Engin de forage de carrière
La présente invention est relative à un engin de forage, en particulier, pour forer des trous dans des carrières, mines ou gisements minéraux, comprenant un plateau rotatif porté par un dispositif de support non rotatif destiné à prendre appui contre une surface à forer, le plateau rotatif étant destiné à être traversé en son centre par un tube de forage entraîné en rotation par ce plateau.
On connaît des engins de forage du type décrit ci-avant, dans lesquels le plateau rotatif est solidaire du tube de forage et se déplace avec celui-ci au cours du forage.
Dans ces engins connus, un moteur servant à faire tourner le plateau et le tube de forage est monté sur une plate-forme déplaçable sous l'action d'un vérin hydraulique dans le même sens que le plateau rotatif et le tube de forage, le long de guides verticaux entretoisés par des traverses pour les raidir.
Ces engins de forage connus à moteur transporté exigent l'emploi d'une ossature lourde capable de supporter les déplacements et vibrations du plateau rotatif et de la plate-forme.
Le tube de forage des engins de forage connus est muni à une de ses extrémités,, d'un trépan ou autres outils en carbure de tungstène. L'emploi d'un tel matériau oblige la mise en rotation du tube de forage à des vitesses faibles comprises entre 80 et 130 t/min.
De plus, lorsque dans ces engins de forage connus, le plateau rotatif arrive en fin de course dans une position où il est proche de la surface à forer, ce plateau doit être relevé en même temps que la plateforme pour permettre la continuation du forage, ce qui implique que celui-ci doit d'abord être interrompu.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
Elle a pour objet un engin de forage du type décrit dans le premier paragraphe du présent mémoire qui se caractérise par une construction plus légère et un fonctionnement plus aisé.
Conformément à la présente invention, dans l'engin de forage du type décrit dans le premier paragraphe du présent mémoire, le plateau rotatif occupe une position fixe par rapport au dispositif de support, ce plateau étant muni d'au moins un organe permettant un déplacement axial du tube de forage pendant sa rotation, cet organe étant pourvu de moyens propres à transmettre le couple de rotation du plateau au tube de forage.
L'engin de forage suivant la présente invention permet ainsi le forage de trous sans déplacement du plateau rotatif ni du moteur entraînant celui-ci en rotation.
Les termes "tube de forage" tels qu'ils sont utilisés dans le présent mémoire désignent un seul tube de forage ou plusieurs éléments de tube de forage fixés bout-à-bout l'un à l'autre, par exemple par vissage.
Dans une forme de réalisation de l'engin de forage suivant l'invention, le plateau rotatif porte, de préférence, deux galets disposés symétriquement par rapport à la direction du déplacement axial du tube de forage, ces galets présentant avantageusement chacun une gorge ayant un rayon de courbure sensiblement égal à celui du tube de forage.
Les gorges des deux galets qui peuvent tourner autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube de forage, délimitent avantageusement une ouverture sensiblement circulaire destinée à livrer passage au tube de forage au cours de son déplacement axial.
Selon une autre particularité de l'invention, la gorge du ou des galets porte des saillies d'agrippage du tube de forage.
Dans une autre forme de réalisation de l'engin de forage selon l'invention, le galet présente une saillie, cette saillie s'introduisant dans une rainure creusée dans la paroi extérieure du tube de forage et s'étendant parallèlement à l'axe de ce tube sur toute la longueur de celui-ci.
Le moteur entraînant le plateau et le tube de forage en rotation ne doit pas être déplacé dans l'engin de forage selon l'invention, puisque le plateau rotatif lui-même ne subit aucun déplacement au cours du forage.
De ce fait,il est possible d'utiliser des moteurs de plus grande puissance, supérieure à 15 ou 20 CV, et donc d'entraîner le tube de forage à de plus grandes vitesses de rotation de l'ordre de 1000 t/min. Cette plus grande vitesse de rotation du tube de forage permet l'emploi d'un trépan ou outil de coupe diamanté, placé à une extrémité du tube de forage.
L'emploi de ces outils ou trépans combiné à une plus grande vitesse de rotation du tube de forage permet un forage aisé et rapide.
L'engin de forage selon la présente invention permet, par exemple, de forer des puits dans lesquels de l'eau est introduite pour diminuer la résistance et le frottement du tube de forage avec la boue formée dans ces puits.
