vue de compenser le poids supplémentaire des longueurs de câble extrêmement importantes auxquelles le trépan est suspendu.
.Le système de dévidage automatique selon l'invention a été décrit et représenté dans son application à un treuil hydraulique réversible,treuil qui est appelé en premier lieu à dévider et à renvider le câble auquel le trépan est suspendu Dans la description ci-dessus, le système de dévidage automatique du câble selon l'invention emploie les conduites normales 103 et 104.dont chacune constitue à tour de rôle une ca- nalisatior. d'alimentation et une canalisation d'écoulement.
Toutefois, le système de manoeuvre automatique du câble selon l'invention est également applicable à un treuil équipé de telle façon que le renvidage et le dévidage normal s'accomplit à l'aide d'une autre source d'énergie, dans lequel cas les conduites 103 et 104 n'exercent d'autres fonctions que cel- les de conduites pour le système de manoeuvre automatique du câbleoEn réalité,la conduite 104 pourrait être éliminée dans le cas d'une commande de dévidage d'un type appropriéo
Tel que représenté dans la figure 4,
le système hydraulique est en état d'amorcer une course de relèvement du trépane L'introduction du fluide sous pression dans l'extrémité fermée du cylindre 54 détermine le
<Desc/Clms Page number 11>
relèvement du trépan jusqu'à sa position de travail potentielle, supérieu- reo Lorsque le disque à gorge 28 du dispositif de battage descend pendant la course de travail du cylindre,le taquet 99 fait basculer le double bras
101 solidaire de la soupape piloteen vue d'inverser le tiroir à piston de la soupape de renversement 81.
La vitesse du renversement sera détermi- née parl'ajustement de la soupape de retenue 95 qui auge le fluide em- prisonné du côté correspondant de la soupape de renversement par l'entre- mise de la soupape d'étranglement 950,en renvoyant ce fluide vers le côté évacuation à travers la conduite 195. Il est désirable d'obtenir un renver- sement relativement lent dans la partie supérieure de la course du trépan, en vue de décélérer ce dernier d'une manière uniforme et de produire le renversement à la limite supérieure de son déplacement, maintenant ainsi le câble sous une tension suffisante pour empecher un fouettement indésira- ble de celui-ci. Par conséquent, la soupape d'étranglement 950 peut être ajustée vers la position fermée.
Après l'inversion de ce mouvement,le trépan descend en chute sensiblement libre sur le fond du trou foré dans la pierre ou un terrain analogue,en appliquant ainsi un coup d'intensité maximum contre les ob- stacles relativement durs rencontrés au fond du puitso Après l'impact, le trépan rebondit normalement et c'est en ce point du cycle de fonction- nement du trépan que le système de battage selon l'invention s'inverse et relève le trépan lorsque celui-ci amorce son mouvement de rebondissement, en élevant le trépan jusque sa position de travail potentielle,cela avec un mouvement continu et à une vitesse qui se rapproche fortement de celle du mouvement de rebondissement initiale sauf un ralentissement uniforme dans la partie supérieure de la course du trépan,
préalablementau renver- sement de celui-cio A cette fini, la soupape détranglement 960 est relati- vement ouverte, de sorte que le mouvement du piston s'inverse rapidement lorsque le taquet 98 actionne le double levier 101 en vue d'amorcer la course de remontée du trépano L'ajustement de la soupape d'étranglement 960 s'opère lorsque l'installation fonctionne dans des couches de terrain données,cet ajustement s'opérant par l'observation du câble au point où le trépan rebondit, jusqu'à ce qu'un mouvement de vibration minimum se fasse sentir dans le câbleo
Il est bien entendu que l'invention décrite ci-dessus et repré- sentée dans les dessins annexés n'est pas limitée à la forme ou à la dis- position d'organes,
qui ont été ainsi décrites et représentéeso REVENDICATIONS. l. Sondeuse à percussion au câble comportant un système de bat- tage agissant sur le câble et destiné à imprimer un mouvement vertical de va-et-vient à un trépan à percussion suspendu à ce câble, caractérisée par un système actionné par un fluide sous pression et relié au dispositif de battage en vue de produire le soulèvement du trépana par un dispositif de dévidage de câble actionné par force motrice et relié par une liaison de commande au treuil ducâble, de façon à produire la rotation de ce treuil dans le sens du dévidage du cable qu'il porter et, par un dispositif qui,
sous l'effet d'un état de contre-pression anormalement élevé dans le sys- tème actionné par fluide sous pression - contre-pression due au fait que le trépan continue à tomber après que le moteur a été renversé en vue de relever ce trépan-), est influencé de façon à fournir de l'énergie motrice au dispositif de dévidage de câble actionné par énergie motrice.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to improvements made to cable percussion sounders and relates in particular to a novel threshing device intended to impart a vertical back and forth movement to tools suspended from cables in well and drill rigs. mineholes, and the like.
