FR2465868A1 - Entrainement direct, comportant un verrouillage, pour un trepan de forage profond, ou bien un outil analogue travaillant dans un trou de forage - Google Patents

Abstract

A.ENTRAINEMENT DIRECT POUR UN TREPAN DE FORAGE PROFOND OU BIEN UN OUTIL ANALOGUE TRAVAILLANT DANS UN TROU DE FORAGE. B.ENTRAINEMENT CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UNE PREMIERE DOUILLE DE BLOCAGE 19 ASSOCIEE A L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 5 ET UNE SECONDE DOUILLE DE BLOCAGE 20 ASSOCIEE AU BOITIER DE SUPPORT 8, QUI PEUVENT ETRE AMENEES EN PRISE OU HORS DE PRISE PAR DES DEPLACEMENTS RELATIFS DE L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 5 ET DU BOITIER DE SUPPORT 8, UN DISPOSITIF DE SECURITE 26 ETANT EN OUTRE PREVU QUI OPPOSE A L'ENTREE EN PRISE DES DOUILLES DE BLOCAGE 19, 20 UNE RESISTANCE SUSCEPTIBLE D'ETRE SURMONTEE PAR UN EFFORT AXIAL DETERMINE DIRIGE VERS LE HAUT APPLIQUE SUR LE BOITIER DE SUPPORT 8. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX TREPANS DE FORAGE.

Description

L'invention concerne un entra nement direct pour

un trépan de forage profond ou bien pour un outil analogue tra-

vaillant dans un trou de forage, avec un arbre d'entraînement

susceptible d'être relié, d'une part, avec le rotor de l'entral-

nement direct et, d'autre part, avec l'outil, et avec un bottier de support entourant coaxialement cet arbre d'entraînement et susceptible d'être relié au stator de l'entraînement direct,

ainsi qu'un dispositif de verrouillage qui, lorsqu'il est action-

né, bloque l'arbre d'entraînement dans le bottier de support.

Le dispositif de verrouillage prévu dans le cas d'un entraînement direct connu de ce type, est utilisé pour le blocage dans le bottier de support de l'arbre d'entratnement relié à l'outil dans les cas o cet outil, notamment un trépan pour forage profond, s'est arrêté au cours du forage en cours

de formation pour des raisons quelconques. La poursuite de l'en-

tra nement du trépan par l'entraînement direct est alors exclue car en même temps que le trépan son arbre d'entraînement et le rotor de l'entraînement direct relié à cet arbre se sont arrêtés également. Le verrouillage de l'arbre d'entratnement avec le

bottier de support assuré par ce dispositif de verrouillage, per-

met toutefois une transmission du couple du bottier de support sur l'arbre d'entraînement, et donc sur l'outil bloqué sur cet arbre. Le déplacement en rotation du bottier de support qui est opposé au sens de rotation normal de l'outil, au cours du forage, est appliqué à partir de la table tournante par l'intermédiaire de la tringlerie de forage et du stator de l'entraînement sur

le bottier de support. Les couples à appliquer pour libérer l'ou-

til ainsi bloqué ou bien le trépan, sont d'importance, si bien que des exigences élevées doivent être imposées au dispositif de verrouillage en ce qui concerne son aptitude à fonctionner et

son aptitude à intervenir constamment. Mais il doit être notam-

ment garanti que, en fonctionnement de forage normal, le dispo-

sitif de blocage n'amèhe pas inopinément le blocage de l'arbre

d'entraînement ou bien son verrouillage avec le bottier de sup-

port.

A cet effet, l'invention concerne un entraînement caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage est constitué

d'un ensemble de blocage comportant une première douille de blo-

cage associée à l'arbre d'entraînement, ainsi qu'une seconde douille de blocage associée au bottier de support, ces douilles 1.- 2.- pouvant être amenées par un déplacement axial relatif de l'arbre d'entraînement et du bottier de support en prise de verrouillage réciproque et pouvant être amenées éventuellement hors de prise de verrouillage par un déplacement relatif axial en sens opposé, un dispositif de sécurité étant prévu qui oppose une résistance au déplacement de mise en prise des deux douilles de blocage,

cette résistance étant susceptible d'ttre surmontée par un ef-

fort axial prédéterminé, dirigé vers le haut, exercé sur le bot-

tier de support.

Ainsi, du fait que dans le cas de cette réalisation,

l'entrée en prise réciproque du verrouillage de l'arbre d'entrat-

nement et du bottier de support, est susceptible d'être assurée

par leur déplacement axial relatif, une possibilité d'actionne-

ment simple et sur du dispositif de verrouillage est donnée, en ce que, dans le cas d'un blocage de l'outil dans le terrain, un effort axial dirigé vers le haut est appliqué sur le bottier de support par l'intermédiaire de la tringlerie de forage et du stator de l'entraînement direct à l'aide du dispositif de levage disposé de façon connue au-dessus du trou de forage. Cet effort de traction peut, sans difficulté, être dimensionné de façon telle qu'une entrée en prise de verrouillage certaine des douilles de blocage est toujours garantie, quelles que soient

les résistances survenant par exemple du fait du liquide de rin-

çage ou bien de la boue de forage. Par ailleurs, le dispositif

de sécurité garantit que l'entrée en prise réciproque des douil-

les de blocage n'est pas libérée dans la zone de tels efforts

axiaux dirigés vers le haut, qui se situent dans l'ordre de gran-

deur des efforts intervenant habituellement lors du forage. Bien

plus, conformément à l'invention, cette entrée en prise de ver-

rouillage n'est libérée qu'après que la résistance opposée par le dispositif de sécurité au déplacement d'entrée en prise des deux douilles de blocage, ait été libérée par un effort axial

dirigé vers le haut préalablement mis en oeuvre de façon corres-

pondante dans l'installation au-dessus du trou de forage. Indé-

pendamment de ceci, subsiste la possibilité de supprimer égale-

ment sans difficulté en cas de besoin, l'entrée en prise de

verrouillage par un déplacement relatif en sens contraire.