L'emploi de grandes vitesses de rotation permet, en outre, lorsque le tube de forage est rainuré, d'éviter que la boue n'adhère au parois du tube de forage.
L'eau utilisée lors du forage peut également être introduite dans le puits au voisinage de l'outil diamanté ; dans ce cas,l'eau de forage est injectée à l'intérieur du tube de forage vers l'outil diamanté.
L'engin de forage selon la présente invention peut être utilisé comme sonde pour le prélèvement de carottes, comme perforatrice ou comme foreuse pour creuser, dans une carrière, une mine ou un gisement minéral, des trous de mine ou puits, éventuellement convergents. Les trous peuvent être destinés à recevoir des câbles de sciage, et éventuellement des poulies de renvoi, en vue de permettre l'extraction de blocs pierreux ou autres.
D'autre particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins annexés qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation d'un engin de forage selon l'invention.
Dans ces dessins :
la figure 1 est une vue en perspective d'un engin de forage selon l'invention ; la figure 2 est une vue en plan du plateau rotatif ; la figure 3 est une coupe transversale, selon la ligne ligne III de la figure 1, d'une bague de centrage pourvue d'un anneau rotatif comportant trois patins de centrage;
les figures 4 et 5 montrent en coupe transversale, une bague de serrage dans laquelle les plaquettes occupent des positions inversées; la figure 6 est une vue schématique partiellement en coupe d'un tube de forage et, des organes permettant de transmettre le couple de rotation du plateau à ce tube de forage; la figure 7 est une vue en coupe d'un engin de forage muni d'un vérin hydraulique dont le piston occupe une position haute, et la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 montrant ledit vérin dont le piston occupe une position basse.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Comme le révèlent les figures 1 et 2, l'engin de forage suivant l'invention comporte un plateau rotatif désigné dans son ensemble par la notation de référence 1. Ce plateau rotatif est porté par un dispositif de support 2 constitué d'une plaque perforée par exemple de forme triangulaire. Cette plaque 2 est destinée à être ancrée par exemple au moyen de goujons 3, dans une surface à forer.
La plaque 2 présente un trou central (non montré) destiné à livrer passage à un tube de forage 4.
La plaque 2 supporte, par l'intermédiaire de roulements à bille (non montrés), une roue dentée 5 dont est solidaire le plateau rotatif 1. Sur la roue dentée 5 passe une courroie de transmission crantée 6 passant également sur un pignon 7 porté par l'arbre 8 d'un moteur électrique 9. Ce dernier sert à entraîner le plateau rotatif 1 en rotation à une vitesse prédéterminée, par exemple une vitesse de 1000 tours /minute.
Le plateau rotatif 1 présente un trou central
(non montré) livrant passage au tube de forage 4.
Sur le plateau rotatif 1 sont fixés à l'aide de cornières 10, deux galets 11 pouvant tourner autour de leur axe X-X qui est perpendiculaire à l'axe Y-Y du tube de forage. Chacun des galets 11 présente une gorge
12 dont le rayon de courbure 13 correspond sensiblement à celui du tube de forage 4, comme on le voit plus particulièrement à la figure 2. Comme le montre également les figures 1 et 2, les deux galets 11 portés par le plateau rotatif 1 sont disposés symétriquement par rapport à la direction du déplacement axial du tube de forage 4 indiquée par la flèche Z.
Les deux galets 11 délimitent une ouverture circulaire 14 destinée à livrer passage au tube de forage au cours de son déplacement axial.
Les gorges 12 des galets 11 présentent des saillies annulaires 15 servant de moyens d'agrippage du tube de forage 4, pour entraîner ce dernier en rotation avec le plateau rotatif 1. Ce plateau rotatif 1 peut
<EMI ID=1.1>
qui peuvent être fixées chacune à la roue dentée 5.
<EMI ID=2.1>
rotatif 1 présente des trous 16 pour fixer cette partie l' au moyen de boulons à la roue dentée 5.
Quant à la seconde partie 1" du plateau rotatif 1, elle-présente des boutonnières 17 s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation X-X des galets
11. Grâce à ces boutonnières 17 qui livrent passage à des boulons de fixation, on peut rapprocher ou éloigner plus ou moins la partie 1" de la partie l' du plateau rotatif 1 pour assurer un serrage convenable du tube de forage 4 entre les gorges 12 des galets 11.
