EP1533425A1 - Machine de forage à outils rotatifs - Google Patents
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- E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
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- E02F5/14—Component parts for trench excavators, e.g. indicating devices travelling gear chassis, supports, skids
Definitions
- the subject of the present invention is a drilling machine of the type comprising a frame and at least one pair of rotary tools of drilling mounted on this chassis, these rotary drilling tools representing substantially the same axis of rotation.
- FIG. 1 shows a drilling apparatus 10 constituted mainly by a platform 12 equipped with an arrow 14 to the upper end 14a of which is suspended a machine of drilling 16 via cables 18.
- the drilling machine 16 has a frame 20 at the lower end of which are mounted two pairs of rotary drilling tools or cutters 22 and 24.
- Each pair of tools 22 or 24 is constituted by two drilling tools for example 26 and 28 as best shown in FIG. 3, these drilling tools being rotatably mounted around axes that are most often confused, the axis
- the two pairs of tools have parallel axes of rotation.
- each pair of tools is rotatably mounted in a support plate 32 integral with the end lower 20a of the chassis of the drilling machine.
- the drill rig also includes a flexible hose 34 associated with suction ports 36 and a suction pump 38 for cause the removal of cuttings resulting from the action of the tools of drilling.
- the drilling machine also has feed hoses hydraulic motors driving pairs of rotary tools 22 and 24.
- the presence of the support plate 32 between the drilling tools 26 and 28 of the same pair creates an interval e between the zones of action of the drilling tools on the face of size 40.
- This gap 39 leaves in the cutting edge a redan 42.
- the plate 32 has an edge 32a usually semicircular semi-oval or polygonal shape.
- redan 42 opposes or opposes the progression of the tool of especially if the soil in which the drilling is done is relatively hard.
- the redan 42 typically has a height of the order of 250 mm and a thickness of the order of 70 mm.
- the lower edge 32a of the plate 32 which is a cylindrical surface portion in the broad sense of the term whose generatrices are parallel to the axis of rotation of the tools, exerts on the summit of the redan a compression effort. Because of jolts of the machine, lateral parasitic forces induce bending and shearing forces that promote the breaking of the redan.
- An object of the present invention is to provide a machine for drilling of the type mentioned above which improves the progressive disintegration of the redan to improve the overall efficiency of the drilling machine especially in the case of drilling in hard terrain.
- the drilling machine includes a chassis; at least one pair of rotary drilling tools having substantially the same axis of rotation; a support set secured to the frame for rotatably supporting said pair of tools, said support assembly presenting towards the front of the waist an edge extending between the tools of said pair of tools, said machine is characterized in that it further comprises means mounted on said support assembly to create at least one jet of liquid at very high pressure directed towards the face of size between the action areas of said pair of tools; whereby said jet of liquid at very high pressure disintegrates the redan that forms in the face between areas action of said pair of rotary tools.
- the jet creation means comprise at least one less a nozzle fed with liquid under very high pressure opening in said edge of the support assembly.
- the previously defined drilling machine is characterized in that less over part of its length, said edge has a non symmetrical with respect to said median plane, whereby said face dissymmetrical exerts a bending force on the redan formed between areas of action of said pair of tools, to cause disintegration said redan.
- the edge of the support assembly has a non-symmetrical surface with respect to at the median plane of the support element, that is, in relation to the direction drilling against the redan that tends to form between the rotary tools of the same pair, a mechanical bending action is exerted on the redan by this face because of its orientation, which favors its disintegration with respect to a compression action since, as it has been indicated, the redan is more sensitive to a bending action than to a compression section.
- FIG. 4 there is shown the plate 32 fixed at the end lower part of the frame 20a of the drilling machine and which serves for mounting and supporting the pair of tools 26, 28.
- This plate comprises a central recess 50 for mounting motors and drums carrying the drilling elements.
- This figure shows the pipes 52 supplying liquid under pressure of engines drive tools drilling.
- FIG. 4 there is shown simplified way, nozzles such as 54 for creating jets of liquid to very high pressure which are formed in the edge 32a of the plate 32 turned towards the front of size 40 and more precisely towards redan 42. These nozzles thus produce jets of liquid under pressure 56 directed towards the redan over its entire width, that is to say in the perpendicular direction in the plane of Figure 3.