Selon une autre réalisation de l'invention, les deux douilles de blocage peuvent constituer à elles deux un ensemble de blocage par frottement. Au lieu de cela, les deux douilles de blocage peuvent constituer ensemble un blocage avec

des organes de verrouillage susceptibles d'être amenés récipro-

quement en prise par interpénétration en étant dans ce cas, no-

tamment réalisés sous forme de blocage à denture ou de blocage à griffes. le dispositif de sécurité peut comporter au moins

un organe destiné à être cisaillé, qui se cisaille lorsque l'ef-

fort axial prédéterminé est exercé et qui libère les douilles de blocage pour qu'elles viennent en prise. Le dispositif de sécurité peut, au lieu de cela, être constitué par une douille de serrage qui est disposée entre la bague interne ou bien les bagues internes d'un palier axial et l'arbre d'entrainement et

qui stabilise ces pièces par une action de serrage alternée con-

tre des mouvements relatifs, cette action de serrage étant sus-

ceptible d'être surmontée par l'effort axial prédéterminé pour libérer le déplacement d'entrée en prise des deux douilles de

blocage. Un dispositif de sécurité ainsi constitué, par opposi-

tion à un dispositif de sécurité fonctionnant avec des organes destinés à être cisaillés, est également susceptible d'être utilisé après la libération du trépan, car pour.la libération alors nécessaire des douilles de blocage à partir de leur prise de verrouillage, il est seulement nécessaire d'exercer un effort

axial opposé dirigé vers le bas pour surmonter l'action de ser-

rage de la douille de serrage.

Une autre forme de réalisation du dispositif de sécurité est également susceptible d'Otre utilisée de la même

façon après la libération de l'outil, cette autre forme de réa-

lisation étant constituée d'une douille vissée sur l'arbre d'en-

trainement et bloquée en rotation et d'une douille antagoniste susceptible de se déformer élastiquement et coopérant avec la

douille précédente.

Dans ce cas, le déblocage des douilles de blocage est obtenu après libération de l'outil par l'arrêt de celui-ci sur le fond du trou de forage, l'arbre d'entraînement et la douille vissée sur celui-ci étant ramené dans la position de départ sous l'action de la charge relative de forage et la

douille antagoniste prenant une position élastique en retour.

De nombreuses autres caractéristiques et avantages

de l'invention vont découler de la description qui va suivre

et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels sont repré-

4.-

sentés plusieurs exemples non limitatifs, de l'objet de l'inven-

tiont dessins dans lesquels: - les figures la, lb et le, représentent en coupe axiale un entraînement direct conforme à l'invention pour des trépans de forage profond ou bien pour des outils analogues travaillant dans un trou de forage, la figure la étant une coupe axiale complète, tandis que les figures lb et le représentent

respectivement une demi coupe axiale et constituent des prolonge-

ments vers le bas de la figure la, - la figure 2a est une représentation correspondant

aux figures lb et lc, mais à plus grande échelle de la zone -com-

portant le dispositif de verrouillage et le dispositif de sécu-

rité de l'entraînement direct, le dispositif de verrouillage

et le dispositif de sécurité étant représentés dans leur posi-

tion non verrouillée ou non déclenchée, - la figure 2b est une représentation correspondant à la figure 2a, dans laquelle le dispositif de verrouillage et

le dispositif de sécurité se trouvent dans leur position verrouil-

lée ou bien leur étant déclenché, - la figure 2c est une coupe selon la ligne A-A de la figure A,

- les figures 3a et 3b sont des représentations cor-

respondant aux figures 2a et 2b et montrant une autre forme de réalisation du dispositif de verrouillage et du dispositif de sécurité, - la figure 3c est une coupe selon la ligne B-B de la figure 3a, - les figures 4a et 4b sont des représentations correspondant aux figures 2a et 2b ou bien 3a et 3b et montrant

encore une autre forme de réalisation du dispositif de verrouil-

lage et du dispositif de sécurité, - la figure 5 est une coupe axiale de la zone de l'entraînement direct comprenant le dispositif de verrouillage et le dispositif de sécurité et montrant un autre exemple de réalisation du dispositif de sécurité,

- la figure 6 est une coupe transversale de l'en-

trainement direct dans la zone du dispositif de sécurité selon la figure 5, - les figures 7, 8 et 9 représentent respectivement

une variante du dispositif de sécurité selon les figures 5 et 6.

- la figure 10 est un autre exemple de réalisation

de l'entrainement direct en coupe axiale avec une nouvelle va-

riante du dispositif de sécurité, le dispositif de verrouillage et le dispositif de sécurité étant représentés sur la moitié droite-de la figure 10 dans leur état non verrouillé ou bien non déclenché et sur la moitié gauche de la figure 10 dans leur état verrouillé ou bien déclenché, - la figure 11 est une vue en perspective d'une douille de blocage associée au bottier de support,

- la figure 12 est une vue en élévation d'une douil-

le de blocage coopérant avec la douille de blocage de la figure 11 et associée à l'arbre d'entraînement, - la figure 13 est une vue de dessus de la douille de blocage selon la figure 12, - les figures 14, 15 et 16 sont des représentations correspondant aux figures ll, 12 et 13 et montrant un exemple de réalisation modifié des deux douilles de blocage coopérantes la figure 17 représente le dispositif de sécurité selon la figure 10 en demi-coupe axiale et à plus grande échelle dans son état non déclenché, * - la figure 18 est une représentation correspondant à la figure 17 du dispositif de sécurité se trouvant dans son

état déclenché.

