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La présente invention se rapporte à un trépan à lames détachables.
Des trépans à lardes détachables du type ici décrit sont généralement dénommés trépans rongeurs dans la technique du forage des puits. On utilise cette terminologie parce que l'action de coupe du trépan dans le terrain est réalisée par la rotation du trépan qui tourne de manière que les parties coupantes des lames rongent et coupent le terrain.
Jusqu'à présent, on a rencontré beaucoup de difficultés à maintenir fermement fixées en place les lames des trépans à lames détachables. Cette difficulté provient du fait qu'ordinairement un poids est placé directement au-dessus du trépan de forage pour le presser vers le bas contre le terrain lorsqu'il tourne ce qui fait que de puissante forces de desserrage sont ainsi exercées.
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Si les lames ne sont pas fermement fixées en place, la rotation du trépan les desserre ce qui diminue son efficacité du fait que le poids appliqué au trépan pendant sa rotation n'est plus transmis directement par le corps du trépan auxlarnes et au terrain. De plus, s'il y a du jeu entre la lame et le corps, l'usure du corps et de la lame augmente fortement et les lames ont tendance à se briser dans le puits à moins qu'elles ne soient fermement attachées au corps et qu'il n'y ait aucun jeu entre eux.
Tout bris constitue un inconvénient parce que la ou les lames brisées doivent être repêchées hors du trou avant de poursuivre l'opération de forage. Ce repêchage est coûteux et demande beaucoupde temps.
Cela étant, la présente invention a pour buts de procurer : un trépan rongeur équipé de lames détachables qui puissent facilement être montées et démontées du corps du trépan ; un trépan rongeur qui comporte un corps partiellement conique et des lames détachables pourvues de queues qui, placées côte à côte, entourent ce corps et comportent des parties coupantes qui s'étendent vers le bas, chacune de ces parties ayant un bord coupant ou rongeur; un trépan de forage qui comporte un corps partiellement conique ainsi que des lames détachables maintenues en place autour de la périphérie du corps par un collier de retenue ; un trépan de forage qui comporte des lames montées de manière à empêcher tout déplacement radial ou angulaire entre les lames et le corps ;
une alme de trépan qui soit relativement légère et de fa- brication aisée.
L'invention couvre également une Lame à griffes qui est construite: de manière à creuser le terrain lorsque le trépan tourne.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après et desdessins annexés, dans
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lesquels : la figure 1 est une vue, partiellement en pièces déta- chées, d'une forme de trépan suivant l'invention dont une des lames est enlevée pour mieux montrer la construction du trépan ; la figure 2 est une vue en perspective en élévation représentant le trépan assemblé ; la figure 3 est une vue de face en perspective, en élévation, représentant une construction modifiée de la lame ; la figure 4 est une vue arrière en perspective, en élévation, dé la lame représentée sur la figure 3 ;
la figure 5 est une vue en plan du dessous d'un trépan suivant la présente invention qui comporte une lame semblable à celle qui est représentée sur les figures 3 et 4 ; la figure 6 est une coupe longitudinale du trépan de la figure 1 ; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7 - 7 de la figure 6 ; la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8 - 8 de la figure 6.
Le trépan représenté sur les figures 1, 2 et 5 - 8 comporte un corps 3 ayant une tige filetée 4 et une partie conique 5. Une gorge annulaire 8 est ménagée sur la périphérie extérieure du corps 3, à distance de l'extrémité 7 de la partie 5. Plusieurs encoches longitudinales 10 sont découpées dans l'extrémité 7 et s'étendent vers le haut du corps 3 pour recevoir les queues 11 des lames 12 en vue de supporter ces lames sur le corps, comme décrit plus loin. Bien que l'on puisse prévoir un nombre quelconque d'encoches 10 dans le corps, destinées à recevoir un même nombre de lames, en fait, pratiquement, le nombre de lames utilisé ne dépas- sera pas 3 ou 4.