To ensure the most efficient operation of a corded hammer drill, it is essential that despite the widely varying conditions from cycle to cycle, the threshing mechanism is never lagging behind, or sluggishly ahead, compared to the normal fall, by gravity, of the tools.
A delay in the threshing mechanism would act against the acceleration of the tools due to gravity, thus reducing their speed and, consequently, their inertia and therefore also their impact on the bottom of the borehole. appreciable advance of the driving device over the natural fall would have many adverse effects, namely (1) slack in the cable which when pronounced can cause kinking; (2) premature initiation of the return stroke which (when the feed rate is pronounced) would act against the acceleration of the tools due to gravity, thus reducing the impact of these tools (as we have seen already explained about the delay);
and (3) a combined effect due to slack in the cable and premature recall (even when the latter is not pronounced either a sudden jerk imparted to the cable, which has the result of imparting a shock to the mechanism. and cable
There is no known way to adjust the mechanical threshing devices known to date, so as to avoid both this delay and this advance, drawbacks which often appear alternately in the same machine and on the same sounding. This is also true for steam, pneumatic or hydraulic machines known to date, which have cylinder and piston systems for threshing.
On the basis of the foregoing, the main object of the present invention is to eliminate both this delay and this advance or, in other words, to establish a sounding method with automatic synchronization.
Another object of the invention consists in accelerating the probing cycle by cable percussion;
, without resulting prejudicial effects
The nature of the stroke of the drill bit on the cable is of prime importanceo Any deviation of the direction of fall of the tools from an exact straight line has the effect of reducing the force of penetration of the latter to a surprising degree. , one of the objectives of the invention is to ensure regular operation capable of ensuring the stability of the tools during their fall.
A further object of the invention is to ensure that the same mechanism which serves to achieve the objectives indicated above can also be used to automatically debit a sufficient quantity of cable so that the probing tool can follow the progress. of the hole being drilled each time due to the deepening of the hole,
the bit fails to strike the bottom of the hole with sufficient force for effective drilling.
Another object of the invention is to provide, in the automatic cable unwinding system mentioned in the previous paragraph, an adjustable system intended to adjust the maximum length of cable released for each stroke of the trepande. thus control the effective drilling phase of the strike stroke of the bit, in order to prevent the bit from advancing too far in relatively soft earth layers, otherwise the bit could stick in the hole where the mud is present in the latter could be prevented from effecting the appropriate eddies, favorable to the free movements of the trephine therein.
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention aims to establish a cable percussion drill comprising a threshing system acting on the cable and intended to impart a vertical back and forth movement to a percussion drill bit suspended from a cable, characterized by a system. actuated by pressurized fluid and connected to the threshing device to produce the lifting of the bit; by a cable unwinding device actuated by driving force and connected by a control link to the cable winch, so as to produce the rotation of this winch in the direction of unwinding of the cable which it carries;
and, by a device which, under the effect of an abnormally high state of back pressure in the pressurized fluid actuated system - back pressure due to the bit continuing to fall after the motor has been turned off. inverted in order to raise this trephine is influenced to supply motive power to the motive power operated cable reel.