Comme on peut le voir tout d'abord à partir des figures la, lb et lc, l'entraînement direct du trépan de forage profond ou bien d'un outil analogue travaillant dans un trou

de forage, comporte un stator 1 et un rotor 2 qui délimitent en-

tre eux de façon connue, une chambre de travail dans laquàle un liquide de nettoyage est pompé vers le bas en tant que fluide de travail à travers la tige tubulaire de forage et pénètre sous pression éleyée dans la chambre de travail, à travers laquelle il accomplit un trajet hélicoïdal, une partie de l'énergie de pression de ce fluide de travail étant convertie en énergie de

rotation pour l'outil.

Le rotor 2 est relié par l'intermédiaire d'un arbre

articulé 3 et d'une pièce circulaire d'articulation 4 se raccor-

dant à celui-ci pour le liquide de nettoyage, un arbre d'entra ne-

ment 5 vissé sur cette pièce et revêtant la forme d'un arbre creux. L'arbre d'entra nement 5 porte à son extrémité inférieure en tant qu'outil, un trépan 6 symbolisé par le dispositif de

6- - 2465868

6.-

raccordement du trépan.

Le stator est relié par son tube de stator 7 avec

un bottier de support 8, qui entoure coaxialement l'arbre inter-

médiaire 3, la pièce d'articulation 4 pour le liquide de nettoya-

ge et l'arbre d'entraînement 5, et qui comporte un tube intermé- diaire 9 se raccordant directement au tube de stator 7, un tube principal 10 vissé sur ce tube intermédiaire dans la zone d'un palier axial 11 et un tube porteur inférieur 12 pour un palier inférieur radial 13 de l'arbre d'entraînement 5. Un autre palier radial 14 de l'arbre d'entraînement 5 est prévu dans la zone de liaison réciproque du tube intermédiaire 9 et du tube principal 10. L'effort de poussée du trépan 6 est transmis d'une manière en soi connue à partir des tiges disposées au-dessus du stator 1 par l'intermédiaire du tube de stator 7 et du tube principal 10 du bottier de support 8 sur le palier axial 11, qui, de son côté le transmet en tant qu'effort axial agissant comme effort de poussée sur l'arbre d'entraînement 5. A cet effet, il est prévu une douille 15 sur la surface frontale supérieure de laquelle prend appui la bague interne 16 du palier axial 11 et qui de son c8té prend appui par sa face frontale inférieure sur une partie de la surface frontale supérieure d'une douille filetée 17 vissée sur l'arbre d'entraînement 5. Le palier radial

14 a comme fonction supplémentaire, de réduire la pression dif-

férentielle entre l'écoulement du liquide de nettoyage vers le trépan 6 et l'écoulement en retour de ce liquide de nettoyage dans l'espace annulaire entre la paroi du trou de forage et le bottier de support 8. Les pressions différentielles courantes

sur le trépan 6 se situent entre 50 et 80 bars.

Dans 1'entraInement est en outre incorporé un dis-

positif de verrouillage désigné dans son ensemble par 18, qui est disposé dans le bottier de support8 et qui sert, lorsque le

trépan 6 est bloqué, à établir un verrouillage entre le bot-

tier de support 8 et l'arbre d'entraînement 5. Le dispositif de verrouillage 18 est constitué d'un dispositif de blocage qui

comporte une première douille de blocage associée à l'arbre d'en-

traînement 5 et une seconde douille de blocage 20 associée au bottier de support 8, ces douilles étant susceptibles d'être

amenées par un déplacement axial relatif de l'arbre d'entra ne-

ment 5 et du bottier de support 8 en prise de verrouillage ré-

7.- ciproque. Dans le cas de 1' exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, les deux douilles de blocage 19 et 20 constituent

un blocage par frottement en ce que, elles comportent des par-

ties de surface de frottement coniques en sens inverse tournées

l'une vers l'autre pour une entrée en prise réciproque par frot-

tement. La douille de blocage 19 est reliée à l'aide de ressorts

d'ajustement 21 à l'arbre creux 5 et fixée sur celui-ci à sa par-

tie supérieure 22, tandis qu'elle prend appui du c8té inférieure sur une douille interne 23 du palier interne 14, douille qui, de son c8té, prend appui sur la bague interne 16 du palier axial 11. La douille de blocage 20 prend appui du c8té inférieur sur une douille externe 24 du palier interne 14 qui est solidaire de l'embout fileté 15 du tube principal 10 du bottier de support

8, en étant dans l'exemple représenté soudée avec cet embout. -

Ainsi la douille de blocage 20 qui-est en outre fendue longitu-

dinalement est supportée dans le bottier de support 10 en étant susceptible de se déplacer axialement par rapport à la douille

de blocage 19.

Un dispositif de sécurité désigné dans son ensemble par 26 empêche normalement une entrée en prise de verrouillage

réciproque des douilles de blocage 19 et 20, si bien qu'en fonc-

tionnement de forage normal, l'arbre d'entraînement 5 tourne

sans empêchement à l'intérieur du bottier de support 8 pour as-

surer le déplacement en rotation du trépan 6. Le dispositif de sécurité 26 comporte dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, une douille annulaire 27 avec des broches transversales 28 faisant saillie à la périphérie de cette douille, ainsi qu'une douille antagoniste 29 qui vient

en prise sur ces broches transversales 28. La douille antago-

niste 29 prend appui dans ce cas, par une de ses extrémités, sur la bague externe de palier 30 du palier axial Il et par son autre extrémité sur les broches transversales 28, jouant

le r8le d'organes destinés à se cisailler, de la douille annu-

!aire 27. La douille annulaire 27 à son tour, prend appui par

son c8té inférieur sur la surface annulaire supérieure de l'em-

bout fileté 31 du tube porteur 12.