- the nozzles 54 are preferably fed by pipes such as 57 drilled in the thickness of plate 32. These nozzle supply lines 57 are connected to hydraulic supply hoses 58 mounted in parallel with the main supply hoses for hydraulic motors.
- the nozzles 54 are mounted inside the plate 32 so that their output 54a is in withdrawal relative to the lower edges 32a of the plate 32.
- bores 58 are drilled in the edge of the plate 32 to allow the output of the high pressure jets delivered by the nozzles 54.
- the pressure of the liquid used to create the jets is of the order of 100 to 200 MPa.
- the lower edge 32a of the plate 32 no longer consists of a cylindrical surface whose generators are perpendicular to the direction of drilling but by a succession of alternating preference of unsymmetrical faces with respect to the median plane pp 'of the plate 32.
- These faces may consist of flat surfaces or left surfaces.
- it is fixed on the edge 32a of the plate 32, prism-shaped elements such as than 60 that have an active face 62 that does with the direction F of drilling an angle between 30 and 60 degrees and preferably equal to 45 degrees.
- these prismatic elements 60 are alternated with respect to the median plane P, P 'of the plate 32 in such a manner that the active faces 62 are alternately on one side and the other of the median plane P, P '.
- the nozzles 54 are then mounted in the prismatic parts 60 and the supply lines extend into these rooms.
- FIGS. 6 and 6A a variant of FIG. realization of the parts to apply the bending force to redan 42.
- the prismatic parts 70 fixed on the edge 32a of the plate 32 have in cross section the shape of a trapezium whose small active base 72 has a reduced dimension.
- the longitudinal axes x, x 'of the pieces 70 make an angle b with the median plane P, P 'of the plate 32.
- the angle b is, for example, of the order from 30 to 60 degrees.
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Abstract
Machine de forage comprenant : un châssis ; au moins une paire d'outils rotatifs de forage ayant sensiblement le même axe de rotation, un ensemble de supportage (32) solidaire du châssis pour supporter à rotation ladite paire d'outils, ledit ensemble de supportage présentant vers le front de taille un bord (32a) s'étendant entre les outils de ladite paire d'outils, ladite machine se caractérisant en ce qu'elle comprend en outre : des moyens (54) montés sur ledit ensemble de supportage pour créer au moins un jet de liquide à très haute pression dirigée vers le front de taille entre les zones d'action de ladite paire d'outils ; par quoi ledit jet de liquide à très haute pression désagrège le redan qui se forme dans le front de taille entre les zones d'action de ladite paire d'outils rotatifs. <IMAGE>
Description
La présente invention a pour objet une machine de forage du
type comprenant un châssis et au moins une paire d'outils rotatifs de
forage montés sur ce châssis, ces outils rotatifs de forage représentant
sensiblement le même axe de rotation.
En se référant aux figures annexées 1 à 3, on va décrire un
exemple particulier de ce type de machine connue, le plus souvent
appelée fraise, pour mieux faire comprendre les problèmes que peut
soulever l'utilisation d'une telle machine.
Sur la figure 1, on a représenté un engin de forage 10 constitué
principalement par une plate-forme 12 équipée d'une flèche 14 à
l'extrémité supérieure 14a de laquelle est suspendue une machine de
forage 16 par l'intermédiaire de câbles 18. La machine de forage 16
comporte un châssis 20 à l'extrémité inférieure duquel sont montées deux
paires d'outils de forage rotatifs ou fraises 22 et 24. Chaque paire d'outils
de forage 22 ou 24 est constituée par deux outils de forage par exemple
26 et 28 comme le montre mieux la figure 3, ces outils de forage étant
montés rotatifs autour d'axes qui sont le plus souvent confondus, l'axe
commun étant référencé 30. En outre, les deux paires d'outils ont des
axes de rotation parallèles. Plus précisément, chaque paire d'outils est
montée rotative dans une plaque de supportage 32 solidaire de l'extrémité
inférieure 20a du châssis de la machine de forage.
L'engin de forage comporte également un flexible souple 34
associé à des orifices d'aspiration 36 et à une pompe d'aspiration 38 pour
provoquer la remontée des déblais résultant de l'action des outils de
forage. La machine de forage comporte aussi des flexibles d'alimentation
hydraulique des moteurs entraínant les paires d'outils rotatifs 22 et 24.
