EP0141728B1 - Dispositif d'insonorisation d'un fleuret de foration - Google Patents

Dispositif d'insonorisation d'un fleuret de foration Download PDF

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EP0141728B1
EP0141728B1 EP84402129A EP84402129A EP0141728B1 EP 0141728 B1 EP0141728 B1 EP 0141728B1 EP 84402129 A EP84402129 A EP 84402129A EP 84402129 A EP84402129 A EP 84402129A EP 0141728 B1 EP0141728 B1 EP 0141728B1
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shank
elongate shank
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mounting means
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EP0141728A2 (fr
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Frédéric Etienne Marcel
François Jean Marie Maume
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/006—Accessories for drilling pipes, e.g. cleaners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/11—Arrangements of noise-damping means

Definitions

  • the subject of the invention is a drill bit provided with a device which has the role of appreciably reducing the noise produced by a bit during the drilling of a hole, in a mine for example.
  • a foil is coupled to the motor shaft of a pneumatic or hydraulic hammer which imposes on it a movement of rotation and percussion.
  • the hammer is itself installed on a drilling jumbo supporting several hammers.
  • the noise created is considerable; it reaches and exceeds 110 dB. It is a cause of irreversible occupational diseases, including deafness, for staff working nearby.
  • the invention relates to a drilling foil provided with a device for attenuating noise due to the foil.
  • the latter comprises an elongated rod whose profile in cross section is most often polygonal, or sometimes cylindrical, with a first end part which has a forged flange for coupling with the hammer, and a second end part which is provided with '' a cutter with a larger diameter than that of the stem.
  • the cutter can be in one piece with the rod; it can also be attached to it, for example using a thread.
  • the cutter comprises an end cutting part with a frustoconical profile, the largest diameter of which, that of the end face with cutting edges, determines the diameter of the drilled hole; behind this end part the cutter comprises a cylindrical body whose diameter is much greater than that of the rod.
  • the main object of the invention is to achieve a device for attenuating noise from a drill bit whose efficiency is at least comparable to that of the device mentioned above, but the cost of which is clearly lowered and whose the service life is greatly increased.
  • a drill bit of the type not provided with a rotary helical thread having an elongated rod extending between a cutter and a coupling means with a hammer, provided with a soundproofing sheath surrounding said elongated rod between a region close to the cutter and a region close to the coupling means, the sheath being mounted using a first sealed mounting means close to said coupling means leaving the sheath free to rotate relative to the elongated rod
  • a second sealed mounting means is interposed between the sheath and the rod leaving the sheath free both in rotation and in translation relative to the rod in the region close to the cutting edge
  • the first mounting means is also supported by the rod and it is free in translation relative to said rod
  • the sheath is made of semi-rigid plastic and the mounting means comprise rings of low-coefficient plastic material friction friction.
  • a cylindrical bearing surface is produced on the rod at the location provided for the mounting means close to the cutting edge.
  • the sheath is advantageously a semi-rigid plastic tube, of the type used for water pipes, commercially available.
  • the sheath does not float excessively around the foil, as a flexible sheath can do.
  • the foil 1 shown comprises an elongated rod 2 which has in cross section, in this example, a hexagonal profile, with a first end portion 3 provided with a forged flange 4 for its coupling with a pneumatic hammer 5 shown partially, in phantom . At its opposite extreme part 6, the foil 1 is provided with a cutting edge 7.
  • the cutting edge 7 and the rod 2 are joined by screwing the first onto the second; for this purpose, the latter ends with a threaded end portion 11 which follows a machined cylindrical seat 12.
  • the latter replaces the hexagonal profile of the rod 2 over a short length.
  • a plastic sheath 13 surrounds the rod 2 between the cylindrical seat 12 and an area 14 close to the pneumatic hammer 5.
  • the means for mounting the sleeve 13 is a ring 15 fitted in the sleeve 13; this ring 15 preferably has a shoulder 16 followed by a larger outside diameter advantageously equal to the outside diameter of the sleeve 13. The latter is applied by its annular end face against the shoulder 16.
  • the ring 15 is preferably made of plastic material favorable to sliding, for example polytetrafluoroethylene (PTFE) or similar material. It is fitted tightly into the sleeve 13 and its inner cylindrical face is provided with at least one seal and preferably with two seals 17 which seal against the cylindrical surface 12.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the means for mounting the sheath 13 is a centering and spacing ring 18. This end being much less exposed to debris, the achievement of a perfect seal is not as necessary there. .
  • the ring 18 internally contains the extreme part of the sheath 13 and it has an extreme transverse wall 19 pierced with a hole 20 which allows free passage to the hexagonal rod 2.
  • the sealing can be improved by a thick washer 21 which also surrounds the elongated rod 2 to come to bear against the outer face of the end wall 19.
  • the ring 18 and the thick washer 21 are also made of PTFE.
  • the ring 18 keeps the sheath 13 away from the elongated rod 2 and does not allow it to rotate with it. This condition explains the need for a cylindrical bearing surface with good sliding of the sealed ring 15 close to the cutting edge 7. It is however possible within the framework of the invention to line the inner surface 13A of the sheath 13, between the rings 15 and 18, a layer of acoustically insulating material, such as a suitable foam (not shown) known per se, provided that it does not come into contact with the elongated rod 2 and that it does not risk causing the drive in rotation of the sheath 13.
  • a layer of acoustically insulating material such as a suitable foam (not shown) known per se
  • a flexible plastic tube could be adopted provided that its flexibility is not such that it collapses transversely until it comes into contact with the elongated rod 2. On the other hand, it curves by deviating from a rectilinear path during drilling operations. It is desirable for the sheath 13 to curve in the same way without ceasing to remain apart from the elongated rod 2, without presenting the risk of floating around the latter as a too flexible tube could do.
  • the device of the invention has a certain effectiveness against the sound radiation of the foil.
  • the sheath 13 enters the hole drilled by the cutter 7; its outside diameter is preferably less than or at most equal to that of the body of the cutter, so that it allows the evacuation of drilling debris without imposing unacceptable stresses on the foil because of the freedom which is given to it in rotation and longitudinally with respect to the elongated rod 2.
  • Tests were carried out with a PK50 pneumatic hammer from the French company Maco-Meudon.
  • the foil was intended to drill a 48 mm hole; it had a length of 108 mm and a thickness on plates of 25 mm.
  • the sheath 13 was a semi-rigid PVC tube having inner and outer diameters of 34 mm and 40 mm respectively, and a total length of 3040 mm.
  • the sound emission due to the foil alone measured at 1 m was 115.5 dB (A) (average of three points) and 102 dB (A) measured at 5 m at one point.
  • the same measurements gave the following figures respectively: 103.8 and 89 (dB (A).
  • the pneumatic hammer was supplied with compressed air at a pressure of 6 bars and the drilling speed was approximately 87 cm / min.