Sur la figure 2a est représenté, d'une part, l'état du dispositif de verrouillage-18 et, d'autre part, du dispositif de sécurité 26 dans le fonctionnement de forage normal, dans lequel l'arbre d'entratnement 5 tourne à l'intérieur du bottier de support 8 pour entraIner en rotation le trépan 6 symbolisé sur le dessin par le dispositif de raccordement de trépan de l'arbre d'entraînement 5. Dans le cas d'un blocage du trépan 6, l'arbre d'entraînement, l'arbre d'articulation 3 et le rotor 2 s'arrêtent. A partir de la table de forage et par l'intermédiaire de la tige de forage, le tube de stator 7 et avec lui le tube intermédiaire 9, le tube principal 10 du bottier de support 8, ainsi que le tube porteur inférieur 12 pour le palier radial inférieur 13, sont tirés vers le haut. L'effort axial dirigé vers le haut appliqué à cet effet est augmenté jusqu'à ce que pour une valeur déterminée à l'avance, les broches transversales 28 rapportées sur la douille annulaire 27 se cisaillent. Grâce à cela, le tube principal 10 du bottier de support 8 et avec lui, le tube porteur 12 du palier radial inférieur 13 ainsi que le tube intermédiaire 9 et le tube de stator 7 sont tirés vers

le haut, un entraînement de la douille de blocage 20 s'effec-

tuant par l'intermédiaire de la douille 24, cet entraînement

ayant pour résultat une entrée en prise de verrouillage réci-

proque des douilles de-blocage 19, 20, Cet état de verrouillage

du dispositif de verrouillage 18 est représenté sur la figure 2b.

Dans cette position, on peut maintenant à l'aide de la table de forage placée sur le trou de forage, mettre en rotation la tige de forage et avec celle-ci le tube de stator 7 et le bottier

de support 8 et le couple obtenu de cette façon, peut être trans-

mis à partir du bottier de support 8 par l'intermédiaire du dispositif de verrouillage 18 se trouvant dans la position de blocage, sur l'arbre d'entraînement 5 ou bien le trépan 6. A l'aide d'un couple beaucoup plus important que celui qui peut être appliqué dans le fonctionnement de forage normal à partir de l'entraînement direct, le trépan 6 est libéré de son blocage

par le processus de rotation décrit au moyen de la table de fo-

rage. Le mouvement de rotation pour la libération du trépan est

opposé au sens de rotation en fonctionnement de forage normal.

Tandis que dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, le dispositif de verrouillage 18 est disposé au-dessus du palier axial 11 tandis que le dispositif

de sécurité 26 est disposé au-dessous de ce palier, dans l'exem-

ple de réalisation selon les figures 3a, 3b et 3c, la disposi-

tion est inversée, le dispositif de verrouillage 18 étant disposé 9. audessous du palier axial 11 et le dispositif de sécurité 26

étant disposé au-dessus de ce palier. Le dispositif de verrouil-

lage 18 est ici également constitué par un blocage en frotte-

ment. La première douille de blocage 19 associée à l'arbre d'en-

traînement 5 est constituî ici par la douille filetée 17 vissée sur l'arbre d'entraînement 5, cette douille supportant par sa

face frontale supérieure la bague interne 16 du palier axial.

La seconde douille de blocage 20 associée au bottier de support 8 est constituée dans cet exemple de réalisation par l'embout fileté de liaison 31 du tube porteur 12 pour le palier radial

inférieur 13. Pour assurer leur action comme blocage par frot-

tement, les deux douilles de blocage 19, 20 ou bien la douille

filetée 17 et l'embout fileté 31 comportent des parties de sur-

face de frottement coniques en sens inverse tournées l'une vers l'autre 32 et 33. La face frontale supérieure de l'embout fileté 31 supporte, par l'intermédiaire d'un anneau intermédiaire 34,

la bague externe 30 du palier axial 11.

Le dispositif de sécurité 26 est constitué dans

cet exemple de réalisation d'une douille 35 reliée par l'inter-

médiaire de broches transversales 36 faisant fonctiond'organes destinés à se cisailler avec une douille 37, qui, de son c8té,

est reliée par l'intermédiaire d'une douille intermédiaire supé-

rieure 38 avec l'arbre d'entraînement 5 d'une façon qui n'est pas représentée plus en détail. La douille 37 peut reconstituer

avec la douille 24, le palier radial 14.

Lors d'un blocage du trépan, et comme cela a déjà été expliqué en se référant aux figures 1 et 2, les broches

transversales 36 du dispositif de sécurité 26 peuvent être ci-

saillées lorsqu'un effort axial déterminé dirigé vers le haut est atteint, ensuite de quoi le bottier de support 8 et avec lui le tube de stator 7 se déplacent vers le haut, jusqu'à ce que

les deux douilles de blocage 18 et 19 du dispositif de verrouil-

lage 18 parviennent en prise de verrouillage réciproque par l'en-

trée en prise par frottement sur leumspartiesde surface de frot-

tement 32 et 33. La transmission du couple pour la libération du trépan bloqué s'effectue de façon analogue à l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2 par l'intermédiaire du tube de stator 7 et du bottier de support 8 et par l'intermédiaire de l'embout fileté 31, constituant la douille de blocage 20, du tube porteur 12 sur la douille filetée 17 fixée sur l'arbre 10.- d'entraînement 5 et qui constitue la douille de blocage 19. Sur la figure 3a est représenté l'état du dispositif de verrouillage

18 et du dispositif de sécurité 26 dans le fonctionnement de fo-

rage normal, tandis que la figure 3b montre le dispositif de sécurité 26 dans son état déclenché, et le dispositif de verrouil-

lage 18 avec ses douilles de blocage 19 et 20 en prise de ver-

rouillage. Dans le cas de l'autre exemple de réalisation selon les figures 4a et 4b, le dispositif de sécurité 26 est disposé au-dessus du palier axial 11 et le dispositif de verrouillage 18 au-dessous de ce palier, comme dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 3. Le dispositif de sécurité 26 ne comporte aucune différence fonctionnelle par rapport à celui représenté sur la figure 3 et ne se différencie de celui-ci que

par sa construction, en ce que, au lieu des broches transver-

sales 36 en tant qu'organes destinés à se cisailler, il est prévu sur la périphérie externe de la douille 35 une collerette annulaire 39 sur laquelle la douille 37 prend appui par sa

face inférieure.