Comme le montre mieux la figure 3, la présence de la plaque 32
de supportage entre les outils de forage 26 et 28 d'une même paire crée
un intervalle e entre les zones d'action des outils de forage sur le front de
taille 40. Cet intervalle 39 laisse subsister dans le front de taille un redan
42. Par ailleurs, la plaque 32 présente un bord 32a le plus souvent de
forme semi-circulaire semi-ovale ou polygonale.
On comprend que lors de l'action des paires d'outils de forage,
la formation du redan 42 s'oppose ou contrarie la progression de l'outil de
forage surtout si le sol dans lequel le forage est réalisé est relativement
dur.
Le redan 42 présente typiquement une hauteur de l'ordre de
250 mm et une épaisseur de l'ordre de 70 mm. Le bord inférieur 32a de la
plaque 32, qui est une portion de surface cylindrique au sens large du
terme dont les génératrices sont parallèles à l'axe de rotation des outils,
exerce sur le sommet du redan un effort de compression. Du fait des
soubresauts de la machine, des efforts parasites latéraux induisent des
efforts de flexion et de cisaillement qui favorisent la rupture du redan.
Dans le cas de roches très dures, la réaction du redan sur la
machine de forage peut reprendre une partie importante voire la totalité
de l'effort de poussée exercée par le poids de la machine, ce qui limite
d'autant l'efficacité des outils rotatifs de forage.
Un objet de la présente invention est de fournir une machine de
forage du type mentionné ci-dessus qui permette d'améliorer la
désintégration progressive du redan afin d'améliorer l'efficacité globale de
la machine de forage notamment dans le cas de forage en terrain dur.
Pour atteindre ce but selon l'invention, la machine de forage
comprend un châssis ; au moins une paire d'outils rotatifs de forage ayant
sensiblement le même axe de rotation ; un ensemble de supportage
solidaire du châssis pour supporter à rotation ladite paire d'outils, ledit
ensemble de supportage présentant vers le front de taille un bord
s'étendant entre les outils de ladite paire d'outils, ladite machine se
caractérisant en ce qu'elle comprend en outre des moyens montés sur
ledit ensemble de supportage pour créer au moins un jet de liquide à très
haute pression dirigée vers le front de taille entre les zones d'action de
ladite paire d'outils ; par quoi ledit jet de liquide à très haute pression
désagrège le redan qui se forme dans le front de taille entre les zones
d'action de ladite paire d'outils rotatifs.
On comprend que grâce à la présence du jet ou des jets de
liquide à très haute pression qui est dirigé ou qui sont dirigés vers le
redan, la désagrégation de celui-ci est très sensiblement améliorée par
rapport à la seule action de compression du bord de l'ensemble de
supportage des outils rotatifs. L'amélioration de la désagrégation du redan
favorise l'amélioration de l'efficacité globale de l'outil.
De préférence, les moyens de création de jet comprennent au
moins une buse alimentée en liquide sous très haute pression débouchant
dans ledit bord de l'ensemble de supportage.
Selon un mode perfectionné de réalisation de l'invention, la
machine de forage définie précédemment se caractérise en ce qu'au
moins sur une partie de sa longueur, ledit bord présente une face non
symétrique par rapport audit plan médian, par quoi ladite face
dissymétrique exerce un effort de flexion sur le redan formé entre les
zones d'action de ladite paire d'outils, pour provoquer la désagrégation
dudit redan.
On comprend que du fait qu'au moins une portion du bord de
l'ensemble de supportage présente une face non symétrique par rapport
au plan médian de l'élément support, c'est-à-dire par rapport à la direction
de forage en regard du redan qui tend à se former entre les outils rotatifs
d'une même paire, une action mécanique de flexion est exercée sur le
redan par cette face en raison de son orientation, ce qui en favorise la
désintégration par rapport à une action de compression puisque, comme
on l'a indiqué, le redan est plus sensible à une action de flexion qu'à une
section de compression.
Par "face d'une portion du rebord" de l'élément support, il faut
entendre aussi bien une surface plane qu'une surface gauche.
On comprend également que dans ce mode de réalisation
perfectionné, la désintégration du redan résulte de la combinaison de
l'action des jets à très haute pression et de l'action mécanique de flexion
sur le redan du bord incliné de l'ensemble de supportage.
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'exemple non limitatifs.