The present invention further aims to establish a cable percussion sounder comprising a threshing system acting on the cable and intended to impart a vertical back-and-forth movement to a percussion drill bit suspended from a cable, characterized by: a cylinder - piston unit actuated by pressurized fluid; by a device for connecting the cylinder - piston unit to the device acting on the cable, with a view to raising the bit; a pressure conduit from a pressure source for the fluid; and, by at least one evacuation duct; a conduit to the "bit lift" side of the cylinder - piston assembly;
by a reversing valve uniting these conduits and comprising two positions, in one of which it places the pressurized conduit in communication with the conduit going to the "trephine raising" side of the cylinder - piston group; by a winch for the bit cable; by a pressurized fluid motor intended to actuate this winch in the direction of unwinding of the cable; by a pressurized duct going to this engine;
by a cable unwinding valve influenced by the pressure and connected to the pressure circuit intended for the cylinder - piston unit, this valve being adjusted in order to pass pressurized fluid from the aforesaid pressure circuit to the duct under pressure. pressure going to the motor, each time the pressure in this circuit exceeds the normal operating pressure corresponding to the raising of the bit,
so that the fluid thus admitted to the motor due to the excess pressure in the pressure circuit produces the operation of the motor so as to actuate the winch in the direction of the cable unloading
The present invention further aims to establish a cable percussion sounder comprising a threshing device acting on a cable and intended to impart a vertical back and forth movement to a percussion drill bit suspended from a cable, characterized by a single-acting cylinder-piston system, actuated by a working fluid; by a conduit connecting a source of pressurized fluid to a collecting chamber, such that the source of pressurized fluid can suck hydraulic fluid from this chamber;
by means communicating the cylinder-piston system to the device acting on the cable, with a view to raising the bit; by a pressurized pipe from a pressure source; by at least one evacuation duct going to the collecting chamber; by a conduit going to the "actuation" side of the cylinder - piston system; by a reversing valve connecting the pressure, discharge and cylinder-piston system conduits, and having two positions, namely, (1) a position in which the valve joins the pressure conduit to the cylinder system conduit - piston, and (2) a position in which it places both the pressurized pipe and the cylinder-piston unit pipe in communication with the exhaust pipe;
by a control connection provided between a feeler device and the reversing valve, with a view to positioning the reversing valve in accordance with the positioning of the feeling device; an actuating link device provided between the cylinder group -
<Desc / Clms Page number 3>
piston and the feeler device9 in such a way that shortly before the end of the drop of the trephine cylinder-piston system positions the feeler device so as to bring the reversing valve to its first mentioned position and that shortly before At the end of the ascending source of the bit, the cylinder-piston system positions the feeler device so that the latter brings the reversing valve to its second-mentioned position;
and, by a delay device interposed in the aforesaid control link system with a view to controlling the rapidity with which the reversing valve obeys at least one of the positioning of the aforementioned feeler device.
Other features will emerge from the following description, considered with reference to the accompanying drawings9 which show a preferred embodiment of the present invention, it being understood that the latter is not limited to the particular construction shown.
In these drawings, where the same reference numerals designate like elements in the different figures.
FIG. 1 is a perspective view of a sounding installation comprising the characteristics of the present invention.
Figure 2 is a partial plan view of the installation for the drilling of wells shown in Figure 19 with some parts shown in section.
Figure 3 is a fragmentary side elevational view of the installation with the threshing device shown in section.
FIG. 4 is a schematic view of the hydraulic system for controlling the sounding apparatus according to the invention.
FIG. 5 is a detailed view on a larger scale of the distribution system for the piston cylinder unit intended for the cable percussion sounder according to the invention :, this view showing the members in the position indicated in FIG. 4 and corresponding when the tool is raised.
Figure 6 is a sectional view taken along line 6-6 of Figure 5.
FIG. 7 is a view of the pilot valve similar to FIG. 5 and showing this valve in a position allowing the tool to descend by gravity into the hole being drilled.
Figure 8 is an enlarged detail view of the cable pay-out valve shown in Figure 4; and
Figure 9 is a detail view on a larger scale of the regulating valve shown in Figure 4 and shown here in the open position with the stop screw being adjusted to determine reduced fluid flow through this valve.
The preferred embodiment of the present invention comprises a frame 5 suitably mounted on the frame 6 of a motor vehicle 7.
This frame is made up of a number of frames made up of metal structural sections bolted or welded to each other so as to form a rigid cubic lattice construction which supports all the elements of the installation ;, L The rear end of the frame supports a mast 8 pivotally mounted :, by an intermediate point between its ends, on the rear upper part of the frame. To this end, a U-shaped leg 9 (figure 2 3) is welded to the mast, the ears of this leg having coinciding eyes in which a transverse shaft 10 is supported, this shaft being anchored in side plates 11-11 fixed to the frame.
The lower end of the mast is provided with a wing 12 oriented downwards and which engages in a boss 13 fixed to the frame.
<Desc / Clms Page number 4>
te, a movable pin 14 being provided to secure these members so as to keep the mast in a vertical position, for the normal operation of the installation o The mast is supported by two tie rods 15-15 joined together in articulation, in 16 , at the upper part of the mast, the lower ends of these tie rods being fixed to the anterior upper angles of the frame by means of removable ball joints 17. The mast can be lowered until it occupies a horizontal position on the frame, as indicated by the dotted lines 18 in figure l,
by means of a fluid motor 19, the cylinder of which is provided with a yoke 20 mounted between oblique members 21-21 of the frame, while the piston rod 22 of this motor is articulated to the mast by a lug 23 located above cross shaft 10.
