FR2519064A1 - BUTTON IN HARD MATERIAL FOR PERFORATION TOOL AND TOOL COMPRISING SUCH A BUTTON - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se situe dans le domaine du forage PlusThe present invention is in the field of drilling More
particulièrement, elle concerne les outils de forage, par exemple les tail- particularly, it concerns drilling tools, for example tailings
lants pour marteaux pneumatiques, les perforateurs ou les tricônes. lants for pneumatic hammers, perforators or tricones.
Dans les outils de forage connus jusqutà présent, la surface de l'outil qui travaille est en général munie de boutons (ou picots) extrême- ment durs, destinés à pénétrer dans le terrain comme autant de pointes de dureté La figure 1 représente un taillant classique constitué dtune tête In drilling tools known until now, the surface of the tool that works is generally provided with extremely hard buttons (or pins) intended to penetrate into the ground like so many hardness points. FIG. classic consisting of a head
par exemplefor example
1 prolongée par une queue 2 destinée à être placée/à l'extrémité des tubes allonges d'un marteau pneumatique fond-de-trou La surface de travail 3 de 1 extended by a shank 2 intended to be placed at the end of the elongated tubes of a pneumatic hammer down-hole The working surface 3 of
la tête est percée d'alvéoles 4 dans lesquelles sont sertis des boutons 5. the head is pierced with cells 4 in which are crimped buttons 5.
Sur la figure 1, une partie de la tête 1 a été représentée en coupe pour bien montrer la structure de l'alvéole 4 et du bouton 5 Quand l'outil de forage est en fonctionnement, le marteau percute la queue 2 du taillant et cette percussion est transmise à chaque bouton 5, provoquant l'éclatement In Figure 1, a portion of the head 1 has been shown in section to show the structure of the cell 4 and the button 5 When the drill bit is in operation, the hammer hits the tail 2 of the cutter and this percussion is transmitted to each button 5, causing the burst
de la roche par dépassement de la résistance de celle-ci à la compression. rock by exceeding the resistance of the latter to compression.
Les boutons 5 sont en matériau très dur, par exemple en carbure de tungstène, en stellite, en carbure de bore, en î amique, etc La forme de l'alvéole 4 est généralement cylindrique et le bouton The buttons 5 are made of very hard material, for example tungsten carbide, stellite, boron carbide, amide, etc. The shape of the cell 4 is generally cylindrical and the button
correspondant l'est également mais celui-ci a un diamètre légèrement supé- corresponding is also but this one has a slightly larger diameter.
rieur à celui de l'alvéole 4 La paroi intérieure de l'alvéole 4 et la sur- with the cell 4 The inner wall of cell 4 and the over-
face extérieure du bouton 5 sont soigneusement rectifiées en vue du sertis- the outer surface of button 5 are carefully ground for crimping
sage du bouton 5 dans l'alvéole 4 La mise en place du bouton peut se faire au moyen d'une presse hydraulique ou d'un marteau pneumatique avec ou sans button 5 in the socket 4 The button can be put in place using a hydraulic press or a pneumatic hammer with or without
différence de température des deux éléments à sertir. temperature difference of the two elements to be crimped.
Bien que les outils de perforation munis de boutons, tels que dé- Although perforation tools with buttons, such as
crits ci-dessus, effectuent un travail de forage très efficace, ils présen- above, perform a very efficient drilling work, they present
tent cependant quelques inconvénients En particulier, il arrive qu'au bout d'un certain temps de fonctionnement le bouton ne soit plus solidaire de l'alvéole dans laquelle il a été serti et se mette à tourner sur lui-même, However, there are some disadvantages In particular, it happens that after a certain period of operation the button is no longer secured to the cell in which it was crimped and begins to rotate on itself,
dans son alvéole, devenant ainsi beaucoup moins efficace. in its alveolus, thus becoming much less effective.