Le dispositif de verrouillage 18 n'est pas constitué dans cet exemple de réalisation par un blocage par frottement,

mais dans ce cas, les deux douilles du blocage 19 et 20 cons-

tituent des organes de blocage susceptibles d'être amenés en prise réciproque par interpénétration, et il est prévu en fait dans le présent exemple de réalisation, un blocage par denture avec une denture externe axiale de blocage 40 sur la douille de blocage 19 associée à l'entraînement 5 et une denture interne axiale de blocage 41 sur la douille de blocage 20 associée au

bottier de support 8. La disposition et la constitution du dis-

positif de sécurité 18 correspondent par ailleurs à la forme -

de réalisation décrite en se référant à la figure 3. Notamment, dans le présent exemple de réalisation également, la douille de blocage 19 est à nouveau constituée par la douille filetée 17 vissée sur l'arbre d'entra nement 5 et la douille de blocage 20 par l'embout fileté 31 du tube porteur 12. En conséquence, pour

les pièces identiques, comme cela a déjà été le cas dans l'exem-

ple selon la figure 3, les mêmes références sont utilisées. Le fonctionnement du dispositif de verrouillage 18, selon la figure 4 coïncide avec le fonctionnement du dispositif de verrouillage 18 selon la figure 3, en remarquant simplement, qu'au lieu d'une il.- 2465868 entrée en prise par frottement de surface de frottement ou bien de parties de surface de frottement, dans le cas de l'exemple

de réalisation selon la figure 4, lorsque le dispositif de ver-

rouillage 18 est en prisep il y a engrènement de la denture ex-

terne 40 de la douille filetée 17 avec la denture interne 41 de l'embout fileté 31 du tube porteur 12, En ce qui concerne les

états de fonctionnement réciproques, les figures 4a et 4b cor-

respondent aux figures 3a et 3b.

Dans les formes de réalisation du dispositif de sécurité 26 décrites jusqu'à maintenant, on doit renouveler par échange des pièces correspondantes le ou les organes destinés à se cisailler pour pouvoir continuer à utiliser le dispositif de sécurité, avec le problème d'empêcher une entrée en prise

inattentionnelle des douilles de blocage du dispositif de ver-

rouillage dans les cas o l'effort axial dirigé vers le haut produit par la différence de pression entre l'entraînement et

le trépan, est supérieur à l'effort de poussée transmis au tré-

pan par l'intermédiaire de la tige de forage, ce qui peut être

le cas dans certaines conditions de forage.

La forme de réalisation représentée sur la figure 5

évite un tel échange du dispositif de sécurité.

L'ensemble de la construction de l'entraînement direct selon la figure 5, correspond aux exemples de réalisation précédemment décrits, si bien que les m8mes références sont utilisées pour des pièces identiques ou correspondantes. Le bottier de support 8 est à nouveau équipé avec le palier radial inférieur 13, le palier radial supérieur 14 et le palier axial 11 disposé entre ceux-ci, le dispositif de verrouillage 18 est constitué de façon correspondante à l'exemple de réalisation selon la figure 4 sous la forme d'un blocage par denture, la

douille filetée 17 vissée sur l'arbre d'entraînement 5 consti-

tuant la douille de blocage 19, tandis que l'embout fileté 31

constitue la douille de blocage 20. La bague externe 30 du pa-

lier axial 11 est fixée axialement et serrée entre un anneau 42

et l'épaulement supérieur 43 de l'embout fileté 31 avec inter-

position d'une douille intermédiaire 44.

le dispositif de sécurité 26 est constitué dans cet exemple de réalisation par une douille de serrage 45 qui est disposée entre la bague interne 16 du palier axial Il et l'arbre d'entraînement 5, remplissant la fente annulaire entre

12.- 2465868

ces deux pièces et les stabilisant contre les déplacements rela-

tifs par une action de serrage alternée. Tandis que la bague externe 30 du palier axial Il est bridée du c8té supérieur et du côté inférieur dans le bottier de support, la bague interne 16 du palier axial 11 prend seulement appui par sa face inférieure

du côté de l'arbre d'entraînement et en fait sur la surface an- nulaire supérieure ou bien l'épaulement 46 de la douille file-

tée 17.

Cette disposition est représentée sur le dessin,

Une disposition inverse est toutefois également possible dans la-

quelle la douille de serrage 45 prévue pour remplir la fente an-

nulaire est disposée entre la bague externe 30 et le bottier de

support 8 et dans laquelle une fixation axiale de la bague in-

terne de palier 16 s'effectue sur l'arbre d'entraînement 5.

La douille de serrage 45 peut présenter une péri-

phérie ondulée ou dentée. Les ondulations ou les dentu de cette douille de serrage 45 peuvent s'étendre dans des plans axiaux ou radiaux ou bien rev9tir la forme de pas de filetage. Selon la représentation de la figure 6, la douille de serrage 45 présente des ondulations arrondies 47 s'étendant axialement ou longitudinalement. Selon la représentation de la figure 7, il est prévu des ondulations arrondies 48 transversales ou bien

s'étendant dans des plans radiaux, qui constituent la périphé-

rie de la douille de serrage 47. Une variante de cette réalisa-

tion est représentée sur la figure 8, variante selon laquelle des ondulations 48' présentent un profil aplati. Conformément à l'exemple selon la figure 9, des dents 49 revotant la forme de pas de filetage sont prévues sur la périphérie de la douille

de serrage 47.