Pendant la rotation du plateau rotatif 1, le tube de forage 4 est entraîné en rotation par les saillies annulaires 15 des galets 11, tout en pouvant se déplacer axialement grâce à la rotation libre des galets
11 autour de leur axe X-X.
La plaque de support 2 forme la base d'une cage désignée dans son ensemble par la notation de référence 18.
Cette cage 18 sert à guider et à centrer le tube de forage 4 par rapport au plateau rotatif 1. La cage 18 est formée de barreaux 19 reliés de place en place par des traverses constituées de plaques 20, 21 semblables à la plaque de support 2 ; ces plaques 20, 21 présentant un trou central pourvu d'un dispositif de centrage, désigné dans son ensemble par le signe de référence 22.
Le dispositif de centrage 22 est constitué d'un palier 23, qui porte par l'intermédiaire d'un roulement à billes 24, une couronne de rotation 25 munie d'orifices latéraux 26, dans lesquels sont introduits des patins de guidage 27 de bronze. La position des patins est ajustée à l'aide de rondelles de réglage insérées entre la couronne 25 et les patins de guidage
27. La fixation des patins et des rondelles de réglage est assurée par les goujons 28.
La mise en place du roulement à billes 24 est réalisée à l'aide d'un circlips annulaire 29 et par la tête d'un des goujons 28.
A la plaque 20 sont associées deux crémaillères parallèles 30 fixées à une de leurs extrémités à une bague 23 non rotative servant notamment à l'agrippage du tube de forage 4.
La bague 31 peut être déplacée axialement
(Y-Y) par déplacement des crémaillères 30 dans le sens des flèches Z,Z' au moyen de deux séries de pignons
32, 33 et 34 engrenant l'un avec l'autre. Les pignons 32 engrènent avec les crémaillères 30 ainsi qu'avec les pignons 33 qui engrènent à leur tour avec les pignons 34 calés sur un arbre 35 dont une extrémité est pourvue d'une manivelle 36.
La bague 31 contient un anneau rotatif amovible 37 présentant sur sa surface intérieure.,un mandrin auto-bloquant 40 permettant, dans une position (montrée
<EMI ID=3.1>
Lorsque l'anneau 37 est dans cette position, le tube de forage 4 agrippé par cet anneau 37 peut être déplacé dans la direction de la flèche V par la manivelle 36. Ainsi, le tube de forage 4 peut, pendant sa rotation, être enfoncé dans le trou foré dans un gisement pierreux ou autre, avec une force pouvant atteindre 500 à 600 kg.
L'anneau 37 est porté par des roulements à bille coniques 39. Grâce à cet agencement, l'anneau
37 peut tourner librement par rapport à la bague de centrage 31.
Cet anneau 37 abrite le mandrin auto-bloquant
40 constitué de plaquettes 41 munie de dents 42 . ces dents 42 étant dirigées vers l'intérieur de l'anneau 37.
La bague 31 est pourvue sur sa partie supérieure , d'un couvercle 43 fixé au corps 44 de la bague
31 au moyen d'un filetage 45.Ce couvercle 43 amovible permet d'enlever l'anneau 37 et de le retourner, de façon que cet anneau occupe la position montrée à la figure � (en coupe).
Lorsque l'anneau 37 est dans la position montrée à la figure 4, le déplacement axial du tube de forage 4 vers la surface à forer (direction de la flèche U) provoque le desserrement des plaquettes 41 autour du tube de forage 4.
Lorsque l'extrémité du tube de forage 4 qui peut être munie d'un trépan ou d'un instrument diamanté arrive au contact d'un matériau de grande dureté au cours du forage, le tube de forage 4 ne se déplace plus ou ne se déplace que lentement vers la surface à forer
(direction U). Lorsque la bague de centrage 23 est déplacée dans la direction U, c'est-à-dire vers la surface à forer, la vitesse de ce déplacement étant plus grande que la vitesse du déplacement axial du tube
<EMI ID=4.1>
tube de forage 4, axe 37 dans le sens des flèches U", de sorte que toutes les dents 42 des plaquettes 41 viennent en contact avec le tube de forage 4.
Ce serrage du tube de forage 4 par les dents
42 entraîne la mise en rotation de l'anneau 37 par rapport à l'axe du tube de forage 4 à une vitesse sensiblement égale à la vitesse de rotation du tube de forage 4 et du plateau rotatif 1.