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Description

  • L'invention a pour objet un fleuret de foration muni d'un dispositif qui a pour rôle de réduire de manière appréciable le bruit produit par un fleuret pendant le forage d'un trou, dans une mine par exemple. En général, un tel fleuret est accouplé à l'arbre moteur d'un marteau pneumatique ou hydraulique qui lui impose un mouvement de rotation et de percussion. Le marteau est lui-même installé sur un jumbo de foration supportant plusieurs marteaux. Le bruit créé est considérable; il atteint et dépasse 110 dB. Il est une cause de maladies professionnelles irréversibles, notamment de surdité, pour le personnel travaillant à proximité.
  • On sait que le bruit produit par un marteau pneumatique à fleuret roto-percutant de foration a trois sources principales: l'échappement de l'air comprimé, le fleuret de foration, le corps du marteau.
  • L'invention se rapporte à un fleuret de foration muni d'un dispositif d'atténuation du bruit dû au fleuret. Ce dernier comprend une tige allongée dont le profil en section droite est le plus souvent polygonal, ou parfois cylindrique, avec une première partie extrême qui présente une collerette forgée en vue de son accouplement avec le marteau, et une seconde partie extrême qui est munie d'un taillant à diamètre plus important que celui de la tige. Le taillant peut être monobloc avec la tige; il peut aussi être rapporté sur celle-ci, par exemple à l'aide d'un filetage.
  • Dans les deux cas, le taillant comprend une partie extrême de coupe à profil tronconique dont le plus gros diamètre, celui de la face extrême à arêtes de coupe, détermine le diamètre du trou foré; en arrière de cette partie extrême le taillant comprend un corps cylindrique dont le diamètre est nettement supérieur à celui de la tige.
  • On a déjà proposé de mettre à profit cette différence de dimensions transversales entre la tige et le corps du taillant pour insonoriser le fleuret. Dans la revue «NOISE CONTROL ENGINEERING», volume 15, numéro 3 de Novembre-Décembre 1980, il est décrit dans un article intitulé «Noise Control of Jumbo-mounted percussive drills», un moyen d'insonorisation des fleurets. Ce moyen consiste en une gaine composite qui garnit la tige du fleuret sur toute sa longueur entre le taillant et le marteau. Cette gaine comprend un revêtement en matière plastique à poids moléculaire élevé qui couvre la surface de la tige, une couche intermédiaire élastique en mousse à cellules ouvertes, un tube métallique extérieur. A la fréquence de 2000 Hz, ce dispositif produit une atténuation du bruit entre une valeur de 108 dB sans gaine à une valeur de 101 dB avec gaine.
  • Ce document antérieur prévoit que la gaine composite est laissée libre de glisser en rotation sur la surface de la tige tout en étant immobilisée en translation à l'aide d'un premier moyen de montage de cette gaine sur la tige, comprenant à proximité du marteau une bride transversale qui est solidaire de l'extrémité de la gaine et qui est contenue entre les deux ailes d'un profilé annulaire en U fixé à un carter enveloppant le marteau.
  • Une telle gaine ainsi constituée et montée est complexe et coûteuse. En outre, ce même document ne fournit aucune information sur la façon dont est agencée par rapport à la tige l'autre extrémité, proche du taillant, de la gaine composite.
  • L'invention a pour but principal de parvenir à un dispositif d'atténuation du bruit provenant d'un fleuret de foration dont l'efficacité est au moins comparable à celle du dispositif mentionné ci- dessus, mais dont le coût est nettement abaissé et dont la durée en service est fortement accrue.