En fonctionnement de forage normal, les efforts axiaux dirigés vers le bas agissant comme efforts de poussée sur le trépan, sont transmis à partir du bottier de support 8 sur la bague externe 30 du palier axial 11, par les billes du palier axial 11 sur la bague interne 16 et par la douille de

serrage 45 sur l'arbre d'entraînement 5. Grâce à cette dispo-

sition on obtient simultanément une répartition uniforme de la charge sur chacun des paliers individuels empilés constituant

le palier axial 1i.

Les efforts axiaux dirigés vers le haut appliqués dans le cas d'un blocage du trépan de la façon précédemment

13.- 2465868

décrite, sont transmis à partir du bottier de support 8 sur l'ar-

bre d'entrainement 5 et le trépan, par le palier axial 11 et par la liaison par serrage entre la bague interne de palier 1l, la douille de serrage 45 et l'arbre d'entraînement 5, comme cela est représenté sur la moitié droite de la figure 5 par une suc- cession de flèches, Dès que ces efforts axiaux dépassent l'effort

de serrage exercé par la douille de serrage 45 et qui est symbo-

lisé sur la figure 6 par les flèches 50 et 51, un déplacement vers le haut de l'ensemble du palier axial 11 par rapport à

l'arbre d'entraînement 5 est provoqué, L'effort axial qui dépas-

se l'effort de serrage exercé par la douille de serrage 459 peut tout au moins dans son ordre de grandeur 8tre prédéterminé de façon telle qu'un dépassement inopiné de l'effort de serrage de la douille de serrage 45 n'ait pas lieu en fonctionnement normal de forage. Du fait du dépassement de l'effort de serrage de

* la douille de serrage 45, il y a libération du déplacement d'en-

trée en prise des deux douilles de blocage 19, 20 du dispositif de verrouillage 18 qui, dans la moitié gauche de la figure 5,

sont représentées en prise de verrouillage permettant la trans-

mission d'un couple entre le bottier de support 8 et l'arbre

d'entratnement 5.

Après le déblocage du trépan de forage qui s'était bloqué, le dispositif de verrouillage 18 se trouvant en position de verrouillage ou de blocage peut être déverrouillé de façon simple en ce que le bottier de support 8 est sollicité par un effort axial dirigé vers le bas et qui est supérieur à l'effort de serrage obtenu au moyen de la douille de serrage 45 entre la bague interne de palier 16 et l'arbre d'entraînement 5. Lors du dépassement de cet effort de serrage, le bottier de support 8 et le palier axial Il glissent vers le bas, jusqu'à ce que

ce dernier repose sur la surface annulaire supérieure ou l'épau-

lement 46 de la douille filetée 17. De ce fait, le dispositif de verrouillage 18 et le dispositif de sécurité 26 sont ramenés dans leuispositiomde départ représentéessur la moitié droite

de la figure 5, positions dans lesquelles le dispositif de ver-

rouillage 18 laisse tourner librement l'arbre d'entraînement 5

dans le bottier de support 8. tandis que le dispositif de sé-

curité 26 exerce à nouveau sa fonction de sécurité sans qu'à cet effet des travaux de réparation aient dû être préalablement

effectués.

Un autre exemple de réalisation d'un dispositif de sécurité susceptible d'être utilisé à nouveau après une mise en oeuvre, c'est-à-dire d'un dispositif de sécurité réversible,

est représenté sur les figures 10, 17 et 18. La conception géné-

rale du boîtier de support représenté sur la figure 10 correspond

à celui des figures 5 et 1, si bien que jusqu'ici les mêmes ré-

férences sont à nouveau utilisées pour des parties constitutives identiques et analogues. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 10, 17, et 18, le dispositif de sécurité 26 comporte une douille 52 vissée sur l'arbre d'entraînement 5 par une liaison filetée 53 et bloquée en rotation par un ressort d'ajustement 54. La douille 52 constitue dans le cas de l'exemple représenté, une partie du palier radial supérieur 14 de l'arbre

d'entraînement 5. Avec la douille 52 coopère une douille anta-

goniste 55 déformable Plastiquement, qui dans l'exemple repré-

senté, revêt la forme d'un ressort en forme de douille fendu longitudinalement et qui constitue une pièce d'un seul tenant

avec la bague interne supérieure 56 de 1'ensemble de bague in-

terne 16 du palier axial 11. La forme et le matériau de la douil-

le antagoniste 55 sont choisis de façon telle qu'une déforma-

tion élastique de cette douille antagoniste 55 lors d'une entrée

en prise dans la douille 52 reste garantie même pour un fonc-

tionnement sur une longue période. La surface 57 de la douille 52 et la surface 58 de la douille antagoniste 55, par lesquelles les deux douilles sont normalement maintenues en contact (voir

figure 17), sont traitées de façon à réduire l'usure.

Le dispositif de verrouillage 18 dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 10, est réalisé de façon correspondante à l'exemple de réalisation selon la figure 5 suus la forme d'un blocage par denture. La figure 11 montre, à plus grande échelle, l'embout fileté 31 du tube porteur 12 pour le palier inférieur radial 13 de l'arbre d'entraînement 5, qui constitue simultanément la douille de blocage 20 avec la denture interne de blocage 41 sous la forme de dents axiales

ou de voiles 59 avec des arêtes frontales chanfreinées.