In the working position of the installation, shown in figure 1, the upper end of the mast 8 carries a head pulley 24 over which a cable 25 passes for the suspension of a percussion bit 26 called to perform a vertical movement back and forth, As shown clearly in Figures 1 and 3, the end of the cable opposite to that which is joined to the drilling tool is wound on a winch 27 while the intermediate part of the cable, located between the winch and the head pulley is subjected to the action of a reciprocating threshing member, for example a grooved disc 28, this cable preferably passing over a suitable idler pulley 29, located between the threshing device and the winch o As clearly shown in figure 2,
the winch 27 is mounted in suitable bearings, between two front vertical uprights 30-30 of the frame, the shaft of the winch passing through one of these uprights and carrying a pinion 31 wedged on this shaft so as to mesh with a screw endless 32 wedged on shaft 33 Shaft 33 is rotatably mounted in spaced bearings 34-34, attached to a platform 35 which extends laterally from one side of the frame 5 The shaft of the endless screw is driven by a fluid motor 36, also mounted on the platform and joined by a flexible drive link 37 to this shaft.
A working platform 38 is mounted below the posterior part of the frame and protrudes therefrom. As shown in figure 1, suitable jacks 39 or other removable members are interposed between the ground and the platform, in order to constitute a stable support for the installation during the sounding operation. The platform carries a large bell-shaped sleeve 40, which acts as a lower guide for the trephine As shown clearly in FIG. 3, the mast 8 carries an upper guide 41 intended for the tool and constituted by a sleeve 42 having a flared mouth at each end, this sleeve being fixed to an arm 43 pivotally mounted on the mast 44.
On the upper end of the mast is also mounted a pulley 45 over which a cable 46 passes, this cable being wound on a cleaning winch 47, the free end of this cable being fixed to the usual cleaning bell 48 which is placed. next to the installation while the drilling operation is in progress and which is lowered into the well using the winch 47 and the cable 46, after the bit has been withdrawn from this well, in order to clear the latter of rubbish and the like. In Figures 2 and 3, the numbers 49-49 denote bearings mounted on the frame and in which the shaft of the winch 47 is rotatably mounted.
To this drum is fixed a large pinion 50, in engagement with a pinion 51 driven by a fluid motor 52
The device intended to produce the vertical reciprocation of the bit by virtue of its cable connection with the threshing device 28 consists of a single-acting cylinder-piston system, actuated by a pressurized fluid and shown in the drawings. in the form of a reciprocating hydraulic motor 53 joined by a control link to said threshing device As clearly shown in Figures 2 and 3, this motor comprises a vertical cylinder 54 having a closed end 55, thus than an opposite end 56, in which a sniffer 57 is provided.
<Desc / Clms Page number 5>
The open end of the cylinder is fixed, using bolts or the like, to a cross member 58 of the frame and is located between spaced U-sections 59 and 60, welded at their lower ends to this cross member. and attached at their upper ends to two spaced transverse U-sections 61 and 62 which extend between the upper longitudinal members of the frame
A piston 63 is slidably mounted in the cylinder so as to be able to move towards and away from the closed end 55 thereof.
To this piston is fixed a piston rod 64 which preferably passes through the closed end of the cylinder, the upper end of this rod being threaded and screwing into a threaded hole 65 formed in the transverse part 66 of a block 67 in the form of U which supports the threshing groove disc 28. This block is guided in reciprocating motion between the U profiles 59 and 60 by means of four angles 68 (figure 2), each fixed to one side of the internal face of these profiles, so as to form two opposite vertical guides, in which the threshing block slides.
As shown particularly clearly in Figure 4, the working strokes of the motor which produce the rise of the bit are determined by a pressurized fluid system in which use is preferably made of a hydraulic working fluid. This system sends fluid under pressure in a pressure pipe 69 connected to the pressure cylinder at a point between the closed end 55 and the piston 63,
said system also comprising means acting so that the duct 69 alternately becomes an exhaust duct for the discharge of the pressurized fluid from the cylinder so that the return stroke of the piston can take place under the action of the stroke of work of the trephine by gravity
The pressure generating device for the threshing mechanism comprises a constant volume pump 70 mounted on the frame and driven preferably by a power take-off shaft connected to the transmission of the propulsion engine of the vehicle 70 The pump thus driven sucks fluid in a sump 72 mounted on the side of the frame,
this suction being done by means of a pipe 73, the lower end of which is immersed in the fluid, which only partially fills the reservoir 72, the pump delivers pressurized fluid through a pressurized supply pipe 74 , to a group of main distributors 75, 76, 77 and 78, each of which is controlled by a hand lever mounted near the control station and connected to the corresponding distributor by an individual rod (figures 2 and 3). main distributors operate so as to introduce fluid under pressure into one or more of the motors of the installation, or to evacuate it, after actuation of the individual "closed-open" operating lever (s) of this or these distributors ,
the arrangement being such that in the event that the pressure acting in the fluid systems served by any of the main distributors exceeds a determined maximum of advances, the excess pressurized fluid, coming from the pumps, is returned to the sump at through a main relief valve 29 of conventional construction, which communicates with a discharge line 80 through an interior channel (not shown), which extends through the group of main distributors.