Ainsi grâce au déplacement de la bague de centrage, et au serrage du tube de forage 4 par les dents 42, il est possible de transmettre une poussée dans le sens de déplacement axial du tube de forage 4 vers la surface à forer.
Dans la position montrée à la figure 5, l'anneau 37 permet un déplacement ne provoquant pas le serrage des plaquettes 41 sur le tube de forage 4, ni l'application d'une poussée sur ce tube, mais un déplacement de la bague 23 dans une direction opposée (flèche R') à la direction de forage (flèche R), ce déplacement provoquant le serrage des plaquettes 41, sur le tube de forage 4 et donc l'application, sur ce tube de forage 4 d'une force sur le tube de forage 4 tendant à le retirer du trou foré.
La figure 6 est une vue schématique en plan, partiellement en coupe, d'un plateau rotatif 1 muni d'organes permettant le déplacement axial d'un tube de forage pendant sa rotation, ces organes étant munis de moyens propres à transmettre le couple de rotation du plateau au tube de forage 4.
Ces organes sont constitués , dans cette forme de réalisation, de galets 11 pouvant tourner autour de leur axe de symétrie X-X, cet axe étant sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube de forage
4. Ces galets 11 ont la forme d'une roue cylindrique munie d'une saillie annulaire de forme triangulaire 46, cette saillie étant engagée dans une rainure 47 creusée dans la paroi extérieure du tube de forage 4 et s'étendant sur toute la longueur du tube de forage 4, et parallèlement à l'axe de ce dernier.
Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, illustrée aux figures 7 et 8, le dispositif de poussée est constitué d'un vérin hydraulique ou pneumatique 48.
Ce vérin 48 comprend une enveloppe cylindrique 49 fermée à ses extrémités par des garnitures d'étanchéité 50 qu'enserrent une tige creuse
51, portant une bague 52 et une garniture d'étanchéité
53 constituant le piston à double effet du vérin 48. La tige 51 porte à sa partie inférieure un mandrin auto-bloquant 40 monté rotatif par l'intermédiaire de l'anneau rotatif 37 et des roulements 39, sur la bague 31. Le mandrin auto-bloquant 40 porte des plaquettes annulaires 41 munies de dents 42. Un couvercle amovible 43 permet d'enlever les plaquettes 41 et de les retourner, de manière à inverser le mode d'action du mandrin auto-bloquant 40.
A son extrémité supérieure, la tige creuse 51 est munie d'un dispositif de centrage 22, dont la couronne rotative guide le tube de forage en tournant avec lui tout en permettant audit tube de glisser le long des patins de bronze 27. Les patins de centrage sont fixés de manière réglable afin de permettre de régler le centrage et de compenser l'usure des points de contact.
L'enveloppe cylindrique 49 est à mi-longueur, aussi pourvue d'un dispositif de centrage 22 semblable à celui disposé monté en tête de la tige creuse 51.
La paroi extérieure de la tige creuse 51 présente une surface rectifiée et polie de manière à coulisser de manière étanche le long des garnitures d'étanchéité 50. Le vérin 48 est actionné hydrauliquement par l'injection d'huile sous pression entre l'enveloppe cylindrique 49 et la tige creuse 51, par les orifices 54 et 55. L'huile sous pression est alimentée par une pompe hydraulique non montrée, entraînée par le moteur amovible 9.
Selon la position des plaquettes 41 du mandrin auto-bloquant 40, le vérin hydraulique 48 permet d'exercer une poussée hydraulique pendant l'opération de forage ou, au contraire, de retirer l'outil du trou foré.
L'enveloppe cylindrique 49 est fixée à la plaque 2, qui repose sur le sol par les pieds de stabilisation 3.
L'enveloppe cylindrique 49 présente sur la moitié inférieure de sa longueur des trous d'allégement et d'inspection 56, permettant d'accéder facilement notamment au plateau rotatif 1.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent y être apportées.
Ainsi, au lieu d'utiliser des tubes de forage, il est possible d'utiliser des tiges de forage pleines.
La mise en rotation du plateau rotatif par le moteur d'entraînement peut être réalisée par tous autres systèmes de transmission (engrenages, transmission hydraulique, chaînes, etc.).
Le plateau rotatif peut être muni de plusieurs organes permettant le déplacement axial du tube ou de la tige de forage, ces organes étant pourvus de moyens pour transmettre le couple de rotation du plateau au tube ou à la tige de forage.
