EP1264937B1 - Benne de forage à système de commande de verticalité améliorée - Google Patents

Benne de forage à système de commande de verticalité améliorée Download PDF

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EP1264937B1
EP1264937B1 EP02291152A EP02291152A EP1264937B1 EP 1264937 B1 EP1264937 B1 EP 1264937B1 EP 02291152 A EP02291152 A EP 02291152A EP 02291152 A EP02291152 A EP 02291152A EP 1264937 B1 EP1264937 B1 EP 1264937B1
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EP
European Patent Office
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tilt
frame
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twisting
skid
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EP02291152A
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EP1264937A3 (fr
EP1264937A2 (fr
Inventor
Eric C/O Compagnie Du Sol Wohleber
Philippe c/o COMPAGNIE DU SOL Chagnot
Joel C/O Compagnie Du Sol Cano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie du Sol SARL
Original Assignee
Compagnie du Sol SARL
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Publication of EP1264937A3 publication Critical patent/EP1264937A3/fr
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/26—Safety or control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/46—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor
    • E02F3/47—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets
    • E02F3/475—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets for making foundation slots

Definitions

  • the present invention relates to a drill body with improved verticality control system.
  • a drilling bucket equipped with verticality correction system is described in particular in the French patent FR-A-2,771,429 in the name of the plaintiff.
  • FIG. 1 there is shown the whole of the drilling body.
  • the boom 12 is preferably mounted on a platform 16 equipped with tracks 18.
  • the boom 12 serves for guiding towards the bucket 10 conduits or electrical conductors such as 20 serving for the hydraulic and electrical control of the movements and the operation of the bucket 10.
  • the bucket 10 essentially comprises a body 22 provided with 24.
  • the upper end 26 of the frame 24 is a mooring point of the cables of the crane.
  • the lower end of the body 22 is equipped with two pockets 28 and 30 which are hinged about two parallel axes xx 'and yy' which are orthogonal to the planes of the figure 1 .
  • the body of bucket 22 has a longitudinal axis which is vertical in normal operating condition Z-Z '. To locate the position of the whole of the bucket with respect to the space, it can be associated with the vertical axes Z-Z ', an axis XX' parallel to the pivot axes xx 'and yy' and an axis YY 'in the plan of the figure 1 , this axis YY 'being orthogonal to the axes xx' and y-y '.
  • the axis XX ' identifies the thickness of the bucket and the axis YY' locates its width.
  • the body of the body 22 is equipped with two position correction pads 32 and 34 which are mounted movable relative to the frame 24 of the body of the body as will be explained later. It is now understood that the pads 32 and 34 are actually in contact with the wall of the trench being excavated and that, by changing the position of the body of the bucket relative to to these two pads, one can effectively correct the defects of verticality of the bucket in the process of making the trench.
  • each pad 32 or 34 has a U shape.
  • each pad comprises two wings 44 and 46 disposed opposite the periphery of the main faces 36 and 38 and a central portion 48 which connects these two wings and which faces the lateral faces 40 and 42 of the frame 24.
  • Each pad 32 and 34 is equipped with two displacement cylinders in the direction X-X ', respectively disposed at the upper end and the lower end of the pad.
  • These displacement devices are schematically represented on the Figures 2a and 2b and are referenced 50 and 52.
  • the shoe 34 is, of course, also equipped with two respectively upper and lower displacement devices.
  • each moving device 50 or 52 can be ordered separately. It is understood that the relative displacements of the frame 24 relative to the pads 32 and 34 make it possible to correct at the upper part and at the lower part of the body of the bucket the errors of verticality with respect to the X, Y and Z axes.
  • each of the two pads is equipped with an auxiliary pad 56 which can be moved relative to the pad proper 32 in the direction YY '.
  • the auxiliary pad 56 is itself equipped with two displacement cylinders 58 and 60, simultaneously controlled respectively upper and lower. It is thus possible, by the control of the devices 58 and 60, to move the auxiliary pad 56 relative to the pad 32 in the plane Y-Z.
  • the bucket is equipped with sensors that detect vertical errors.
  • An object of the present invention is to provide a drilling bucket comprising a verticality control system which is easier for the operator using the bucket and which allows the drilling to be carried out whose verticality is very significantly improved.
  • the drill body comprises the features of claim 1.
  • each control member is associated with a verticality error information appearing on the display or display device, each member being able to control one or two jacks.
  • FIG 3 schematically shows the frame 24 of the bucket, the main pads 32 and 34 and the auxiliary pads 56 and 58.
  • the cylinders V 1 and V 2 which are respectively upper and lower control of the main pad 32, the upper and lower cylinders V 3 and V 4 of the main pad 34, as well as the cylinders V 5 and V, have also been simplified. 6 control of the auxiliary pads 56 and 58.
  • the chassis of the bucket is equipped with two inclinometers 62 and 64 which make it possible to detect the inclination of the longitudinal axis of the chassis of the bucket, respectively in a plane parallel to the main faces of the chassis and in a plane parallel to the side faces of the chassis.
  • the bucket is also equipped with a gyrometer 66 which makes it possible to detect an overall twisting movement of the frame around the vertical.
  • the information in digital or analog form delivered by these sensors is transmitted to the surface by electrical conductors 68 to processing circuits 70.
  • the processing circuit 70 from the information delivered by the sensor 62 gives a possible inclination information in one direction or the other in the first reference plane.
  • the signal delivered by the second inclinometer 64 is processed by the circuit 70 to provide a possible indication of inclination in one direction or the other in the second reference plane.
  • the circuit 70 from the signal delivered by the gyro 66, detects a possible twisting of the frame of the bucket in the forward direction or in the opposite direction.
  • the control system also comprises a display device, preferably a display screen 72 on which any tilt information belonging to one of the six categories of verticality defect stated above can be displayed. The operator therefore has at his disposal a simple visualization of possible verticality defects with, preferably, their amplitude.
  • the operator also has, at his disposal, a control assembly 74 constituted by as many manually controlled members 76 i as there is different information of error of verticality, that is to say six in each case. the example described.
  • This control unit 74 is connected to a processing circuit 78 which, from the signal produced by the actuation of one of the members 76 i elaborates the control signals C i which must be applied to one or more of the jacks V 1 to V 6 depending on the error to be corrected. More precisely, the control signals C i are applied to the control circuits 80 of the jacks V 1 to V 6 .
  • the Figures 5a and 5b respectively correspond to front and rear inclinations of the frame of the bucket in the ZY plane.
  • the correction is obtained by moving in one direction the upper cylinders V 1 and V 3 of the main pads 32 and 34 and the cylinders V 2 and V 4 lower the main pads 32 and 34 in the other direction.