La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite, est une vue d'ensemble d'un engin de forage ;
- la figure 2 est une vue déjà décrite montrant la partie inférieure de la machine de forage, une partie d'une paire d'outils de forage étant enlevée ;
- la figure 3 est une vue simplifiée de côté déjà décrite montrant une paire d'outils de forage et son action sur le front de taille ;
- la figure 4 est une vue de côté de l'ensemble de supportage des outils de forage équipés de buses de réalisation de jets à haute pression ;
- la figure 4A est une vue de détail de la figure 4 montrant l'alimentation des buses de réalisation des jets ;
- la figure 4B est une vue de détail de la figure 4A montrant la
structure d'une buse ;
la figure 5 montre en perspective le bord de l'ensemble de supportage conformément à un mode perfectionné de réalisation de l'invention ;
la figure 5A montre en vue de côté le bord de l'élément de supportage ;
la figure 6 montre en vue de dessous une variante de réalisation du bord de l'élément de supportage ; et
la figure 6A est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 6.
En se référant tout d'abord aux figures 4, 4A et 4B on va décrire
un mode préféré de réalisation de l'invention.
Sur la figure 4, on a représenté la plaque 32 fixée à l'extrémité
inférieure du châssis 20a de la machine de forage et qui sert au montage
et au supportage de la paire d'outils 26, 28. Cette plaque comporte un
évidement central 50 pour le montage des moteurs et des tambours
portant les éléments de forage. Sur cette figure, on a représenté les
canalisations 52 d'alimentation en liquide sous pression des moteurs
d'entraínement des outils de forage. Sur la figure 4, on a représenté de
façon simplifiée, des buses telles que 54 de création de jets de liquide à
très haute pression qui sont ménagées dans le bord 32a de la plaque 32
tournée vers le front de taille 40 et plus précisément vers le redan 42. Ces
buses produisent donc des jets de liquide sous pression 56 dirigés vers le
redan sur toute sa largeur, c'est-à-dire selon la direction perpendiculaire
au plan de la figure 3.
Comme le montre la figure 4A, de préférence, les buses 54 sont
alimentées par des canalisations telles que 57 percées dans l'épaisseur de
la plaque 32. Ces canalisations d'alimentation des buses 57 sont reliées à
des flexibles d'alimentation hydraulique 58 montés en parallèles avec les
flexibles principaux d'alimentation des moteurs hydrauliques.
Comme le montre mieux la figure 4B, les buses 54 sont montées
à l'intérieur de la plaque 32 de telle manière que leur sortie 54a soit en
retrait par rapport aux bords inférieurs 32a de la plaque 32. Dans ce but,
des alésages 58 sont percés dans le bord de la plaque 32 pour permettre
la sortie des jets haute pression délivrés par les buses 54.
De préférence, la pression du liquide servant à créer les jets est
de l'ordre de 100 à 200 MPa.
On comprend ainsi que grâce à la présence des jets créés par
les buses 54, il est possible de provoquer la désintégration du redan 42 au
fur et à mesure de sa constitution, notamment si le sol dans lequel le
forage est réalisé, est dur.
En se référant maintenant aux figures 5 et 5A, on va décrire un
mode perfectionné de réalisation de la machine de forage. Dans ce mode
de réalisation perfectionné, pour obtenir la désagrégation du redan, on
ajoute à des jets haute pression un effet mécanique de flexion sur ce
redan.
Pour atteindre ce résultat, le bord inférieur 32a de la plaque 32
n'est plus constitué par une surface cylindrique dont les génératrices sont
perpendiculaires à la direction de forage mais par une succession, de
préférence alternée, de faces non symétriques par rapport au plan médian
pp' de la plaque 32. Ces faces peuvent consister en des surfaces planes ou
des surfaces gauches. Pour cela, de préférence, on fixe sur le bord
proprement dit 32a de la plaque 32, des éléments en forme de prisme tels
que 60 qui présentent une face active 62 qui fait avec la direction F de
forage un angle compris entre 30 et 60 degrés et de préférence égal à
45 degrés. De préférence également, ces éléments prismatiques 60 sont
alternés par rapport au plan médian P, P' de la plaque 32 de telle manière
que les faces actives 62 soient alternativement d'un côté et de l'autre du
plan médian P, P'. Ces pièces prismatiques, grâce à l'inclinaison de leurs
faces 62 exercent sur le redan un effort qui n'est pas perpendiculaire au
sommet du redan mais incliné par rapport à celui-ci, ce qui permet
d'appliquer au redan un effort de flexion favorisant sa désintégration.
