EP1085168A1 - Apparatus for taking up forces for a drilling mast - Google Patents
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- E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
- E21B7/024—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling
Definitions
- the present invention relates to a force recovery device for drilling tool mast.
- the present invention relates to a device associated with the mast on which is mounted a drilling device such as for example a auger and which compensates for the forces to which this mast is subjected due to the fact of the action of the drilling tool in the ground.
- a drilling device such as for example a auger
- FIG. 1 there is shown schematically such a tool.
- the self-propelled platform 10 has been shown, on which the end is articulated bottom of a mast 12 using a joint which, in the working position, is vertical. Cylinder 14 or sling systems keep it in position vertical of this mast.
- the actual drilling tool 16, for example an auger, is associated with a rotation motor assembly 18 which is itself guided in translation along the mast 12. Translation movements of the setting motor in rotation 18 or head of the drilling tool 16 allow progression in the ground of the drilling tool and therefore the making of a cylindrical excavation 20.
- An object of the present invention is to provide a recovery device effort from the mast of a drilling tool which allows better recovery of this effort without applying constraint to the platform and which is of an implementation easy when installing the tool on a site.
- each support pad is associated with a linkage assembly and a control assembly. So it is possible to adjust the position of the pads and the ground pressure separately, which allows to adapt to local slopes or inequalities of the soil in the region where drilling is to be carried out.
- it further comprises a vertical guide element integral with said platform, means for guide in vertical translation the lower end of said mast relative to said vertical guide element and connecting means between the lower end of said mast and said vertical guide element to allow sliding towards the bottom of the mast with respect to the vertical guide element if the forces applied by said mast to said vertical guide element exceed a predetermined value.
- the lower end of the mast is connected to the platform by a joint.
- the lower end mast is not in direct contact with the ground.
- the force recovery device is essentially constituted by two pads 30 and 32 which each have a bearing face on the sol 30a, 32a and a connecting piece 30b and 32b.
- Each shoe 30, 32 is connected to the lower end 12a of the mast by an arm respectively referenced 34 and 36.
- the arm 34 is articulated at its first end 34a on the connecting piece 30b of the shoe 30 by a pivot axis 38 which is parallel to the plane p, p 'which contains both the longitudinal axis X, X 'of the mast and the longitudinal axis Y, Y' of the drilling tool.
- the second end 34b of the arm 34 is articulated at the lower end of the mast about a second pivot axis 40 which is parallel to the pivot axis 38.
- the arm 34 is equipped with a control assembly preferably consisting of a jack 42.
- the cylinder 42 comprises a body 44 whose end 44a is articulated around a third axis of rotation 46 parallel to axes 38 and 40 and arranged in the part median 30c of the arm 30.
- the end 48a of the rod 48 of the jack 42 is articulated by relative to the mast around a fourth pivot axis 50 parallel to the axes 38, 40 and 46.
- the axis 50 is mounted on the mast 12 at a distance H from the axes of pivoting 40 of the arms 30 and 36.
- the embodiment of the second arm 36 is identical to that of the arm 34 and will therefore not be described in detail.
- the operating mode of the force recovery device follows from the previous description.
- the mast 12 is in an inclined position and the pads are in the rest position, folded as shown in the left part of figure 2.
- the active positioning of the skids 30 and 32 is done through two mechanical systems and two independent control systems. This solution allows you to adapt simple to possible uneven terrain in the drilling area.
- the symmetrical position of the two pads 30 and 32 relative to the vertical axis of the mast and of the drilling tool ensures a very good recovery of the applied tensile forces at the mast.
- this preferred mode of construction allows the area A corresponding to the drilling to be left completely free drill using the drilling tool 16.
- the cylinders 42 are hydraulic cylinders and preferably double acting to ensure in particular the locking of the arms 34 and 36 in the support position. It goes without saying, however, that we would not depart from the invention if these jacks were for example of pneumatic type and single acting.
- each shoe is sufficient to limit the pressure on the ground.
- the device is constituted by two support pads 50 and 52 which each have a support face 50a, 52a and a connecting piece 50b, 52b.
- the means of moving the skates 50 and 52 between their working position as shown in Figure 4 and the rest position are constituted by a horizontal beam element 54 provided with each of its ends of stirrups 56, 58, these stirrups being symmetrical with respect to in the center B of the beam 54.
- the pads 50 and 52 are pivotally mounted around axes 60 and 62 which are parallel to the plane of symmetry p, p 'of the tool and of the mast and orthogonal to the X, X 'axis of the mast.