As regards the pressure pipe 69 for the threshing device, it should be noted that this pipe is connected to a reversing valve 81,
preferably arranged on the supports 59-60 of the threshing device, this valve being in turn in communication with the port for discharging pressurized fluid from the main distributor 75 via a pressure line 82 in which is interposed a adjustable cable pay-out valve 83. The valve 83 could just as easily be interposed in or connected to line 69 or line 74 or the upper end of cylinder 53 la
<Desc / Clms Page number 6>
the only condition to be fulfilled being that this valve is inserted or connected at any point of the pressure circuit between the pump 70 and the pressurized face of the piston 63.
It appears from the above that pressurized fluid can be forced into the closed end 55 of the cylinder 54, in order to determine a working stroke corresponding to the lifting of the bit, when the piston slide 84 of the reversing valve 81 or reversal occupies the position shown in Figure 4 of the accompanying drawings.
In this position of the piston spool, the pressurized fluid is delivered by the pump 70 through the line 74, the main distributor 75, the line 82, the reversing valve 81 and the pressure line 69, after the spool piston is passed from the left side to the right side of the valve 81, the pressure line 69 is connected to the discharge line 80 by the branch line 85, which is in communication with the discharge line 80 via line 860 Further, when it occupies this new position, the piston spool causes the entire volume of pressurized fluid contained in line 82 to flow to sump 72 through the discharge line 87 and the discharge line 80.
An adjustable throttle 109 - which preferably should be a valve which can be adjusted to open only for a predetermined pressure - is interposed in the discharge line 87 in order to maintain a pressure. minimum pressure determined in the steering device intended to reverse valve 81, pressure sufficient to actuate this reversing valve even when the pressurized fluid passes by bypass from the pump to the sump This back pressure, determined by valve 109, has furthermore for the purpose of constantly maintaining the pump motor under a minimum load, so as to prevent excessive variations in this load, which could result in a delay of the pump output relative to the demand,
delay which would have the effect of slowing down the survey cycle. When the reversing or reversing valve occupies this position, the conduit 69 becomes a discharge line and the bit, which had been raised to a potential working position, is now essentially free to fall back with all its weight, in order to apply, from this position, a blow to the bottom of the hole being probed, the drop of the bit only encountering opposition produced by an antagonistic force sufficient to force the fluid from the end closed cylinder,
through conduit 69 to the sump
It has been indicated above that the end 56 of the cylinder is provided with a sniffer 57. This sniffer preferably communicates by a tube 88 with the closed space 89 of the sump 72 space located above the level of the pressurized fluid, this level being designated by the reference number 90 in figure 40
This closed space is in communication with the atmosphere through a suitable filter 890 which also forms an air intake o Line 88 also serves for the discharge of the pressurized fluid which could infiltrate beyond the piston, coming from the side pressurized cylinder,
during the working stroke of the piston
The reversing valve 81 is actuated by a steering system comprising a valve 91 arranged on the support 59 of the threshing device. The steering valve is connected to the pressurized fluid line 82 by a pipe 92, the arrangement being such that following a pivoting of 45, this valve ensures that the pipes 93 and 94 connected to the opposite ends of the reversing valve 81, become alternately, sometimes the first a pressure pipe and the second an evacuation pipe, sometimes the first an evacuation pipe and the second a pressure pipe, so as to cause the displacement of the piston slide 84 to the left or to the left.
<Desc / Clms Page number 7>
right respectively,
As shown in FIG. 4, the pressurized fluid coming either from line 93 or from line 94 enters the corresponding end of valve 81, these ends preferably being provided with cylinder-piston systems. auxiliary, respectively 930 and 9400 The pipes 93 and 94 are provided with ball check valves respectively 95 and 96, interposed in these pipes and which allow a free flow of the pressurized fluid towards the reversing valve through the pipes respective, these valves each comprising a bypass channel:
, these channels being provided respectively with adjustable throttle valves 950 and 960 intended to gauge the fluid expelled from the respective ends of the reversing valve in order to impose on this fluid a determined flow rate so as to thus control the speed of the reversal of the piston spool of this valve o The fluid discharged from the control valve goes through line 195 to discharge line 800 If the direction of operation of the balls in valves 95 and 96 was reversed, these valves , as well as bypass channels and adjustable throttle valves 950 and 960 would perform the same functions as described above, except that each valve would act to gauge the flow of pressurized fluid from the valve. rudder to the reversing valve)
instead of gauging the fluid discharged from the latter valve to the rudder valve and therefore ,? each of the valves in question would have controlled a direction of movement of the piston slide 84 opposite to that which characterizes the embodiment of the throttle valves shown in the accompanying drawings.