Ces organes peuvent avoir la forme de galets tels que décrits dans les formes de réalisation montrées sur les dessins, mais ils peuvent également avoir la forme de billes, ou de roues, ces billes ou roues étant alors introduites dans des gorges situées le long de la paroi extérieure des tubes ou tiges de forage.
Les traverses constituées de plaques reliant les bureaux formant la cage présentent un trou central, ce dernier pouvant être muni de moyens de centrage supplémentaires de la tige de forage, constitués par exemple de roulements à billes.
La poussée pouvant être exercée sur le tube de forage peut, par exemple, être de l'ordre de 500 à
600 kg et le moteur d'entraînement du plateau rotatif et du tube ou de la tige de forage peut par exemple être un moteur électrique d'une puissance de l'ordre de 15 à 20 CV pour des tubes ou tiges de forage d'un diamètre inférieur à 60 mm et pour un forage d'une profondeur inférieure à 10 m.
Au lieu d'utiliser des roulements à billes, il est également possible d'utiliser des roulements coniques permettant de reprendre des efforts plus importants.
REVENDICATIONS
1. Engin de forage, en particulier pour forer
des trous dans des carrières, mines ou gisements minéraux comprenant un plateau rotatif (1) porté par un dispositif de support non rotatif (2) destiné à prendre appui contre une surface à forer, le plateau rotatif (1) étant destiné à être traversé en son centre par un tube de forage
(4) entraîné en rotation par ce plateau (1), caractérisé en ce que le plateau rotatif (1) occupe une position fixe par rapport au dispositif de support
(2) et en ce que ce plateau (1) est muni d'au moins un organe (11) permettant un déplacement axial du tube de forage (4) pendant sa rotation, cet organe
(11) étant pourvu de moyens propres à transmettre le couple de rotation du plateau (1) au tube de forage (4).
Quarry drilling rig
The present invention relates to a drilling machine, in particular, for drilling holes in quarries, mines or mineral deposits, comprising a rotary plate carried by a non-rotary support device intended to bear against a surface to be drilled, the rotary table being intended to be crossed in its center by a drilling tube driven in rotation by this table.
Drilling rigs of the type described above are known, in which the rotary plate is integral with the drilling tube and moves with it during drilling.
In these known machines, a motor serving to rotate the plate and the drilling tube is mounted on a platform which can be moved under the action of a hydraulic cylinder in the same direction as the rotary plate and the drilling tube, the along vertical guides braced by crosspieces to stiffen them.
These known drilling rigs with transported motors require the use of a heavy frame capable of withstanding the movements and vibrations of the turntable and the platform.
The drilling tube of known drilling rigs is provided at one of its ends, with a drill bit or other tungsten carbide tools. The use of such a material forces the drilling tube to rotate at low speeds of between 80 and 130 rpm.
In addition, when in these known drilling rigs, the rotary plate arrives at the end of its travel in a position where it is close to the surface to be drilled, this plate must be raised at the same time as the platform to allow drilling to continue, which implies that it must first be interrupted.
The present invention aims to remedy these drawbacks.
It relates to a drilling machine of the type described in the first paragraph of this specification which is characterized by a lighter construction and easier operation.
According to the present invention, in the drilling machine of the type described in the first paragraph of this specification, the rotary plate occupies a fixed position relative to the support device, this plate being provided with at least one member allowing movement axial of the drill pipe during its rotation, this member being provided with means suitable for transmitting the torque of rotation of the plate to the drill pipe.
The drilling rig according to the present invention thus makes it possible to drill holes without displacement of the rotary plate nor of the motor driving the latter in rotation.
The terms "drill pipe" as used herein refer to a single drill pipe or more than one drill pipe member attached end to end, for example by screwing.
In one embodiment of the drilling rig according to the invention, the rotary plate preferably carries two rollers arranged symmetrically with respect to the direction of axial movement of the drilling tube, these rollers each advantageously having a groove having a radius of curvature substantially equal to that of the drill pipe.
The grooves of the two rollers which can rotate about an axis substantially perpendicular to the axis of the drill pipe, advantageously define a substantially circular opening intended to allow passage to the drill pipe during its axial movement.
According to another feature of the invention, the groove of the roller or rollers carries gripping projections of the drill pipe.