- the central part B of the beam 54 is extended by an upright 61 whose upper end 63 is integral with a jack displacement 64.
- the body 66 of the jack 64 is integral with the beam 12 and more precisely from its lower end 12a while its rod 68 is made integral with the end 63 of the part 61 by a pivot axis 70 parallel axes 58 and 60.
- Inside the foot 12a of the mast are provided means guiding in translation 72 to guide the part 60 in its vertical translational movement relative to the mast 12.
- the mode of operation of the force recovery device shown in Figure 4 follows clearly from the preceding description.
- the rod 68 of the jack 64 is partially retracted.
- the cylinder 64 is ordered to that the pads 50 and 52 come to rest on the ground with the contact pressure desired.
- the jack 64 is hydraulic and double acting.
- FIG. 5 shows an improved embodiment of the device recovery of efforts.
- the platform 10 is equipped with a counter mast 80 secured to the platform 10 and which serves as a guide element in vertical translation of the lower end of the mast.
- Guidance is obtained, for example, using stirrups 82 and 84 integral with the mast and surrounding the counter mast 80.
- the vertical mechanical connection between the mast and the counter-mast is obtained, in this embodiment, by cylinders such as 86 with displacements vertical whose end of the rod 88 is integral with the stirrup 84 while the body 90 of the jack is integral with the counter mast 80.
- the supply 92 of jack 86 in fluid is produced through a pressure limiter 94.
- the forces applied at the mast 12 are taken up by the ground via the skids 30. If this support decreases, the forces applied to the mast are transmitted in part to the counter-mast by through the cylinders 86. If this effort becomes too great, the pressure of the fluid in the cylinders 86 increases and the pressure relief valve 94 acts, which allows a displacement of the rod 88 relative to the body 90 and therefore, a sliding down the mast until the support on the floor of the skates becomes sufficient for the fluid pressure in the cylinder to resume its setpoint. It goes without saying that the cylinders 86 could be replaced by other systems capable of allowing the mast to slide down relative to to the mast when the force transmitted by the mast to the mast exceeds a value predetermined.
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de reprise d'efforts pour mât d'outil de forage.The present invention relates to a force recovery device for drilling tool mast.
De façon plus précise, la présente invention concerne un dispositif associé au mât sur lequel est monté un dispositif de forage tel par exemple qu'une tarière et qui permet de compenser les efforts auxquels ce mât est soumis du fait de l'action de l'outil de forage dans le sol.More specifically, the present invention relates to a device associated with the mast on which is mounted a drilling device such as for example a auger and which compensates for the forces to which this mast is subjected due to the fact of the action of the drilling tool in the ground.
Sur la figure 1 annexée, on a représenté schématiquement un tel outil.
On a montré la plate-forme automotrice 10, sur laquelle est articulée l'extrémité
inférieure d'un mât 12 à l'aide d'une articulation qui, en position de travail, est
vertical. Des systèmes de vérin 14 ou d'élingues permettent le maintien en position
verticale de ce mât. L'outil de forage proprement dit 16, par exemple une tarière,
est associé à un ensemble moteur de mise en rotation 18 qui est lui-même guidé en
translation le long du mât 12. Les déplacements en translation du moteur de mise
en rotation 18 ou tête de l'outil de forage 16 permettent la progression dans le sol
de l'outil de forage et donc la réalisation d'une excavation cylindrique 20.In Figure 1 attached, there is shown schematically such a tool.
The self-propelled
On comprend que les efforts mis en jeu peuvent être très importants,
ces efforts étant liés d'une part au poids de l'outil 16 et de sa tête de mise en
rotation 18 et surtout d'autre part aux contraintes qui sont développées du fait de
l'action de l'outil de forage 16 dans le sol. Ces effort totaux peuvent atteindre 100
à 125 tonnes. On comprend que ces efforts sont intégralement transmis au mât 12
qui, lui-même, transmet ses efforts à la plate-forme 10. Il est donc nécessaire de
prévoir des dispositifs pour reprendre l'effort auquel le mât 12 est soumis. Dans
les solutions connues, ces dispositifs sont par exemple des systèmes de vérin tels
que 22 mis en place lorsque la plate-forme 10 est en position de travail. On
comprend cependant que cette solution est peu satisfaisante puisque notamment le
mât 12 occupe une position totalement excentrée par rapport à l'ensemble de la
plate-forme 10.We understand that the efforts involved can be very important,
these efforts being linked on the one hand to the weight of the
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de reprise d'efforts du mât d'un outil de forage qui permette une meilleure reprise de cet effort sans appliquer de contrainte à la plate-forme et qui soit d'une mise en oeuvre aisée lors de l'installation de l'outil sur un chantier.An object of the present invention is to provide a recovery device effort from the mast of a drilling tool which allows better recovery of this effort without applying constraint to the platform and which is of an implementation easy when installing the tool on a site.