The steering valve is actuated by a member sensitive to the movements of the threshing system 28, the latter automatically ensuring the overturning of the aforementioned member, between limits fixed in advance, thus determining the work cycle of the trepano. takes a control rod 97 fixed to the pulley yoke 67,
shifting integrally therewith and carrying an upper trephine reversal finger 99 and a lower trephine reversal finger 98, each of these fingers being designed so as to be able to be adjusted longitudinally along the shank 97.
The position of the finger 99 determines the position of the piston in the cylinder at which the overturning which produces the drop of the trepan takes place. Therefore, the distance between the two cleats determines the length of the stroke. However, since neither the depth of the hole , nor the length of the cable are fixed values s the position of any of these cleats does not determine the position of the bit with respect to the bottom of the hole at which the overturning takes place in either direction o The position of the bit relative to the bottom of the hole, at which each overturning (especially the lower overturning) takes place is controlled by unwinding or rewinding of the cable.
The aforementioned cleats are fixed to the rod 97 in adjusted positions and by means of locking screws 100 which screw into these cleats and who ,? when tight, rest on the rod. The cleats 98 and 99 alternately and respectively attack individual arms 98a and 99a, each of which represents a projection integral with a double reversing lever 101, fixed on the movable part of the pilot or rudder valve 91, as indicated by the line in phantom lines 102 in figure 40
Looking more particularly at Figures 5, 6 and 7, it can be seen that the cleat 98 moves back and forth in the plane of the arm 98a, while the cleat 99 performs a reciprocating movement in the plane of the arm 99a,
the latter plane being parallel to the plane of the reciprocating movement of the cleat 98 and spaced from the latter piano. Figures 4 and 5 show the position that the control valve 91 occupies after a clockwise rotation ;, just as the piston rod has finished its upstroke and after the latch 98 has engaged the arm 98a and made it tilt so that it comes to occupy the position shown in these figureso In this position "in the
<Desc / Clms Page number 8>
clockwise "pressurized fluid from line 92 flows through the dotted passage of the pilot valve key 91, from there to end 930 of the valve. reversing valve 81 via a line 93 and the valve 95,
however, as fluid is discharged from the opposite end 940 of the reversing valve through line 94, valve 96, the solid line passage of the pilot valve key 91 and discharge line 195, in the position which occupies in the drawing the piston spool of the reversing valve, the pressurized fluid coming from the line 82 is admitted into the cylinder-piston group by the line 69, so as to produce the lifting of the bit 26, until that this approaches the upper limit of its movement, following which the stopper 99 attacks, during its movement of descent, the arm 99a, which switches the pilot valve 91 and moves the key from it. this until it occupies the position "counterclockwise",
shown in Figure 6 of the drawings In this latter position of the pilot valve the pressurized fluid from line 92 flows to end 940 of reversing valve 81 through line 94 and valve 96, causing as for thus a displacement of the piston slide 84 to the right, which displacement (FIG. 4) has the effect of expelling the fluid from the end 930 of the reversing valve through the line 93, the key of the valve. pilot valve and thence through the drain line 195 to the drain When the piston spool 84 of the reversing valve is moved to the right, the line 69 is joined to the drain line. evacuation 85, itself in communication with the sump,
so that the tool can fall freely, by gravity, into the hole being drilled; on the other hand, the pressure line 82 is in communication with the reflux line 87, in which the decompression valve 109 is interposed.
The motor 36 for the cable winch is provided with conduits 103 and 104, alternately with pressure and discharge connected to the control valve 76 while the motor 52 of the cleaning winch provided for this installation, is provided with similar conduits 105 and 106, in connection with the control valve 77, the control valve 78 is connected to the motor 19 for raising and lowering the mast by means of pipes 107 and 108, each of which is alternately at pressure and evacuation, it being understood that the evacuated fluid returned to the group of control valves is returned to the sump through a bypass pipe provided inside this group and which is connected to all the discharge pipes and the discharge pipe 80.