Si on utilise 3 lames, on choisira un corps qui @ comporte trois encoches 10, espacées de 120 l'une de l'autre; si on utilise 4 lames, on choisira un corps 3 qui comporte 4 encoches espacées de 90 l'une de l'autre. Les lames seront ainsi disposées autour du corps à égale distance l'une de l'autre.'
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Les laines 12 comportent chacune les queues arrondies 13 qui épousent la partie arrondie 5 du corps du trépan 3. Les queues ont la forme d'une plaque arrondie conique, et forment chacune, pratiquement, un segment d'un cône tronqué creux. Une arête longitudinale 11 est formée par la surface 14 qui se dresse sur la partie arrondie 13 et la surface 15 rencontrant la surface 14 pratiquement à angle droit pour former le bord 16 qui s'engage dans le coin de l'encoche 10 prévue dans le corps 3.
La surface 14 de la section de lame s'applique contre la surface 14' de l'encoche 10 et la surface 15 contre la surface 15' de l'encoche. Une oreille 17 qui peut venir se .Loger dans la gorge 8 fait,saillie entre la partie arrondie 13 et la surface 14 de la lame. Il est clair que, lorsque l'arête 11 de la lame 12 est logée dans l'encoche 10 et lorsque l'oreille est insérée dans la gorge 8, la lame occupe bien sa place sur le corps du trépan, ce qui facilite beaucoup l'assemblage du trépan.
Pour retenir les lames en place sur le corps, un collier de serrage 19 est prévu, ce collier comportant un cône intérieur 20 dont les dimensions lui permettent de venir coiffer les surfaces extérieures des queues 13 des laines 12. Pour empêcher le collier 19 de glisser, un collier de forage 21 est prévu, ce collier étant taraudé pour se visser sur la queue filetée 4. Lorsque le trépan est assemblé, le collier de forage 21 attaque l'extrémité 23 du collier 19 pour serrer les lames 12 en place sur le corps.
Comme les lames sont placées avec le bord 16 dans les encoches 10 et l'oreille 17 dans la gorge 8 et qu'elles sont maintenues dans cette position par le collier de retenue 19, il est impossible que la queue puisse se déplacer par rapport au corps 3 du trépan. Le corps et la lame sont, en pratique, maintenus comme s'ils étaient d'une seule pièce, par le collier 19. Aucun jeu vertical ne peut se produire entre la lame et le corps puisque le cône de la surface intérieure du collier et le cône du corps maintiennent les lames en place de façon permanente entre eux. La
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forme conique du collier 19 produit, lorsque le trépan est assemblé un double effet de serrage entre le corps 3 et le collier 19 pour retenir les lames fermement en place pendant que le trépan travaille.
Le collier 19 se centre lui-même sur les lames quand il est pressé vers le bas par le collier de forage ou raccord 21. Un couple continu ayant pour effet de le serrer, est exercé,sur le rac. cord 21 pendant les opérations de forage, effet qui se transmet au collier 19 de manière à resserrer les lames si elles avaient tendance à prendre du jeu sur le,corps, Comme le raccord 21 est vissé sur la tige filetée 4, le corps 3 ainsi que les lames qu'il porte est pressé vers le bas par rapport au collier 19 tandis que le collier 19 est pressé vers le bas,par le raccord 21. Le collier, le corps et les lames sont ainsi continuellement serrés télescopiquement, ce qui bloque les lames sur le corps et supprime toute vibration entre le corps et les lames.
Habituellement, lorsque l'on fore des puits par le procédé rotatif, on pompe un fluide vers le bas à travers la colonne de forage et on l'amène près du trépan. Pour recevoir ce fluide de forage, chaque lame 12 comporte des lumières d'écoulement 25 qui sont disposées de manière à amener le fluide immédiatement devant une partie tranchante 26 des lames 12. Par suite du courant continu de fluide qui s'écoule sur la. surface tranchante, les particules de terrain arrachées qui tendent à se coller au trépan sont entraînées et ramenées à la surface du puits.
La cuvette formée dans le fond du trépan par les sections lorsque le trépan est assemblé, a son importance. Cette construction favorisele giclage du fluide de forage lorsqu'il sort par les lumières 25.