In another embodiment of the drilling rig according to the invention, the roller has a projection, this projection being introduced into a groove dug in the outer wall of the drilling tube and extending parallel to the axis of this tube over the entire length of it.
The motor driving the plate and the drilling tube in rotation must not be moved in the drilling rig according to the invention, since the rotary plate itself does not undergo any movement during drilling.
Therefore, it is possible to use motors of greater power, greater than 15 or 20 CV, and therefore to drive the drill pipe at higher rotational speeds of the order of 1000 rpm. This higher speed of rotation of the drill pipe allows the use of a drill bit or diamond cutting tool, placed at one end of the drill pipe.
The use of these tools or bits combined with a higher speed of rotation of the drill pipe allows easy and rapid drilling.
The drilling rig according to the present invention makes it possible, for example, to drill wells into which water is introduced to reduce the resistance and the friction of the drilling tube with the mud formed in these wells.
The use of high speeds of rotation also makes it possible, when the drilling tube is grooved, to prevent the mud from adhering to the walls of the drilling tube.
The water used during drilling can also be introduced into the well in the vicinity of the diamond tool; in this case, the drilling water is injected inside the drilling tube towards the diamond tool.
The drilling rig according to the present invention can be used as a probe for the sampling of cores, as a perforator or as a drill for digging, in a quarry, a mine or a mineral deposit, mine holes or wells, possibly convergent. The holes can be intended to receive sawing cables, and possibly pulleys, in order to allow the extraction of stony or other blocks.
Other particularities and details of the invention will emerge from the following description in which reference is made to the appended drawings which show schematically and by way of example only, an embodiment of a drilling rig according to the invention.
In these drawings:
Figure 1 is a perspective view of a drilling rig according to the invention; Figure 2 is a plan view of the turntable; Figure 3 is a cross section along line line III of Figure 1, a centering ring provided with a rotary ring having three centering pads;
Figures 4 and 5 show in cross section, a clamping ring in which the plates occupy inverted positions; Figure 6 is a schematic view partially in section of a drill pipe and, members for transmitting the rotational torque of the plate to this drill pipe; Figure 7 is a sectional view of a drilling machine provided with a hydraulic cylinder whose piston occupies a high position, and Figure 8 is a view similar to Figure 7 showing said cylinder whose piston occupies a low position .
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
As shown in Figures 1 and 2, the drilling rig according to the invention comprises a rotary plate generally designated by the reference notation 1. This rotary plate is carried by a support device 2 consisting of a perforated plate for example of triangular shape. This plate 2 is intended to be anchored for example by means of studs 3, in a surface to be drilled.
The plate 2 has a central hole (not shown) intended to allow passage to a drilling tube 4.
The plate 2 supports, by means of ball bearings (not shown), a toothed wheel 5 of which the rotary plate 1 is secured. On the toothed wheel 5 passes a toothed transmission belt 6 also passing over a pinion 7 carried by the shaft 8 of an electric motor 9. The latter serves to drive the rotary plate 1 in rotation at a predetermined speed, for example a speed of 1000 revolutions / minute.
The turntable 1 has a central hole
(not shown) allowing passage to the drill pipe 4.
On the turntable 1 are fixed with angles 10, two rollers 11 which can rotate about their axis X-X which is perpendicular to the axis Y-Y of the drill pipe. Each of the rollers 11 has a groove
12 whose radius of curvature 13 corresponds substantially to that of the drilling tube 4, as seen more particularly in Figure 2. As also shown in Figures 1 and 2, the two rollers 11 carried by the turntable 1 are arranged symmetrically with respect to the direction of axial movement of the drill pipe 4 indicated by the arrow Z.
The two rollers 11 define a circular opening 14 intended to allow passage to the drill pipe during its axial movement.
The grooves 12 of the rollers 11 have annular projections 15 serving as gripping means of the drilling tube 4, to drive the latter in rotation with the rotary plate 1. This rotary plate 1 can
<EMI ID = 1.1>
which can each be fixed to the toothed wheel 5.
<EMI ID = 2.1>
rotary 1 has holes 16 for fixing this part by means of bolts to the toothed wheel 5.
As for the second part 1 "of the turntable 1, it has buttonholes 17 extending perpendicular to the axis of rotation X-X of the rollers
11. Thanks to these buttonholes 17 which provide passage for fixing bolts, it is possible to move more or less part 1 "of part 1 of part 1 of the turntable 1 to ensure proper tightening of the drilling tube 4 between the grooves 12 of the rollers 11.