By moving the operating lever of the control valves 76, 77 and 78 inclusive, it is possible to produce the operation of their respective motors 36, 52 and 19, the speeds and the direction of travel of these motors being adjusted in the usual manner. . Thus., As regards the motor 36 of the cable winch for example, and when the valve 76 and its lever occupy a given position, the pipe 103 becomes a pressure pipe while the pipe 104 becomes an evacuation pipe, said motor being actuated in this case in the direction of unwinding of the cable 25 while, when the valve and its lever occupy a position opposite to the first, the result is an inlet of pressurized fluid in the pipe 104,
so that the pipe 103 becomes an evacuation pipe whereby the direction of rotation of the motor is reversed. This valve can also include intermediate positions on either side of the central "closed" position in order to regulate the flow fluid under pressure to one of the conduits 103 or 104, with the aim of modifying the speed and / or the power of the engine 36, as will become clear to the technicians of the branch.
With regard to the automatic actuation system for the winch 27 of the system cable called to unwind a sufficient length of cable from the bit so that the latter can closely follow the progress
<Desc / Clms Page number 9>
the hole being drilled,
it should be noted that the cable pay-off valve 83 is provided with a control rod 111 which can be adjusted by hand and which regulates the tension of the spring acting on a pressure sensitive element and which has the shape of a shutter member normally applied to a seat provided in the orifice 112 which communicates with the channel through which the pressure pipe 82 passes through the valve housing o The cable unwinding valve is designed for a passage section smaller than that of the decompression control valve 79 and is therefore called to open for a determined pressure in line 82 and, once opened to direct pressurized fluid from that line, through line 113 ,
to the line 103 going to the motor 36 of the cable winch, provided that the regulating valve 115 (figures 4 and 9) is open? so that the line 104 and the bypass line 114 can serve as a flow line from the winch motor to the sump 72 The cable unwinding valve 83 therefore controls the maximum pressure: determined in advance which can be maintained in the system for determinate operation with said valve being designed to open at a pressure slightly greater than the pressure required to raise the bit during normal operation of motor 53 from bit to wire after the bit applied a free fall blow to the bottom of the hole while drilling.
When probing in a rock, the trepane after having struck the bottom of the hole, rebounds normally before the overturning of the piston 63 and :, therefore the piston should only continue the upward movement thus started9 of the trephine When the probing takes place in more layers soft, and although the piston is responsible for initiating the ascent it should normally only start this action after the fall of the bit has been stopped by the impact on the bottom of the hole;
thus, the piston is not called upon to overcome any inertia on the descent of the trephine However, as the hole being probed deepens with a given length of cable, the rebound of the bit on the bottom of the hole becomes less pronounced (in the case of drilling in rock), or the bit still falls when the piston begins its upward stroke (in the case of sounding through soft layers of soil), so that the The sudden action thus exerted on the piston causes an extremely high back pressure in the pipe 69.
This abnormal backpressure instantly reverses the cable unwinding valve 83 (which had been adjusted to react taking into account the backpressure characteristics corresponding to the tertrain in which the sounding takes place) after which this valve sends a net of pressurized fluid in the duct e 103, wave which activates the motor 36 of the winch so as to unwind or output a sufficient length of cable to restore the normal impact of the bit against the bottom of the hole during the strokes of the bit which immediately follow .
The wire feed valve continues to monitor the wire bit during the entire probing operation until the end of it, 9 so that the stroke of the bit is constantly adjusted in the direction of the probing efficiency. maximumo The movable element of the adjustable shut-off and volume control valve-136 is joined to a suitable operating lever 1160 The open position of the movable valve element is determined by an adjustable stop screw 117 which is screwed into a arm 118 starting from the valve housing o By adjusting the stopper, the effective dimensions of the valve outlet are set and therefore. ,,
the volume of liquid which is discharged from the line 104 when the cable pay-out valve 83 acts to introduce a stream of pressurized fluid into the line 103 With this adjustment of the liquid sent from the line 104, the flow rate can be determined maximum fluid in the winch motor system during automatic pay-out and therefore the maximum cable length that can be paid out by the winch following each actuation of the cable-pay-out valve will also be determined by setting
<Desc / Clms Page number 10>
at the point of the tap 115, when the latter occupies the open position shown in Figure 4 of the accompanying drawings,
the wire hammer drill is said to work with "automatic adjustment"
When the machine is operated with "manual override", that is, when the valve 115 is closed and the cable winch motor is caused to operate by actuation of the control valve 76, the valve cable unwinding is inoperative and the motor system from the drill bit to the cable is protected in this case by the decompression control valve 79, which prevents abnormally high pressures from building up in the system o The valve 79 intervenes in the event of "sticking" of the bit or if the operator fails to lower the bit properly by actuating valve 76,
in order to debit the cable wound on the winch 27 as the drilling progresses and the well is deepened. In addition, the relief or decompression valve 79 allows the machine to run at full speed, even if the bit does not strike the bottom of the hole.