Les buses 54 sont montées alors dans les pièces prismatiques
60 et les canalisations d'alimentation se prolongent dans ces pièces.
On comprend ainsi que la désagrégation du redan résulte de la
combinaison de l'action hydraulique des jets créés par les buses 54 et de
l'action mécanique des faces inclinées 62 des pièces prismatiques 60
montées sur le bord 32a de la plaque 32. On obtient ainsi encore une
amélioration de l'effet de désagrégation du redan apparaissant dans le
front de taille et donc une amélioration globale de l'efficacité de la
machine de forage en particulier dans le cas de terrains très durs.
Dans la description précédente, on a considéré le cas d'une
machine de forage appelée habituellement fraise. L'invention pourrait très
bien s'appliquer à d'autres machines, dès lors que cette machine
comprend au moins une paire d'outils rotatifs dont l'action sur le front de
taille laisse subsister un redan.
Sur les figures 6 et 6A, on a représenté une variante de
réalisation des pièces permettant d'appliquer l'effort de flexion au
redan 42.
Dans ce mode de réalisation, les pièces prismatiques 70 fixées
sur le bord 32a de la plaque 32 ont en section droite la forme d'un trapèze
dont la petite base active 72 a une dimension réduite.
Les axes longitudinaux x, x' des pièces 70 font un angle b avec
le plan médian P, P' de la plaque 32. L'angle b est, par exemple, de l'ordre
de 30 à 60 degrés.
Dans la description précédente, on a considéré le cas d'une
machine de forage appelée habituellement fraise. L'invention pourrait très
bien s'appliquer à d'autres machines, dès lors que cette machine
comprend au moins une paire d'outils rotatifs dont l'action sur le front de
taille laisse subsister un redan.
Claims (9)
- Machine de forage comprenant :un châssis (20) ;au moins une paire d'outils rotatifs (22, 24) de forage ayant sensiblement le même axe de rotationun ensemble de supportage (32) solidaire du châssis pour supporter à rotation ladite paire d'outils, ledit ensemble de supportage présentant vers le front de taille un bord s'étendant entre les outils de ladite paire d'outils,
ladite machine se caractérisant en ce qu'elle comprend en outre :des moyens (54) montés sur ledit ensemble de supportage (32) pour créer au moins un jet de liquide à très haute pression dirigée vers le front de taille entre les zones d'action de ladite paire d'outils ; par quoi ledit jet de liquide à très haute pression désagrège le redan qui se forme dans le front de taille entre les zones d'action de ladite paire d'outils rotatifs. - Machine de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de création de jet comprenant au moins une buse (54) alimentée en liquide sous très haute pression débouchent dans ledit bord (32a) de l'ensemble de supportage (32).
- Machine de forage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation de ladite buse (54) comprennent au moins un canal d'alimentation (56) percé dans ledit ensemble de supportage (32).
- Machine de forage selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de buses (54) et une pluralité de canaux d'alimentation (56).
- Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce au moins sur une partie de sa longueur, ledit bord (32a) présente une face non symétrique (62) par rapport au plan médian dudit ensemble de supportage, par quoi ladite face dissymétrique exerce un effort de flexion sur le redan formé entre les zones d'action de ladite paire d'outils, pour provoquer la désagrégation dudit redan.
- Machine de forage selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite face (62) occupe sensiblement toute l'épaisseur dudit bord (32a) et fait un angle compris entre 30 et 60 degrés avec la direction de forage.
- Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que ledit bord (32a) comprend une pluralité de faces dissymétriques (62).
- Machine de forage selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites faces (62) sont alternativement inclinées dans une direction et dans l'autre par rapport à la direction de forage.
- Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la ou chaque face (62) est constituée par une pièce (60) en forme de prisme fixée sur le bord de l'ensemble de supportage.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0313460 | 2003-11-18 | ||
| FR0313460A FR2862336B1 (fr) | 2003-11-18 | 2003-11-18 | Machine de forage a outils rotatifs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1533425A1 true EP1533425A1 (fr) | 2005-05-25 |
Family
ID=34430005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP04292704A Withdrawn EP1533425A1 (fr) | 2003-11-18 | 2004-11-16 | Machine de forage à outils rotatifs |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1533425A1 (fr) |
| JP (1) | JP2005146843A (fr) |
| KR (1) | KR20050048505A (fr) |
| CA (1) | CA2487460A1 (fr) |
| FR (1) | FR2862336B1 (fr) |
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