Pour atteindre ce but selon l'invention, le dispositif de reprise d'efforts pour le mât d'un outil de forage apte à être déplacé le long dudit mât, ledit mât étant associé à une plate-forme, se caractérise en ce qu'il comprend :
- au moins deux patins sensiblement identiques, chaque patin comportant une surface d'appui sur le sol et une portion de liaison ;
- des moyens cinématiques de liaison entre une région dudit mât disposée à proximité de l'extrémité inférieure dudit mât et les portions de liaison desdits patins ; et
- des moyens de commande de déplacement des moyens cinématiques de liaison pour déplacer lesdits patins entre une position de repos et une position active dans laquelle lesdits patins sont en appui sur le sol par leur surface d'appui symétriquement par rapport au plan contenant l'axe longitudinal dudit mât en position verticale et l'axe longitudinal dudit outil de forage.
- at least two substantially identical pads, each pad having a bearing surface on the ground and a connecting portion;
- kinematic connecting means between a region of said mast arranged near the lower end of said mast and the connecting portions of said pads; and
- movement control means kinematic connection means for moving said pads between a rest position and an active position in which said pads are supported on the ground by their bearing surface symmetrically with respect to the plane containing the longitudinal axis of said mast in a vertical position and the longitudinal axis of said drilling tool.
On comprend que, grâce au fait que le dispositif de reprise d'efforts est directement lié à la partie inférieure de ce mât, la plate-forme associée au mât n'est soumise qu'à des efforts très limités. En outre, la disposition symétrique des patins d'appui par rapport au mât et à l'outil de forage permet un bon équilibrage de la reprise d'efforts et est compatible avec la proximité immédiate de l'outil de forage par rapport au mât.We understand that, thanks to the fact that the force recovery device is directly linked to the lower part of this mast, the platform associated with the mast is only subject to very limited efforts. In addition, the symmetrical arrangement of support pads in relation to the mast and the drilling tool allows good balancing recovery of effort and is compatible with the immediate proximity of the drilling relative to the mast.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre, chaque patin d'appui est associé à un ensemble de liaison et à un ensemble de commande. Ainsi, il est possible de réaliser le réglage de la position des patins et de la pression au sol séparément, ce qui permet de s'adapter à des déclivités ou inégalités locales du sol dans la région où le forage doit être réalisé.According to a preferred embodiment, each support pad is associated with a linkage assembly and a control assembly. So it is possible to adjust the position of the pads and the ground pressure separately, which allows to adapt to local slopes or inequalities of the soil in the region where drilling is to be carried out.
Selon un mode perfectionné de mise en oeuvre, il comprend en outre un élément vertical de guidage solidaire de ladite plate-forme, des moyens pour guider en translation verticale l'extrémité inférieure dudit mât par rapport audit élément vertical de guidage et des moyens de liaison entre l'extrémité inférieure dudit mât et ledit élément vertical de guidage pour autoriser un glissement vers le bas du mât par rapport à l'élément de guidage vertical si les efforts appliqués par ledit mât audit élément de guidage vertical dépassent une valeur prédéterminée.According to an improved mode of implementation, it further comprises a vertical guide element integral with said platform, means for guide in vertical translation the lower end of said mast relative to said vertical guide element and connecting means between the lower end of said mast and said vertical guide element to allow sliding towards the bottom of the mast with respect to the vertical guide element if the forces applied by said mast to said vertical guide element exceed a predetermined value.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront
mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de
l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux
figures annexées sur lesquelles :
En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, on va décrire un premier mode de réalisation du dispositif de reprise d'efforts pour mât d'outil de forage du type représenté sur la figure 1. De préférence, l'extrémité inférieure du mât est reliée à la plate-forme par une articulation. De toute manière, l'extrémité inférieure du mât n'est pas en appui direct sur le sol.Referring first to Figures 2 and 3, we will describe a first embodiment of the force recovery device for the drilling tool mast of the type shown in Figure 1. Preferably, the lower end of the mast is connected to the platform by a joint. Anyway, the lower end mast is not in direct contact with the ground.