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  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
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Description

  • La présente invention a pour objet une benne de forage à système de commande de verticalité améliorée.
  • Une benne de forage équipée de système de correction de verticalité est décrite notamment dans le brevet français FR-A-2 771 429 au nom de la demanderesse.
  • En se référant aux figures annexées 1 et 2A et 2B, on va décrire de façon simplifiée une telle machine pour exposer les problèmes qu'elle peut poser.
  • Sur la figure 1, on a représenté l'ensemble de la benne de forage. On trouve la benne de forage proprement dite 10 qui est suspendue à l'extrémité d'une flèche 12 par un système de câbles 14. La flèche 12 est de préférence montée sur une plate-forme 16 équipée de chenilles 18. Comme cela est connu, outre les câbles 14, la flèche 12 sert au guidage vers la benne 10 de conduites ou conducteurs électriques tels que 20 servant à la commande hydraulique et électrique des mouvements et du fonctionnement de la benne 10. La benne 10 comprend essentiellement un corps 22 muni d'un châssis 24. L'extrémité supérieure 26 du châssis 24 constitue un point d'amarrage des câbles de la grue. L'extrémité inférieure du corps 22 est équipée de deux poches 28 et 30 qui sont articulées autour de deux axes parallèles x-x' et y-y' qui sont orthogonaux aux plans de la figure 1.
  • Le corps de benne 22 présente un axe longitudinal qui est vertical en condition de fonctionnement normal Z-Z'. Pour repérer la position de l'ensemble de la benne par rapport à l'espace, à celle-ci on peut associer les axes verticaux Z-Z', un axe X-X' parallèle aux axes de pivotement x-x' et y-y' et un axe Y-Y' dans le plan de la figure 1, cet axe Y-Y' étant orthogonal aux axes x-x' et y-y'. En d'autres termes, l'axe X-X' repère l'épaisseur de la benne et l'axe Y-Y' repère sa largeur.
  • On voit également sur la figure 1 que le corps de la benne 22 est équipé de deux patins de correction de position 32 et 34 qui sont montés mobiles par rapport au châssis 24 du corps de benne ainsi qu'on l'expliquera ultérieurement. On comprend dès à présent que les patins 32 et 34 sont effectivement au contact de la paroi de la tranchée en cours de creusement et que, en modifiant la position du corps de benne par rapport à ces deux patins, on peut effectivement corriger les défauts de verticalité de la benne en train de réaliser la tranchée.
  • En se référant maintenant aux figures 2a et 2b on va décrire le principe du dispositif de correction de verticalité selon l'invention. Sur la figure 2a, on a représenté schématiquement la moitié du châssis 24 du corps de benne qui présente deux faces principales verticales 36 et 38 qui sont disposées dans des plans Y-Z et deux faces latérales 40 qui sont disposées dans des plans X-Z. Les périphéries des faces principales 36 et 38 ainsi que les faces latérales 40 sont recouvertes par respectivement les patins de correction 32 et 34. En coupe horizontale, chaque patin 32 ou 34 a une forme de U. Ainsi, chaque patin comporte deux ailes 44 et 46 disposées en regard de la périphérie des faces principales 36 et 38 et une partie centrale 48 qui raccorde ces deux ailes et qui est en regard des faces latérales 40 et 42 du châssis 24.
  • Chaque patin 32 et 34 est équipé de deux vérins de déplacement selon la direction X-X', disposés respectivement à l'extrémité supérieure et à l'extrémité inférieure du patin. Ces dispositifs de déplacement sont représentés schématiquement sur les figures 2a et 2b et sont référencés 50 et 52. Le patin 34 est, bien sûr, également équipé de deux dispositifs de déplacement respectivement supérieur et inférieur. Comme on l'expliquera ultérieurement plus en détail, chaque dispositif de déplacement 50 ou 52 peut être commandé séparément. On comprend que les déplacements relatifs du châssis 24 par rapport aux patins 32 et 34 permettent de corriger à la partie supérieure et à la partie inférieure du corps de benne les erreurs de verticalité par rapport aux axes X, Y et Z.