During the rotation of the turntable 1, the drilling tube 4 is driven in rotation by the annular projections 15 of the rollers 11, while being able to move axially thanks to the free rotation of the rollers
11 around their axis X-X.
The support plate 2 forms the base of a cage designated as a whole by the reference notation 18.
This cage 18 is used to guide and center the drilling tube 4 relative to the rotary plate 1. The cage 18 is formed of bars 19 connected from place to place by crosspieces made up of plates 20, 21 similar to the support plate 2 ; these plates 20, 21 having a central hole provided with a centering device, generally designated by the reference sign 22.
The centering device 22 consists of a bearing 23, which carries, by means of a ball bearing 24, a rotation ring 25 provided with lateral orifices 26, into which guide shoes 27 of bronze are introduced. . The position of the pads is adjusted using adjustment washers inserted between the crown 25 and the guide pads
27. The pads and adjustment washers are fixed by the studs 28.
The ball bearing 24 is put in place using an annular circlip 29 and by the head of one of the studs 28.
The plate 20 is associated with two parallel racks 30 fixed at one of their ends to a non-rotating ring 23 used in particular for gripping the drilling tube 4.
The ring 31 can be moved axially
(Y-Y) by displacement of the racks 30 in the direction of the arrows Z, Z 'by means of two series of pinions
32, 33 and 34 meshing with each other. The pinions 32 mesh with the racks 30 as well as with the pinions 33 which in turn mesh with the pinions 34 wedged on a shaft 35, one end of which is provided with a crank 36.
The ring 31 contains a removable rotary ring 37 having on its inner surface., A self-locking mandrel 40 allowing, in a position (shown
<EMI ID = 3.1>
When the ring 37 is in this position, the drilling tube 4 gripped by this ring 37 can be moved in the direction of arrow V by the crank 36. Thus, the drilling tube 4 can, during its rotation, be pushed in in the hole drilled in a stony or other deposit, with a force of up to 500 to 600 kg.
The ring 37 is carried by tapered ball bearings 39. Thanks to this arrangement, the ring
37 can rotate freely relative to the centering ring 31.
This ring 37 houses the self-locking mandrel
40 consisting of plates 41 provided with teeth 42. these teeth 42 being directed towards the inside of the ring 37.
The ring 31 is provided on its upper part, with a cover 43 fixed to the body 44 of the ring
31 by means of a thread 45. This removable cover 43 makes it possible to remove the ring 37 and turn it over, so that this ring occupies the position shown in the figure � (sectional).
When the ring 37 is in the position shown in FIG. 4, the axial movement of the drilling tube 4 towards the surface to be drilled (direction of the arrow U) causes the plates 41 to loosen around the drilling tube 4.
When the end of the drilling tube 4 which can be provided with a drill bit or a diamond instrument comes into contact with a material of great hardness during drilling, the drilling tube 4 no longer moves or does not moves only slowly towards the surface to be drilled
(direction U). When the centering ring 23 is displaced in the direction U, that is to say towards the surface to be drilled, the speed of this displacement being greater than the speed of the axial displacement of the tube
<EMI ID = 4.1>
drilling tube 4, axis 37 in the direction of the arrows U ", so that all the teeth 42 of the plates 41 come into contact with the drilling tube 4.
This tightening of the drill pipe 4 by the teeth
42 causes the ring 37 to rotate relative to the axis of the drilling tube 4 at a speed substantially equal to the speed of rotation of the drilling tube 4 and of the rotary plate 1.
Thus thanks to the displacement of the centering ring, and the tightening of the drilling tube 4 by the teeth 42, it is possible to transmit a thrust in the direction of axial movement of the drilling tube 4 towards the surface to be drilled.
In the position shown in FIG. 5, the ring 37 allows a displacement not causing the clamping of the plates 41 on the drilling tube 4, nor the application of a thrust on this tube, but a displacement of the ring 23 in a direction opposite (arrow R ') to the direction of drilling (arrow R), this displacement causing the clamping of the plates 41, on the drilling tube 4 and therefore the application, on this drilling tube 4 of a force on the drill pipe 4 tending to withdraw it from the drilled hole.