Comme le montre la figure 2, sur laquelle on a représenté la partie
inférieure 12a du mât 12, le dispositif de reprise d'efforts est essentiellement
constitué par deux patins 30 et 32 qui comportent chacun une face d'appui sur le
sol 30a, 32a et une pièce de liaison 30b et 32b. Chaque patin 30, 32 est relié à
l'extrémité inférieure 12a du mât par un bras respectivement référencé 34 et 36. Le
bras 34 est articulé à sa première extrémité 34a sur la pièce de liaison 30b du patin
30 par un axe de pivotement 38 qui est parallèle au plan p,p' qui contient à la fois
l'axe longitudinal X,X' du mât et l'axe longitudinal Y,Y' de l'outil de forage. La
deuxième extrémité 34b du bras 34 est articulée à l'extrémité inférieure du mât
autour d'un deuxième axe de pivotement 40 qui est parallèle à l'axe de pivotement
38. Pour permettre le déplacement du bras 34 et donc du patin 30, le bras 34 est
équipé d'un ensemble de commande de préférence constitué par un vérin 42. Le
vérin 42 comprend un corps 44 dont l'extrémité 44a est articulée autour d'un
troisième axe de rotation 46 parallèle aux axes 38 et 40 et disposée dans la partie
médiane 30c du bras 30. L'extrémité 48a de la tige 48 du vérin 42 est articulée par
rapport au mât autour d'un quatrième axe de pivotement 50 parallèle aux axes 38,
40 et 46. L'axe 50 est monté sur le mât 12 à une distance H des axes de
pivotement 40 des bras 30 et 36. Le mode de réalisation du deuxième bras 36 est
identique à celui du bras 34 et ne sera donc pas décrit en détail.As shown in Figure 2, on which the part has been represented
lower 12a of the
Le mode de fonctionnement du dispositif de reprise d'efforts découle
de la description précédente. Lors de la phase de déplacement de l'engin de forage,
le mât 12 est en position inclinée et les patins sont en position de repos, repliés
comme le montre la partie gauche de la figure 2. Lorsque l'engin arrive sur le site
et que le mât 12 a été amené en position verticale à l'emplacement souhaité, on
commande les vérins 42 des bras 34 et 36 pour les amener dans la position
représentée sur la demi-vue de droite de la figure 2. Dans cette position, les patins
30 et 32 sont en appui sur le sol et permettent ainsi la reprise de l'effort appliqué
au mât 12 lors de l'utilisation de l'outil de forage 16.The operating mode of the force recovery device follows
from the previous description. During the movement of the drilling rig,
the
Dans ce mode de réalisation préféré, la mise en position active des
patins 30 et 32 se fait par l'intermédiaire de deux systèmes mécaniques et de deux
systèmes de commande indépendants. Cette solution permet de s'adapter de façon
simple aux éventuelles inégalités de terrain dans la zone de forage. De plus, la
position symétrique des deux patins 30 et 32 par rapport à l'axe vertical du mât et
de l'outil de forage assure une très bonne reprise des efforts de traction appliqués
au mât.In this preferred embodiment, the active positioning of the
En outre, comme le montre mieux la figure 3, ce mode préféré de
réalisation permet de laisser totalement libre la zone A correspondant au forage à
réaliser à l'aide de l'outil de forage 16.In addition, as best shown in Figure 3, this preferred mode of
construction allows the area A corresponding to the drilling to be left completely free
drill using the
De préférence encore, les vérins 42 sont des vérins hydrauliques et de
préférence à double effet pour assurer notamment le verrouillage des bras 34 et 36
en position d'appui. Il va cependant de soi que l'on ne sortirait pas de l'invention si
ces vérins étaient par exemple de type pneumatique et à simple effet.More preferably, the
Il va également de soi que l'on pourrait utiliser d'autres dispositifs
convenables pour commander la rotation des bras autour de leurs axes 40 entre
leur position active et leur position de repos.It goes without saying that other devices could also be used.