La gorge 8 dans le corps 3 ainsi que l'oreille 17 contribuent surtout à l'assemblage du trépan. La rainure et la saillie servent à. main tenir les lames en plaça sur le corps et le collier est pressé- vers le bas sur ces élément.1;. Le trépan peut être assemblé sans gorge ni oreille, si on désire le monter de cette
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façon.
On considérera particulièrement la construction de la lame représentée en coupe sur les figures 3, 4 et 5, dans laquelle la plaque qui s'étend vers le bas 11' se termine par les bords de coupe 30 disposés en gradin. La face avant ou face tranchante de la lame ou plaque qui s'étend vers le bas, est pratiquement plane comme représenté sur la figure 3, tandis que la partie arrière a la forme d'un doigt ou d'une griffe comme représenté sur la figure 4. Une surface rigide 32 qui se rétrécit de chaque côté en 33 et 34 s' étend vers le haut à partir de chacune des pointes 30' disposées en gradin du bord de coupe. Cette construction raidit la lame et permet de l'utiliser pendant une longue période de temps avant de la regarnir ou de la ré-aiguiser, s'il le faut.
On remarquera également que les gradins ou doigts des lames sont décalés entre eux. Comme représenté sur la figure 5, la pointe intérieure 35 est plus proche du centre du trépan que la pointe intérieure 36 de la section de lame suivante, tandis que la pointe 37 de la troisième section vient entre les deux autres.
Les lames s'étendent radialement à partir du corps du trépan sur la même distance, de manière que le trou découpé soit circulaire, la seule différence résidant dans le fait que chaque pointe de coupe du doigt est décalée le long de la lame par rapport au bord tranchant correspondant des doigts de la lame avant ou arrière suivante. Les doigts de coupe ne suivent donc pas le chemin creusé par le doigt de coupe précédent mais chaque: doigt creuse plutôt son propre chemin ou entaille dans le terrain ce'qui augmente ainsi l'effi. cacité du trépan lorsqu'il tourne. Le trépan est donc construit de manière que les pointes des lames ne se recouvrent pas mais creusent plutôt leur propre chemin, couvrait ainsiplus efficacement le fond du trou.
De plus, il est à remarquer que la charge sur les lames du trépan est répartie sur une petite surface ce qui augmente donc la charge par unité de surface. L'effort de coupe appliqué à chaque pointe de lame est ainsi augmenté ce qui accroît 1' efficacité de
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de coupe du trépan.
Si l'on désire changer les lames, il suffit de retirer le trépan du trou et de dévisser le collier de forage 21, après quoi le collier de retenue 19 peut être enlevé des lames de manière que l'on puisse séparer ces lames du corps du trépan.
Un trépan suivant la présente invention s'est révélé tout à fait satisfaisant à l'usage et on a constaté qu'une construction suivant l'invention élimine tout déplacement relatif entre les lames et le corps du trépan lorsque ce dernier tourne, ce qui augmente la vie du trépan et lui confère une plus grande efficacité puisque la pression exercée sur le trépan est directement transmise aux lames sans mouvement perdu.
On peut évidemment utiliser des lames de différentes dimensions selon le type de trou à forer, sans sortir du cadre de la présente invention.
Dans l'ensemble, la présente invention se rapporte à un trépan à lames détachables dont le montage et le démontage sont aisés et dont les lames détachables sont empêchées de se déplacer par rapport au corps du trépan.
REVENDICATIONS.
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The present invention relates to a trephine with detachable blades.
Detachable lard bits of the type described herein are generally referred to as rodent bits in the art of well drilling. This terminology is used because the cutting action of the bit in the ground is achieved by the rotation of the bit which rotates so that the cutting parts of the blades eat away and cut the ground.
Heretofore, great difficulty has been encountered in keeping the blades of releasable blade bits firmly fixed in place. This difficulty arises from the fact that ordinarily a weight is placed directly above the drill bit to press it down against the ground as it rotates whereby powerful loosening forces are exerted.