FIG. 6 is a schematic plan view, partially in section, of a rotary plate 1 provided with members allowing the axial movement of a drill pipe during its rotation, these members being provided with means suitable for transmitting the torque of rotation of the plate to the drilling tube 4.
These members consist, in this embodiment, of rollers 11 which can rotate about their axis of symmetry X-X, this axis being substantially perpendicular to the axis of the drill pipe
4. These rollers 11 have the shape of a cylindrical wheel provided with an annular projection of triangular shape 46, this projection being engaged in a groove 47 hollowed out in the external wall of the drilling tube 4 and extending over the entire length. of the drill pipe 4, and parallel to the axis of the latter.
In a second embodiment of the invention, illustrated in FIGS. 7 and 8, the pushing device consists of a hydraulic or pneumatic cylinder 48.
This jack 48 comprises a cylindrical casing 49 closed at its ends by gaskets 50 which a hollow rod encloses
51, carrying a ring 52 and a seal
53 constituting the double-acting piston of the cylinder 48. The rod 51 carries at its lower part a self-locking mandrel 40 rotatably mounted by means of the rotary ring 37 and the bearings 39, on the ring 31. The auto mandrel -blocking 40 carries annular plates 41 provided with teeth 42. A removable cover 43 makes it possible to remove the plates 41 and to return them, so as to reverse the mode of action of the self-locking mandrel 40.
At its upper end, the hollow rod 51 is provided with a centering device 22, the rotary crown of which guides the drilling tube by turning with it while allowing said tube to slide along the bronze skids 27. The skates of centering are fixed in an adjustable way in order to adjust the centering and to compensate for the wear of the contact points.
The cylindrical envelope 49 is at mid-length, also provided with a centering device 22 similar to that arranged mounted at the head of the hollow rod 51.
The outer wall of the hollow rod 51 has a rectified and polished surface so as to slide in leaktight fashion along the seals 50. The jack 48 is actuated hydraulically by injecting oil under pressure between the cylindrical casing 49 and the hollow rod 51, through the orifices 54 and 55. The pressurized oil is supplied by a hydraulic pump, not shown, driven by the removable motor 9.
Depending on the position of the plates 41 of the self-locking mandrel 40, the hydraulic cylinder 48 makes it possible to exert a hydraulic thrust during the drilling operation or, on the contrary, to withdraw the tool from the drilled hole.
The cylindrical envelope 49 is fixed to the plate 2, which rests on the ground by the stabilizing feet 3.
The cylindrical casing 49 has, on the lower half of its length, lightening and inspection holes 56, allowing easy access in particular to the rotary plate 1.
It is obvious that the invention is not limited to the embodiments shown and that many modifications can be made to it.
Thus, instead of using drill pipes, it is possible to use solid drill pipes.
The rotary table can be rotated by the drive motor by any other transmission system (gears, hydraulic transmission, chains, etc.).
The rotary plate can be provided with several members allowing the axial displacement of the tube or the drill rod, these organs being provided with means for transmitting the torque of rotation of the plate to the tube or to the drill rod.
These members may have the form of rollers as described in the embodiments shown in the drawings, but they may also have the form of balls, or wheels, these balls or wheels then being introduced into grooves located along the outer wall of drill pipes or rods.
The crosspieces made up of plates connecting the desks forming the cage have a central hole, the latter being able to be provided with additional centering means of the drill pipe, constituted for example by ball bearings.
The thrust that can be exerted on the drill pipe can, for example, be of the order of 500 to
600 kg and the drive motor of the turntable and the tube or the drill rod can for example be an electric motor with a power of the order of 15 to 20 CV for tubes or drill rods of a diameter less than 60 mm and for drilling of a depth less than 10 m.
Instead of using ball bearings, it is also possible to use tapered bearings allowing greater forces to be taken up.
CLAIMS
1. Drill rig, especially for drilling
holes in quarries, mines or mineral deposits comprising a rotary plate (1) carried by a non-rotary support device (2) intended to bear against a surface to be drilled, the rotary plate (1) being intended to be crossed in its center by a drill pipe
(4) driven in rotation by this plate (1), characterized in that the rotary plate (1) occupies a fixed position relative to the support device
(2) and in that this plate (1) is provided with at least one member (11) allowing axial movement of the drilling tube (4) during its rotation, this member
(11) being provided with means suitable for transmitting the torque of rotation of the plate (1) to the drilling tube (4).