suitable for controlling the rotation of the arms about their
De préférence encore, la surface d'appui 30a de chaque patin est
suffisante pour limiter la pression au sol.More preferably, the
Il faut ajouter que, grâce aux bras 34 et 36, en position de travail, les
patins présentent un écartement mutuel suffisant pour assurer une très bonne
stabilité du mât. En revanche, au repos, les bras sont repliés le long du mât, ce qui
limite l'encombrement dû aux patins.It should be added that, thanks to the
En se référant maintenant à la figure 4, on va décrire un deuxième
mode de réalisation du dispositif de reprise d'efforts du mât. Le dispositif est
constitué par deux patins d'appui 50 et 52 qui présentent chacun une face d'appui
50a, 52a et une pièce de liaison 50b, 52b. Les moyens de déplacement des patins
50 et 52 entre leur position de travail tels qu'il sont représentés sur la figure 4 et la
position de repos sont constitués par un élément de poutre horizontale 54 muni à
chacune de ses extrémités d'étriers 56, 58, ces étriers étant symétriques par rapport
au centre B de la poutre 54. Les patins 50 et 52 sont montés pivotants autour
d'axes 60 et 62 qui sont parallèles au plan de symétrie p,p' de l'outil et du mât et
orthogonaux à l'axe X,X' du mât. La partie centrale B de la poutre 54 est
prolongée par un montant 61 dont l'extrémité supérieure 63 est solidaire d'un vérin
de déplacement 64. Le corps 66 du vérin 64 est solidaire de la poutre 12 et plus
précisément de son extrémité inférieure 12a alors que sa tige 68 est rendue
solidaire de l'extrémité 63 de la pièce 61 par un axe de pivotement 70 parallèle
aux axes 58 et 60. A l'intérieur du pied 12a du mât sont prévus des moyens
convenables de guidage en translation 72 pour guider la pièce 60 dans son
mouvement de translation verticale par rapport au mât 12.Referring now to Figure 4, we will describe a second
embodiment of the mast force recovery device. The device is
constituted by two
Le mode de fonctionnement du dispositif de reprise d'efforts
représenté sur la figure 4 découle clairement de la description précédente. En
position de repos, la tige 68 du vérin 64 est partiellement rentrée. Lorsque le mât
12 est amené en position verticale sur le chantier, on commande le vérin 64 pour
que les patins 50 et 52 viennent en appui sur le sol avec la pression de contact
souhaitée. De préférence, le vérin 64 est hydraulique et à double effet.The mode of operation of the force recovery device
shown in Figure 4 follows clearly from the preceding description. In
rest position, the
La figure 5 montre un mode perfectionné de réalisation du dispositif
de reprise d'efforts. On retrouve le mât 12 dont l'extrémité inférieure 12a est
équipée des patins 30 avec leurs bras articulés 34 et leurs vérins de commande 42.Figure 5 shows an improved embodiment of the device
recovery of efforts. We find the
La plate-forme 10 est équipée d'un contre-mât 80 solidaire de la
plate-forme 10 et qui sert d'élément de guidage en translation verticale de
l'extrémité inférieure du mât. Le guidage est obtenu, par exemple, à l'aide des
étriers 82 et 84 solidaires du mât et entourant le contre-mât 80.The
La liaison mécanique verticale entre le mât et le contre-mât est
obtenue, dans ce mode de réalisation, par des vérins tels que 86 à déplacements
verticaux dont l'extrémité de la tige 88 est solidaire de l'étrier 84 alors que le
corps 90 du vérin est solidaire du contre-mât 80. L'alimentation 92 du vérin 86 en
fluide est réalisée à travers un limiteur de pression 94.The vertical mechanical connection between the mast and the counter-mast is
obtained, in this embodiment, by cylinders such as 86 with displacements
vertical whose end of the
Tant que l'appui au sol des patins est convenable, les efforts appliqués
au mât 12 sont repris par le sol par l'intermédiaire des patins 30. Si cet appui
diminue, les efforts appliqués au mât sont transmis en partie au contre-mât par
l'intermédiaire des vérins 86. Si cet effort devient trop important, la pression du
fluide dans les vérins 86 augmente et le limiteur de pression 94 agit, ce qui
autorise un déplacement de la tige 88 par rapport au corps 90 et donc, un
glissement vers le bas du mât jusqu'à ce que l'appui sur le sol des patins
redevienne suffisant pour que la pression du fluide dans le vérin reprenne sa
valeur de consigne. Il va de soi que les vérins 86 pourraient être remplacés par
d'autres systèmes capables d'autoriser le glissement vers le bas du mât par rapport
au contre-mât lorsque l'effort transmis par le mât au contre-mât dépasse une valeur
prédéterminée.As long as the skids have adequate ground support, the forces applied
at the
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