If the bit sticks in the hole, this pressure relief valve will maintain sufficient pressure in the drive system from the bit to the cable to lift the tool without damaging the machine, while standard methods are applied for relief. release the trephine If the force thus obtained is not sufficient to raise the trephine, the threshing device can be made inoperative and the trephine can be raised using the winch 270
In the installation according to the present invention the cable unwinding valve 83 is adjusted taking into account the mass of the bit 26 to which it is a question of imparting a reciprocating movement.
As the weight varies considerably from one bit to another, and the bits can be replaced by one another in sounding devices it is very important that the cable pay-out valve can be adjusted to fit. to adapt to a freshly installed tool To this end, the cable unwinding valve 83 is closed according to an adjustment such that it passes all the pressurized fluid which is brought to it through the pipe 69. The pump 70 is then started up , which prints a back and forth to the tool o The cable unwinding valve is then opened until pressurized fluid enters line 113,
so that the bit is caused to strike the bottom of the hole with the required impact The cable pay-out valve is then brought into the position of adjustment obtained and remains there as long as the bit in question is used with the installation for normal boring operations o When drilling extremely deep wells, it may be necessary to readjust the cable pay-out valve, in order to compensate for the additional weight of the cable lengths. extremely important cable to which the bit is suspended.
The automatic unwinding system according to the invention has been described and shown in its application to a reversible hydraulic winch, which winch is called first to unwind and to unwind the cable from which the bit is suspended In the description above, the automatic cable unwinding system according to the invention employs the normal conduits 103 and 104, each of which in turn constitutes a channel. supply and a flow line.
However, the automatic cable maneuvering system according to the invention is also applicable to a winch equipped in such a way that the normal winding and unwinding is accomplished using another energy source, in which case the conduits 103 and 104 have no other functions than those of conduits for the automatic cable maneuvering system o In reality, the conduit 104 could be eliminated in the case of a reel control of an appropriate type o
As shown in figure 4,
the hydraulic system is able to initiate a lifting stroke of the trephine The introduction of pressurized fluid into the closed end of cylinder 54 determines the
<Desc / Clms Page number 11>
raising of the bit to its potential, upper working position o When throat disc 28 of the threshing device descends during the working stroke of the cylinder, the latch 99 switches the double arm
101 integral with the pilot valve in order to reverse the piston spool of the reversing valve 81.
The speed of the reversal will be determined by the adjustment of the check valve 95 which troughs the trapped fluid on the corresponding side of the reversal valve through the inlet of the throttle valve 950, returning this fluid. to the discharge side through line 195. It is desirable to obtain a relatively slow reversal in the upper part of the bit stroke, in order to decelerate the latter in a uniform manner and to produce the reverse rollover. upper limit of its displacement, thereby maintaining the cable under sufficient tension to prevent unwanted whipping thereof. Therefore, the throttle valve 950 can be adjusted to the closed position.
After this movement is reversed, the bit descends in substantially free fall to the bottom of the hole drilled in stone or similar terrain, thus applying a blow of maximum intensity against the relatively hard obstacles encountered at the bottom of the well. After impact, the bit rebounds normally and it is at this point in the operating cycle of the bit that the threshing system according to the invention reverses and raises the bit when the latter begins its rebounding movement, by raising the bit to its potential working position, with a continuous movement and at a speed which strongly approximates that of the initial rebound movement except for a uniform slowing down in the upper part of the travel of the bit,
prior to overturning it. To this end, the throttle valve 960 is relatively open, so that the movement of the piston is rapidly reversed when the latch 98 actuates the double lever 101 in order to initiate the stroke of the piston. raising the trephine The adjustment of the 960 throttle valve takes place when the installation is operating in given layers of terrain, this adjustment being made by observing the cable at the point where the bit bounces, until that a minimum vibration movement is felt in the cable
It is understood that the invention described above and shown in the accompanying drawings is not limited to the shape or the arrangement of members,
which have thus been described and represented. l. Corded percussion sounder comprising a threshing system acting on the cable and intended to impart a vertical back and forth movement to a percussion drill bit suspended from this cable, characterized by a system actuated by a pressurized fluid and connected to the threshing device in order to produce the lifting of the trepan by a cable unwinding device actuated by motive force and connected by a control link to the cable winch, so as to produce the rotation of this winch in the direction of unwinding of the cable. cable that he carries and, by a device which,
under an abnormally high state of back pressure in the pressurized fluid actuated system - back pressure due to the bit continuing to fall after the motor has been overturned in order to raise that bit -), is influenced so as to supply motive energy to the cable unwinding device operated by motive energy.