  • Un fleuret de foration du type non pourvu d'un filet hélicoïdal rotatif, ayant une tige allongée s'étendant entre un taillant et un moyen d'accouplement avec un marteau, muni d'un fourreau d'insonorisation entourant ladite tige allongée entre une région proche du taillant et une région proche du moyen d'accouplement, le fourreau étant monté à l'aide d'un premier moyen de montage étanche proche dudit moyen d'accouplement laissant le fourreau libre en rotation par rapport à la tige allongée est caractérisé, conformément à l'invention, en ce qu'un second moyen de montage étanche est interposé entre le fourreau et la tige laissant le fourreau libre à la fois en rotation et en translation par rapport à la tige dans la région proche du taillant, le premier moyen de montage est aussi supporté par le tige et il est libre en translation par rapport à ladite tige, le fourreau est en matière plastique semi-rigide et les moyens de montage comprennent des bagues en matière plastique à faible coefficient de frottement.
  • De préférence une portée cylindrique est réalisée sur la tige à l'emplacement prévu pour le moyen de montage proche du taillant.
  • Le fourreau est avantageusement un tube en matière plastique, semi-rigide, du genre utilisé pour les conduites d'eau, disponible dans le commerce.
  • Toutefois, il est souhaitable que le fourreau ne flotte pas exagérément autour du fleuret, comme peut le faire un fourreau souple. De plus il est préférable aussi, pour une meilleure efficacité d'insonorisation, que le fourreau ne vienne pas en contact avec la tige du fleuret, entre les moyens de montage.
  • On peut envisager, dans le cadre de l'invention, de garnir la face intérieure du fourreau d'une couche de matière isolante (mousse par exemple), mais cette couche doit avoir un diamètre intérieur supérieur à la plus grande dimension transversale de la tige afin de ne pas venir en contact permanent avec celle-ci pendant la foration.
  • On donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en élévation et en coupe par un plan longitudinal passant par l'axe d'un fleuret muni d'un dispositif conforme à l'invention.
  • Le fleuret 1 représenté comprend une tige allongée 2 qui a en section droite, dans cet exemple, un profil hexagonal, avec une première partie extrême 3 munie d'une collerette forgée 4 pour son accouplement avec un marteau pneumatique 5 représenté partiellement, en trait mixte. A sa partie extrême opposée 6 le fleuret 1 est pourvu d'un taillant 7.
  • On distingue dans ce dernier un corps cylindrique 8 de diamètre nettement supérieur à la plus grande dimension transversale de la tige 2 et une partie extême de coupe 9, tronconique, terminée par une face extrême 10 à arêtes de coupe.
  • Dans cet exemple, le taillant 7 et la tige 2 sont réunis par vissage du premier sur la seconde; celle-ci se termine à cet effet par une partie extrême filetée 11 qui fait suite à une portée cylindrique usinée 12. Cette dernière remplace sur une faible longueur le profil hexagonal de la tige 2.
  • Un fourreau 13 en matière plastique entoure la tige 2 entre la portée cylindrique 12 et une zone 14 proche du marteau pneumatique 5.
  • Dans la zone de la portée cylindrique 12 le moyen de montage du fourreau 13 est une bague 15 ajustée dans le fourreau 13; cette bague 15 a de préférence un épaulement 16 suivi d'un diamètre extérieur plus important égal avantageusement au diamètre extérieur du fourreau 13. Celui-ci est appliqué par sa face extrême annulaire contre l'épaulement 16.
  • La bague 15 est réalisée de préférence en matière plastique favorable au glissement, par exemple en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en matière analogue. Elle est emmanchée avec serrage dans le fourreau 13 et sa face cylindrique intérieure est munie d'au moins un joint et de préférence de deux joints d'étanchéité 17 qui assurent l'étanchéité par rapport à la portée cylindrique 12.
  • Ce montage a pour but de s'opposer à l'entrée dans le fourreau 13 des débris produits par le taillant 7. En fait, tout moyen équivalent de montage étanche du fourreau 13 autour de la tige allongée 2 pourrait être adopté à condition qu'un intervalle soit maintenu entre les deux pièces.