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If the blades are not firmly secured in place, rotating the bit loosens them which decreases its efficiency because the weight applied to the bit during rotation is no longer transmitted directly from the bit body to the larnes and ground. In addition, if there is clearance between the blade and the body, wear on the body and blade increases sharply and the blades tend to break in the well unless they are firmly attached to the body. and that there is no play between them.
Any breakage is a disadvantage because the broken blade (s) must be fished out of the hole before continuing the drilling operation. This draft is expensive and takes a long time.
However, the present invention aims to provide: a rodent bit equipped with detachable blades which can easily be mounted and disassembled from the body of the bit; a rodent bit which has a partially conical body and detachable blades with tails which, placed side by side, surround this body and have cutting parts which extend downward, each of these parts having a cutting or rodent edge; a drill bit which has a partially tapered body as well as detachable blades held in place around the periphery of the body by a retaining collar; a drill bit which has blades mounted so as to prevent any radial or angular displacement between the blades and the body;
a bit core which is relatively light and easy to manufacture.
The invention also covers a claw blade which is constructed: so as to dig the ground when the bit rotates.
Other objects and advantages of the present invention will emerge from the following description and from the accompanying drawings, in
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which: FIG. 1 is a view, partially in detached parts, of a form of bit according to the invention, one of the blades of which is removed to better show the construction of the bit; Figure 2 is a perspective elevational view showing the assembled bit; Fig. 3 is a perspective front elevational view showing a modified construction of the blade; Figure 4 is a rear perspective elevation view of the blade shown in Figure 3;
Figure 5 is a bottom plan view of a bit according to the present invention which includes a blade similar to that shown in Figures 3 and 4; Figure 6 is a longitudinal section of the bit of Figure 1; Figure 7 is a section taken on the line 7-7 of Figure 6; Figure 8 is a section taken on line 8 - 8 of Figure 6.
The drill bit shown in Figures 1, 2 and 5-8 comprises a body 3 having a threaded rod 4 and a conical part 5. An annular groove 8 is formed on the outer periphery of the body 3, at a distance from the end 7 of part 5. Several longitudinal notches 10 are cut in the end 7 and extend upwards from the body 3 to receive the tails 11 of the blades 12 in order to support these blades on the body, as described later. Although any number of notches 10 may be provided in the body to accommodate the same number of blades, in fact in practice the number of blades used will not exceed 3 or 4.
If 3 blades are used, a body will be chosen which @ comprises three notches 10, spaced 120 from each other; if 4 blades are used, a body 3 will be chosen which has 4 notches spaced 90 from each other. The blades will thus be arranged around the body at an equal distance from each other. '
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The wools 12 each have the rounded tails 13 which conform to the rounded part 5 of the body of the bit 3. The tails are in the form of a conical rounded plate, and each form, in practice, a segment of a hollow truncated cone. A longitudinal ridge 11 is formed by the surface 14 which rises over the rounded portion 13 and the surface 15 meeting the surface 14 at substantially right angles to form the edge 16 which engages the corner of the notch 10 provided in the body 3.
The surface 14 of the blade section rests against the surface 14 'of the notch 10 and the surface 15 against the surface 15' of the notch. An ear 17 which can come .Loger in the groove 8 protrudes between the rounded part 13 and the surface 14 of the blade. It is clear that when the ridge 11 of the blade 12 is housed in the notch 10 and when the ear is inserted into the groove 8, the blade occupies its place well on the body of the bit, which greatly facilitates the operation. assembly of the bit.
To hold the blades in place on the body, a clamp 19 is provided, this collar comprising an internal cone 20 whose dimensions allow it to fit over the outer surfaces of the tails 13 of the wools 12. To prevent the collar 19 from slipping. , a drill collar 21 is provided, this collar being threaded to screw onto the threaded shank 4. When the bit is assembled, the drill collar 21 attacks the end 23 of the collar 19 to tighten the blades 12 in place on the drill bit. body.