  • Afin de corriger les erreurs de verticalité dans le plan Y-Z, chacun des deux patins est équipé d'un patin auxiliaire 56 qui peut être déplacé par rapport au patin proprement dit 32 selon la direction YY'. Plus précisément, le patin auxiliaire 56 est équipé lui-même de deux vérins de déplacement 58 et 60, commandés simultanément respectivement supérieur et inférieur. Il est ainsi possible, par la commande des dispositifs 58 et 60, de déplacer le patin auxiliaire 56 par rapport au patin 32 dans le plan Y-Z.
  • En outre, la benne est équipée de capteurs qui permettent de détecter les erreurs de verticalité.
  • On comprend que, si ces dispositifs mécaniques constitués par les patins principaux et les patins auxiliaires permettent d'introduire des corrections de défauts de verticalité, la commande des différents vérins correspondants est très délicate à effectuer par l'utilisateur de la benne de forage au vu des informations délivrées par les capteurs. Il en résulte que, lorsque le forage doit atteindre des profondeurs importantes, il existe des risques sérieux que le forage final obtenu ne présente pas la verticalité requise.
  • Un objet de la présente invention est de fournir une benne de forage comportant un système de commande de correction de verticalité qui soit d'une utilisation plus simple par l'opérateur se servant de la benne et qui autorise ainsi la réalisation de forages dont la verticalité est très sensiblement améliorée.
  • Pour atteindre ce but selon l'invention, la benne de forage comprend les caractèristiques de la revendication 1.
  • On comprend que, grâce à la présence des différents capteurs dont est équipé le châssis de la benne et des moyens manuels d'application revendiqués, il est possible d'obtenir des informations précises d'erreurs de verticalité et ces informations peuvent être utilisées pour agir directement sur les vérins en vue d'effectuer les actions sur les patins principaux ou auxiliaires convenables en vue d'effectuer la correction.
  • On comprend en outre que l'opérateur dispose de l'ensemble des informations d'erreur de verticalité. A partir de ces informations, il peut agir sur les différents organes de commande afin de provoquer automatiquement la commande des vérins permettant de corriger l'erreur. En outre, on comprend que cette opération est simplifiée puisque, de préférence, chaque organe de commande est associé à une information d'erreurs de verticalité apparaissant sur le dispositif d'affichage ou de visualisation, chaque organe pouvant commander un ou deux vérins.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 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 :
    • la figure 1 déjà décrite montre l'ensemble d'une benne de forage conforme à l'invention ;
    • la figure 2a déjà décrite est une demi-vue en coupe horizontale simplifiée du châssis de la benne ;
    • la figure 2b est une vue simplifiée de la moitié du châssis de la benne en coupe verticale ;
    • la figure 3 est une vue simplifiée de la benne montrant l'implantation des six vérins de commande ;
    • la figure 4 est un schéma simplifié montrant les systèmes de commande des différents vérins selon un mode de réalisation préféré ; et
    • les figures 5a à 5f illustrent les six corrections qu'il est possible d'introduire dans la position de la benne.
  • Sur la figure 3, on a représenté schématiquement le châssis 24 de la benne, les patins principaux 32 et 34 ainsi que les patins auxiliaires 56 et 58. Sur la figure 3, on a également fait apparaître de façon simplifiée les vérins V1 et V2 respectivement supérieur et inférieur de commande du patin principal 32, les vérins V3 et V4 respectivement supérieur et inférieur du patin principal 34 ainsi que les vérins V5 et V6 de commande des patins auxiliaires 56 et 58.
  • En se référant maintenant à la figure 4, on va décrire le système de commande des vérins V1 à V6 en fonction des erreurs de verticalité ou de vrillage dans un mode de réalisation préféré.