  • On notera que l'existence de la portée cylindrique usinée 12 n'est pas nécessaire. Sur un fleuret monobloc où la tige allongée 2 fait corps avec le taillant 7, on pourrait fixer sur la tige allongée 2 une douille découpée en deux demi-douilles s'assemblant par des vis transversales. Cette douille aurait une surface intérieure au profil polygonal de la tige allongée 2 et une surface extérieure cylindrique pour recevoir la bague 15 avec ses joints d'étanchéité 17. Ce second exemple de montage est possible quand le fourreau 13 a un diamètre intérieur au moins égal au diamètre extérieur de la collerette forgée 4 afin qu'on puisse l'enfiler par-dessus celle-ci.
  • A son extrémité proche du marteau pneumatique 5, le moyen de montage du fourreau 13 est une bague de centrage et d'espacement 18. Cette extrémité étant beaucoup moins exposée aux débris, la réalisation d'une étanchéité parfaite n'y est pas aussi nécessaire. La bague 18 contient intérieurement la partie extrême du fourreau 13 et elle a une paroi transversale extrême 19 percée d'un trou 20 qui laisse le passage libre à la tige hexagonale 2. L'étanchéité peut être améliorée par une rondelle épaisse 21 qui entoure aussi la tige allongée 2 pour venir s'appliquer contre la face extérieure de la paroi extrême 19. La bague 18 et la rondelle épaisse 21 sont également en PTFE.
  • La bague 18 maintient le fourreau 13 écarté de la tige allongée 2 et ne permet pas son entraînement en rotation avec elle. Cette condition explique la nécessité d'une portée cylindrique avec un bon glissement de la bague étanche 15 proche du taillant 7. Il est possible cependant dans le cadre de l'invention de garnir la surface intérieure 13A du fourreau 13, entre les bagues 15 et 18, d'une couche de matière acoustiquement isolante, telle qu'une mousse appropriée (non représentée) connue en soi, à condition qu'elle ne vienne pas en contact avec la tige allongée 2 et qu'elle ne risque pas de provoquer l'entraînement en rotation du fourreau 13.
  • Cette même considération s'applique au choix de la matière qui constitue le fourreau 13. On pourrait adopter un tube en matière plastique souple à condition que sa souplesse ne soit pas telle qu'il s'affaisse transversalement jusqu'à venir en contact avec la tige allongée 2. D'autre part, celle-ci s'incurve en déviant d'un trajet rectiligne pendant les opérations de forage. Il est souhaitable que le fourreau 13 s'incurve de la même façon sans cesser de rester écarté de la tige allongée 2, sans présenter le risque de flotter autour de celle-ci comme pourrait le faire un tube trop souple. Un tube semi-rigide en matière plastique du commerce, par exemple en chlorure de polyvinyle (PVC), convient.
  • Bien que simple dans sa conception et économique dans sa réalisation, le dispositif de l'invention a une efficacité certaine contre le rayonnement sonore du fleuret. Le fourreau 13 pénètre dans le trou foré par le taillant 7; son diamètre extérieur est de préférence inférieur ou au plus égal à celui du corps du taillant, si bien qu'il permet l'évacuation des débris de foration sans imposer au fleuret de contraintes inadmissibles en raison de la liberté qui lui est donnée en rotation et en sens longitudinal par rapport à la tige allongée 2.
  • Des essais ont été effectués avec un marteau pneumatique type PK50 de la Société française Maco-Meudon. Le fleuret était prévu pour forer un trou de 48 mm; il avait une longueur de 108 mm et une épaisseur sur plats de 25 mm. Le fourreau 13 était un tube semi-rigide en PVC ayant des diamètres intérieur et extérieur respectivement de 34 mm et de 40 mm, et une longueur totale de 3040 mm.
  • Sans le dispositif d'insonorisation, l'émission sonore due au fleuret seul mesurée à 1 m était de 115,5 dB(A) (moyenne de trois points) et de 102 dB(A) mesurée à 5 m en un point. Avec le dispositif de l'invention, les mêmes mesures ont donné respectivement les chiffres suivants: 103,8 et 89 (dB(A). Le marteau pneumatique était alimenté en air comprimé à une pression de 6 bars et la vitesse de foration était de 87 cm/mn environ.