Avec l'embout fileté 31 constituant la douille de

blocage selon la figure 11, coopère la douille filetée 17 cons-

tituant la douille de blocage 19 selon lesfigures 12 et 13 qui comporte, de son c8té, la denture externe de blocage 40 en forme de dents axiales ou de voiles 60 avec des arêtes frontales e- 2465868 ehanfréinées pour une entrée en prise de blocage avec les dents 59 de la douille de blocage 20. Comme le représente notamment la figure 13, trois voiles 60 avec un intervalle angulaire de

1200 sont répartis sur la périphérie externe de la douille file-

tée 17. les voiles 59 sur la périphérie interne de l'embout fi-

leté 31 présentent une disposition correspondante. Cette concep-

tion est très robuste et comporte un jeu important entre les

voiles 59, 609 ce qui s'oppose au blocage et garantit la sécu-

rité de fonctionnement d'un tel dispositif de verrouillage pen-

dant une longae périodes, Une variante d'un tel blocage est représentée sur les figures 14 à 16, oi la douille de blocage 20 constitue avec la douille de blocage 19 un blocage par griffes. A cet effet, de façon correspondante à la représentation sur la figure 14, il est prévu sur la périphérie interne de l'embout fileté 31,

des griffes internes 61 sous la forme de trois griffes 62 dé-

calées de 1200 les unes par rapport aux autres. Avec l'embout

fileté 31 constituant, selon la figure 14, la douille de blo-

cage 20, coopère la douille filetée 17 constituant selon les figures 15 et 16, la douille de blocage 19, cette douille 17 comportant sur sa périphérie externe des dents externes axiales 63 sous la forme de trois dents 64 décalées en moyenne de 1200 et destinées à entrer en prise de verrouillage avec les dents 62 de l'embout fileté 31. Cette conception est également très

robuste et présente un jeu suffisant entre les dents 62 ou 64.

pour empocher des blocages.

Sur la figure 17, le dispositif de sécurité 26 est représenté dans son état de fonctionnement normal, état dans lequel il oppose au déplacement d'entrée en prise des douilles de blocage 19 et 20, une résistance ne pouvant être surmontée que par un effort axial déterminé dirigé vers le haut. La figure

18 représente le dispositif de sécurité 26 dans l'état de fonc-

tionnement oh il libère les douilles de blocage 19 et 20 pour un déplacement d'entrée en prise réciproque afin de provoquer

le blocage de l'arbre Ventraînement 5 ou bien de son verrouil-

lage avec le bottier de support 8S afin de libérer de la façon décrite le trépan qui s'est bloqué. A cet effet, l'effort de traction prédéterminé dirigé vers le haut est à nouveau appliqué sur le boitier de support 8 comme cela est représenté sur la figure 18 par la succession des flèches. Lorsqu'un effort de traction déterminé est obtenu, un déplacement relatif axial des

douilles 19 et 20 a lieu, la douille 52 reliée à l'arbre d'en-

trainement 5 étant déplacée par la force antagoniste exercée par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement 5 par dessus la douille antagoniste 55 qui se trouve déformée élastiquement sous l'effet de l'effort correspondant. Par le déplacement relatif

axial de l'arbre d'entraînement 5, qui coulisse sous et à tra-

vers le palier axial-11 fixe en position axiale, la douille filetée 17 constituant la douille de blocage 19 est introduite dans la douille de blocage 20 constituée par l'embout fileté 31, grâce à quoi on obtient le verrouillage réciproque du bottier de

support 8 avec l'arbre d'entraînement 5. La course de déplace-

ment des douilles dans la zone du dispositif de sécurité 26, ainsi que du dispositif de verrouillage 18, est respectivement représentée sur la figure 10 par y. L'état de verrouillage des douilles de blocage 18 et 19 est visible sur la moitié gauche

de la figure 10.

Un deverrouillage des douilles de blocage 18 et 19 après la libération du trépan 6 est obtenu par l'arrivée de ce trépan sur le fond du trou de forage. Sous la charge de la tige de forage, la douille 52 du dispositif de sécurité 26 est en outre ramenée avec l'arbre d'entra nement 5 dans la position de départ selon la figure 17, tandis que simultanément la douille

antagoniste fendue 55 reprend élastiquement sa forme primitive.

Un nouveau blocage de l'arbre d'entrainement 5 dans le bottier de support 8 par l'entrée en prise de verrouillage des douilles de blocage 18 et 19 ne peut ftre libéré que par un effort de

traction déterminé dirigé vers le haut qui provoque le déplace-

ment de la douille 52. Du fait de cet effort de traction dont la valeur est déterminée de façon appropriée, il n'y a pas non plus de blocage inintentionnelle lors du soulèvement de la tige de forage. Le dispositif de sécurité 26 reste ainsi susceptible d'8tre mis en oeuvre de façon répétée sur une longue période et présente une fiabilité élevée, 17.-

Claims (19)

REVEND I C A T I 0 N S

1.- Entraînement direct pour un trépan de forage profond ou bien pour un outil analogue travaillant dans un trou de forage, avec un arbre d'entralnement susceptible d'être relié, d'une part, avec le rotor de l'entraînement direct et, d'autre part, avec l'outil, et avec un bottier de support entourant coaxialement cet arbre d'entraînement et susceptible d'être relié au stator de l'entraînement direct, ainsi qu'un dispositif

de verrouillage qui, lorsqu'il est actionné, bloque l'arbre d'en-

tratnement dans le bottier de support, entraînement caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (18) est constitué d'un ensemble de blocage comportant une première douille de blocage (19) associée à l'arbre d'entraînement (5) ainsi qu'une seconde douille de blocage (20) associée au bottier de support (8), ces douilles pouvant être amenées par un déplacement axial relatif de l'arbre d'entraînement ( 5) et du bottier de support (8) en

prise de verrouillage réciproque et pouvant être amenées éven-

tuellement hors de prise de verrouillage par un déplacement re-

latif axial en sens opposé, un dispositif de sécurité (26) étant prévu qui oppose une résistance au déplacement de mise en prise des deux douilles de blocage (19, 20), cette résistance étant susceptible d'être surmontée par un effort axial prédéterminé,

dirigé vers le haut, exercé sur le boltier de support (8).

2.- Entra nement direct selon la revendication 1,

caractérisé en ce que les deux douilles de blocage (19, 20) cons-

tituent à elles deux un blocage par frottement.