  • Selon l'invention, le châssis de la benne est équipé de deux inclinomètres 62 et 64 qui permettent de détecter l'inclinaison de l'axe longitudinal du châssis de la benne, respectivement dans un plan parallèle aux faces principales du châssis et dans un plan parallèle aux faces latérales du châssis. La benne est également équipée d'un gyromètre 66 qui permet de détecter un mouvement global de vrillage du châssis autour de la verticale. Les informations sous forme numérique ou analogique délivrées par ces capteurs sont transmises vers la surface par des conducteurs électriques 68 vers des circuits de traitement 70.
  • Le circuit de traitement 70 à partir de l'information délivrée par le capteur 62 donne une éventuelle information d'inclinaison dans un sens ou dans l'autre dans le premier plan de référence. Le signal délivré par le deuxième inclinomètre 64 est traité par le circuit 70 pour fournir une éventuelle indication d'inclinaison dans un sens ou dans l'autre dans le deuxième plan de référence. Enfin, le circuit 70, à partir du signal délivré par le gyromètre 66, détecte un éventuel vrillage du châssis de la benne dans le sens direct ou dans le sens inverse. Le système de commande comporte également un dispositif d'affichage, de préférence un écran de visualisation 72 sur lequel on peut faire apparaître les informations éventuelles d'inclinaison appartenant à une des six catégories de défaut de verticalité énoncées précédemment. L'opérateur a donc, à sa disposition, une visualisation simple des éventuels défauts de verticalité avec, de préférence, leur amplitude.
  • L'opérateur a également, à sa disposition, un ensemble de commande 74 constitué par autant d'organes à commande manuelle 76i qu'il y a d'informations différentes d'erreur de verticalité, c'est-à-dire six dans l'exemple décrit. Cet ensemble de commande 74 est relié à un circuit de traitement 78 qui, à partir du signal produit par l'actionnement d'un des organes 76i élabore les signaux de commande Ci qui doivent être appliqués à l'un ou plusieurs des vérins V1 à V6 en fonction de l'erreur à corriger. Plus précisément, les signaux de commande Ci sont appliqués aux circuits de commande 80 des vérins V1 à V6.
  • On comprend qu'ainsi l'opérateur peut, à chaque enfoncement de la benne dans le forage, corriger une éventuelle erreur de verticalité ou de vrillage, puisqu'il dispose, d'une part, d'une information simple relative à la nature du défaut de verticalité apparaissant sur l'écran 72 et, d'autre part, d'un organe de commande 76i correspondant à chacun des défauts de verticalité susceptibles d'apparaître sur cet écran. On évite ainsi toute erreur de manipulation.
  • Sur les figures 5a à 5f, on a représenté de façon schématique l'erreur de positionnement ainsi que l'action sur les patins principaux ou auxiliaires qu'il y a lieu d'appliquer pour obtenir l'erreur de verticalité.
  • Les figures 5a et 5b correspondent respectivement à des inclinaisons avant et arrière du châssis de la benne dans le plan ZY. Pour introduire la correction correspondante, il faut agir sur les patins principaux. La correction est obtenue en déplaçant dans un premier sens les vérins V1 et V3 supérieurs des patins principaux 32 et 34 et les vérins V2 et V4 inférieurs des patins principaux 32 et 34 dans l'autre sens.
  • Sur les figures 5c et 5d, on a représenté le mode de correction d'un décalage latéral à droite ou à gauche, c'est-à-dire selon le plan X-Z du châssis. Cette correction est obtenue en commandant l'un ou l'autre des vérins V5 et V6 associé aux patins auxiliaires 56 et 58.
  • Enfin, sur les figures 5e et 5f, on a illustré la correction d'un effet de vrillage dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire. Pour introduire cette correction, on agit simultanément sur les vérins V1, V3 d'un des patins principaux dans un premier sens et sur les vérins V2, V4 du deuxième patin principal dans un deuxième sens selon qu'il y a lieu de corriger un vrillage dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire.