Claims (8)

1. Fleuret de foration (1) du type non pourvu d'un filet hélicoïdal rotatif, ayant une tige allongée (2) s'étendant entre un taillant (7) et un moyen (4) d'accouplement avec un marteau (5), muni d'un fourreau d'insonorisation (13) entourant ladite tige allongée (2) entre une région proche du taillant (7) et une région proche du moyen d'accouplement (4), le fourreau (13) étant monté à l'aide d'un premier moyen de montage étanche (18) proche dudit moyen d'accouplement (4) laissant le fourreau libre en rotation, par rapport à la tige allongée (2) caractérisé en ce qu'un second moyen de montage (15, 17) étanche est interposé entre le fourreau (13) et la tige (2) laissant le fourreau (13) libre à la fois en rotation et en translation par rapport à la tige (2), dans la région proche du taillant (7); que le premier moyen de montage (18) est aussi supporté par la tige (2) et qu'il est libre en translation par rapport à ladite tige (2), que le fourreau (13) est en matière plastique semi-rigide et que les moyens de montage comprennent des bagues (15, 18) en matière plastique à faible coefficient de frottement.
2. Fleuret selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure du fourreau (13) est garnie d'une matière acoustiquement isolante espacée de la surface extérieure de la tige allongée (2).
3. Fleuret selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second moyen de montage étanche comprend une bague (15) introduite au moins sur une partie de sa longueur à l'intérieur du fourreau (13) et ayant une surface intérieure cylindrique munie d'au moins un joint d'étanchéité (17) assurant l'étanchéité par rapport à une portée cylindrique (12) ménagée sur la tige allongée (2).
4. Fleuret selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portée cylindrique (12) est réalisée par usinage de la tige allongée (2).
5. Fleuret selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portée cylindrique (12) est réalisée au moyen d'une douille en deux parties au moins serrées sur la tige allongée (2), cette douille ayant une surface extérieure cylindrique et une surface intérieure conformée selon la surface extérieure de la tige allongée (2).
6. Fleuret selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de montage proche du marteau (5) comprend une bague (18) contenant la partie extrême du fourreau (13) et ayant une paroi transversale extrême (19) percée d'un trou (20) pour le passage libre de la tige allongée (2).
7. Fleuret selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague (18) est suivie en direction du marteau (5) d'une rondelle épaisse (21) traversée librement par la tige allongée (2) et s'appuyant contre la face extérieure de la paroi transversale extrême (19) de la bague (18).
8. Fleuret selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux moyens de montage sont réalisés en matière plastique à faible coefficient de frottement telle que le polytétrafluoroéthylène.
EP84402129A 1983-10-24 1984-10-23 Dispositif d'insonorisation d'un fleuret de foration Expired EP0141728B1 (fr)

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EP0141728A2 EP0141728A2 (fr) 1985-05-15
EP0141728A3 EP0141728A3 (en) 1985-06-19
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EP (1) EP0141728B1 (fr)
JP (1) JPS60133193A (fr)
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AU (1) AU567589B2 (fr)
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