3.- Entra nement direct selon la revendication 2,

caractérisé en ce que les deux douilles de blocage (19, 20) com-

portent, pour une entrée en prise réciproque par frottement, des parties de surface de frottement (32, 33) tournées l'une vers

l'autre et coniques en sens inverse, la seconde douille de blo-

cage (20) prenant appui dans le bottier de support (8) de façon à pouvoir coulisser axialement par rapport à la première douille (19). 4.Entraînement direct selon l'une quelconque des

revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la seconde douille

de blocage (20) est fendue longitudinalement, 5.- Entraînement direct selon l'une quelconque des

revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première douille

de blocage (19) est reliée à l'arbre d 'entraînement (5) au moyen

18.- 2465868

de ressorts d'ajustement (21).

6.- Entraînement direct selon l'une quelconque des

revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la première douille

de blocage (19) est constituée d'une douille filetée (17) vissée sur l'arbre d'entraînement (5), tandis que la seconde douille

de blocage (20) est constituée d'une partie du bottier de sup-

port (8).

7.- Entraînement direct selon la revendication 1,

caractérisé en ce que les deux douilles de blocage (19, 20) cons-

tituent un ensemble de blocage avec des organes de verrouillage

susceptibles d'être amenés en prise réciproque par interpénétra-

tion. 8.- Entrainement direct selon l'une quelconque des

revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que les deux douilles

de blocage (19, 20) constituent à elles deux un blocage par den-

ture. 9.- Pntrainement direct selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première douille de blocage (19) est

constituée d'une douille filetée (17) vissée sur l'arbre d'en-

trainement (5) et comportant une denture externe axiale de bloca-

ge (40), tandis qu'une partie du bottier de support (8) constitue

la seconde douille de blocage (20) avec une denture alterne axia-

le de blocage (41).

10.- Entra nement direct selon l'une quelconque des

revendications 1 et 7, caractérisé en ce que la première et la

seconde douilles de blocage (19, 20) constituent à elles deux

un blocage par griffes.

11.- Entrainement direct selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première douille de blocage (19) est

constituée par une douille filetée vissée sur l'arbre d'entra ne-

ment (5) et comportant des griffes externes axiales (63), tandis qu'une partie du bottier de support (8) constitue la seconde

douille de blocage (20) avec des griffes internes axiales (61).

12.- Entraînement direct selon l'une quelconque

des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la partie du

bottier de support (8) constituant la seconde douille de blocage (20) est constituée par un embout fileté de liaison (31) d'une

partie tubulaire (12) du bottier de support (8).

13.- Entratnement direct selon la revendication 12,

caractérisé en ce que la partie tubulaire (12) du bottier sup-

19. 2465868

port comportant la seconde douille de blocage (20), constitue simultanément un appui vers l'extérieur pour un palier radial

inférieur (13) de l'arbre d'entraînement (5).

14.- Entralnement direct selon l'une quelconque

des revendications 1 à 135 caractérisé en ce que le dispositif

de sécurité (26) comporte au moins un organe (28; 36; 59) destiné

à se cisailler et qui, lorsque s'exerce l'effort axial prédéter-

miné, se cisaille et libère les douilles de blocage (19, 20) et leur permet de se déplacer pour venir en prise, 15.- Entraînement direct selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe destiné à se cisailler revgt la

forme d'une broche transversale (28; 36) ou bien d'une colleret-

te (59) faisant saillie au-delà de la périphérie externe d'une douille annulaire (27; 55), cette douille annulaire étant bridée

dans le bottier de support (8) au moyen d'une douille antagonis-

te (29; 37) venant en prise sur la broche transversale ou sur

la collerette, et susceptible d'être percutée par la masse an-

tagoniste reposant sur le trépan ou sur l'outil analogue.

16.- Entraînement direct selon l'une quelconque

des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que le dispositif

de sécurité (26) est disposé au-dessus ou au-dessous du dispo-

sitif de verrouillage (18), tandis qu'un palier axial (11) est

disposé entre eux.

17.- Entraînement direct selon l'une quelconque des

revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de

sécurité (26) est constitué d'une douille de serrage (45) dis-

posée entre la bague interne (16) d'un palier axial (11) et l'ar-

bre d'entraînement (5), et qui stabilise ces deux parties contre des déplacements relatifs par action de serrage alternée, cette

action de serrage étant susceptible d'être surmontée par l'ef-

fort axial prédéterminé permettant de libérer le déplacement

d'entrée en prise des deux douilles de blocage (19, 20).

18.- Entra nement direct selon la revendication 17, caractérisé en ce que la bague externe (30) du palier axial (11) est bridée du c8té supérieur et du c8té inférieur dans le bottier de support (8), tandis que la bague interne (16) est uniquement cupportée vers l'arbre d'entraînement par son côté inférieur,

ou bien inversement.

19.- Entra nement direct selon l'une quelconque

des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que la douille

20.-

de serrage (45) comporte une périphérie ondulée ou dentée.

20.- Entra nement direct selon la revendication 19, caractérisé en ce que les ondulations (47; 48; 48') ou bien les dents (49) de la douille de serrage (45) s'étendent dans des plans axiaux ou radiaux ou bien revêtent la-forme de pas de filetage. 21.- Entra nement direct selon l'une quelconque

des revendications 1 - 13, caractérisé en ce que le dispositif

de sécurité (26) est constitué d'une douille (52) vissée sur l'arbre d'entraînement (5) et bloquée en rotation, ainsi que

d'une douille antagoniste (55) déformable élastiquement et coopé-

rant avec la douille (52) précitée.

- 22.- Entraînement direct selon la revendication 21, caractérisé en ce que la douille antagoniste (55) est constituée

par un ressort en forme de douille fendu longitudinalement.

23.- Entraînement direct selon l'une quelconque

des revendications 21 et 22, caractérisé en ce que la douille

antagoniste (55) est une pièce d'un seul tenant avec une bague

interne (56).