Claims (3)

  1. Benne de forage (10) comprenant un corps (22) muni d'un châssis (24), ledit corps étant suspendu par sa partie supérieure et étant muni de deux poches (28, 30) articulées autour de deux axes de pivotement parallèles entre eux disposés à l'extrémité inférieure du corps, ledit corps présentant un axe vertical, ledit châssis (24) présentant deux faces principales orthogonales aux axes de pivotement et deux faces latérales parallèles (36, 38) aux axes de pivotement, ladite benne comprenant en outre des moyens de correction de l'inclinaison de ladite benne qui comportent :
    - deux patins principaux (32, 34) d'inclinaison de la benne, chaque patin comportant deux ailes orthogonales (44, 46) aux axes de pivotement et parallèles à l'axe vertical reliées à une partie centrale (48) faisant face aux faces latérales du châssis, chaque patin présentant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure ;
    - des moyens de déplacement de chaque patin principal par rapport au châssis, chaque moyen de déplacement comprenant un vérin supérieur (50) pour déplacer l'extrémité supérieure du patin selon une direction parallèle aux axes de pivotement dans un sens et dans l'autre et un vérin inférieur (52) pour déplacer l'extrémité inférieure dudit patin selon une direction parallèle aux axes de pivotement dans les deux sens, chaque patin principal (32, 34) comportant en outre un patin auxiliaire (56) de correction d'inclinaison apte à faire saillie hors de la face centrale du patin et un vérin (58, 60) pour déplacer l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure dudit patin auxiliaire par rapport audit patin principal selon une direction orthogonale auxdits axes de pivotement,
    ladite benne se caractérisant en ce qu'elle comprend en outre :
    - des premiers capteurs (62, 64, 66) pour délivrer des signaux représentatifs de l'inclinaison, par rapport à la verticale, de l'axe longitudinal du châssis dans un premier plan contenant l'axe longitudinal et s'étendant parallèlement aux faces principales du châssis ;
    - des deuxièmes capteurs (62, 64, 66) pour délivrer des signaux représentatifs de l'inclinaison, par rapport à la verticale, de l'axe longitudinal du châssis dans un deuxième plan contenant l'axe longitudinal et s'étendant parallèlement aux faces latérales du châssis ;
    - des troisièmes capteurs (62, 64, 66) pour délivrer un signal représentatif d'un mouvement de vrillage du châssis autour de la verticale ;
    - des moyens de traitement (70) des signaux délivrés par les capteurs (62, 64, 66) pour en déduire des informations d'inclinaison et/ou de vrillage du châssis et pour élaborer un nombre n prédéterminé d'informations d'inclinaison et de vrillage ;
    - des moyens de commande (78, 80) desdits vérins pour élaborer des signaux de commande desdits vérins en fonction desdites informations d'inclinaison et de vrillage ;
    - des moyens (72) pour afficher lesdites informations d'inclinaison et/ou de vrillage ; et
    - des moyens manuels (74) d'application desdits signaux de commande auxdits vérins, comprenant n organes de commande (76i) associés chacun à une information d'inclinaison ou de vrillage, chaque organe de commande (76i) étant actionnable manuellement en fonction des informations d'inclinaison ou de vrillage affichées.
  2. Benne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites n informations sont :
    a) une information d'inclinaison dans le premier plan dans un premier sens ;
    b) une information d'inclinaison dans le premier plan dans un deuxième sens ;
    c) une information d'inclinaison dans le deuxième plan dans un premier sens ;
    d) une information d'inclinaison dans le deuxième plan dans un deuxième sens ;
    e) une information de vrillage dans un premier sens : et
    f) une information de vrillage dans un deuxième sens.
  3. Benne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe de commande correspondant à l'information a) commande les deux vérins supérieurs (50) dans le deuxième sens, ledit organe de commande correspondant à l'information b) commande les deux vérins inférieurs (52) dans le deuxième sens, lesdits organes de commande correspondant aux informations c) ou d) commandent l'un des vérins associés aux patins auxiliaires (56) et lesdits organes de commande correspondant aux informations e) ou f) commandent les vérins supérieur (50) et inférieur (52) d'un patin principal (32, 34) dans un premier sens et les vérins supérieur (50) et inférieur (52) de l'autre patin principal (32, 34) dans l'autre sens.
EP02291152A 2001-06-01 2002-05-07 Benne de forage à système de commande de verticalité améliorée Expired - Lifetime EP1264937B1 (fr)

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EP1264937A2 EP1264937A2 (fr) 2002-12-11
EP1264937A3 EP1264937A3 (fr) 2003-01-29
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JP (1) JP2003048684A (fr)
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