As the blades are placed with the edge 16 in the notches 10 and the lug 17 in the groove 8 and are held in this position by the retaining collar 19, it is impossible for the tail to move relative to the body 3 of the bit. The body and the blade are, in practice, held as if they were in one piece, by the collar 19. No vertical play can occur between the blade and the body since the cone of the inner surface of the collar and the body cone hold the blades in place permanently between them. The
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The conical shape of the collar 19 produces, when the bit is assembled a double clamping effect between the body 3 and the collar 19 to hold the blades firmly in place while the bit is working.
The collar 19 centers itself on the blades when it is pressed downwards by the drill collar or fitting 21. A continuous torque, which has the effect of tightening it, is exerted on the rac. cord 21 during drilling operations, effect which is transmitted to collar 19 so as to tighten the blades if they tended to take play on the body, As the connector 21 is screwed onto the threaded rod 4, the body 3 thus that the blades which it carries is pressed downwards with respect to the collar 19 while the collar 19 is pressed downwards, by the connection 21. The collar, the body and the blades are thus continually clamped telescopically, which blocks the blades on the body and removes any vibration between the body and the blades.
Usually, when drilling wells by the rotary process, a fluid is pumped down through the drill string and brought near the bit. To receive this drilling fluid, each blade 12 has flow ports 25 which are arranged to direct the fluid immediately in front of a cutting portion 26 of the blades 12. As a result of the continuous flow of fluid flowing over the. sharp surface, the particles of ground torn off which tend to stick to the bit are entrained and brought back to the surface of the well.
The cup formed in the bottom of the bit by the sections when the bit is assembled is important. This construction promotes the spraying of the drilling fluid as it exits through the ports 25.
The groove 8 in the body 3 as well as the ear 17 mainly contribute to the assembly of the bit. The groove and the protrusion are used for. hand hold the blades in place on the body and the collar is pressed down on these element.1 ;. The trephine can be assembled without throat or ear, if it is desired to mount it from this
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way.
Particular consideration will be given to the construction of the blade shown in section in Figures 3, 4 and 5, in which the downwardly extending plate 11 'terminates with the cutting edges 30 arranged in steps. The front face or cutting face of the blade or plate which extends downwards, is practically flat as shown in figure 3, while the rear part has the shape of a finger or a claw as shown in figure 3. Figure 4. A rigid surface 32 which tapers on each side at 33 and 34 extends upward from each of the spikes 30 'stepped from the cutting edge. This construction stiffens the blade and allows it to be used for an extended period of time before relining or re-sharpening it, if necessary.
It will also be noted that the steps or fingers of the blades are offset from one another. As shown in Figure 5, the inner tip 35 is closer to the center of the bit than the inner tip 36 of the next blade section, while the tip 37 of the third section comes between the other two.
The blades extend radially from the bit body the same distance so that the cut hole is circular, the only difference being that each cutting tip of the finger is offset along the blade from the blade. corresponding cutting edge of the fingers of the next front or rear blade. The cutting fingers therefore do not follow the path dug by the previous cutting finger but each finger rather digs its own path or notches in the ground which thus increases the effi. efficiency of the bit as it rotates. The bit is therefore constructed in such a way that the tips of the blades do not overlap but rather dig their own way, thus more effectively covering the bottom of the hole.
In addition, it should be noted that the load on the bit blades is distributed over a small area, which therefore increases the load per unit area. The cutting force applied to each blade tip is thus increased which increases the efficiency of the blade.
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cutting of the bit.
If it is desired to change the blades, it suffices to remove the bit from the hole and unscrew the drill collar 21, after which the retaining collar 19 can be removed from the blades so that these blades can be separated from the body. of the trephine.
A bit according to the present invention has been found to be quite satisfactory in use and it has been found that a construction according to the invention eliminates any relative displacement between the blades and the body of the bit when the latter rotates, which increases the life of the bit and gives it greater efficiency since the pressure exerted on the bit is transmitted directly to the blades without lost movement.
We can obviously use blades of different sizes depending on the type of hole to be drilled, without departing from the scope of the present invention.
Overall, the present invention relates to a detachable bladed bit that is easy to assemble and disassemble and whose detachable blades are prevented from moving relative to the body of the bit.
CLAIMS.
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