En outre, quand le bouton commence à tourner sur lui-même dans son alvéole, il risque d'être extrait decelle-ci par les forces d'inertie qui Moreover, when the button begins to turn on itself in its cell, it risks being extracted by the forces of inertia which
sollicitent le bouton lors de la rotation de l'outil de perforation en fonc- urge the button when the punch tool is turned
tionnement ou par les chocs produits par le marteau. tion or by shocks produced by the hammer.
En résumé, on peut écrire que les inconvénients des outils de per foration connus résident surtout dans le fait que les boutons risquent de se désolidariser de l'alvéole dans laquelle ils sont logés Ce problème est grave pour l'ensemble des boutons sertis sur la surface de l'outil qui In summary, it can be written that the disadvantages of known drilling tools reside mainly in the fact that the buttons may become detached from the cell in which they are housed. This problem is serious for all the buttons crimped on the surface. of the tool that
travaille mais il est encore plus grave pour les boutons placés en périphé- works but it is even more serious for buttons placed on the
rie de l'outil car ceux-ci sont soumis au frottement sur la paroi du trou foré. La présente invention tente de remédier à ces inconvénients Elle vise un bouton susceptible d'être serti dans une alvéole de façon très sûre, of the tool as these are subjected to friction on the wall of the drilled hole. The present invention attempts to remedy these drawbacks It aims a button capable of being crimped into a cell very safely,
c'est-à-dire sans risque de désolidarisation du bouton et de son alvéole. that is to say without risk of disconnection of the button and its socket.
Io L'invention vise également un outil de perforation muni de boutons selon The invention also relates to a perforation tool provided with buttons according to
l'invention, c'est-à-dire un outil très fiable. the invention, that is to say a very reliable tool.
Plus particulièrement, l'invention s'applique à un bouton en ma- More particularly, the invention applies to a button in
tériau dur pour outil de perforation, constitué d'une tête pour le travail de forage proprement dit, prolongée par un corps, de préférence cylindrique, hard material for perforation tool, consisting of a head for the actual drilling work, extended by a body, preferably cylindrical,
destiné à être serti à l'extrémité de l'outil, dans une alvéole de dimen- intended to be crimped at the end of the tool, in a dimple
sions légèrement inférieures à celles du corps. slightly lower than those of the body.
Selon l'invention, la surface extérieure du corps comporte des According to the invention, the outer surface of the body comprises
parties saillantes destinées à pénétrer dans la paroi intérieure de l'alvé- protruding parts intended to penetrate the inner wall of the
ole lors du sertissage du bouton dans l'alvéole. ole when crimping the button in the cell.
Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, les parties saillantes sont constituées par des dents situées le long de génératrices de la surface du corps De préférence, les dents sont de section triangulaire In a preferred embodiment of the invention, the projecting parts consist of teeth located along generatrices of the surface of the body. Preferably, the teeth are of triangular section.
et l'on a avantage à réaliser chaque dent avec un angle au sormet d'une va- and it is advantageous to make each tooth with an angle at the
leur d'environ 900 Cependant, les dents peuvent être aussi de section tra- about 900 However, the teeth can also be of
pézoldale ou semi-circulaire.polder or semicircular.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la hauteur de chaque dent est constante sur toute la longueur de la dent, alors que dans In a first embodiment of the invention, the height of each tooth is constant over the entire length of the tooth, whereas in
un deuxième mode de réalisation, que l'on préférera au premier mode, la hau- a second embodiment, which will be preferred in the first embodiment, the
teur de chaque dent n'est pas constante, mais elle décrolt linéairement each tooth is not constant, but it decreases linearly
d'une hauteur maximale, à l'extrémité de la dent située vers la tête du bou- maximum height, at the end of the tooth located towards the head of the
ton, jusqu'à une hauteur nulle à l'autre extrémité du bouton. tone, up to zero height at the other end of the button.
Afin de mieux comprendre l'invention, on va décrire de façon plus précise deux modes de réalisation de l'invention, donnés uniquement à titre In order to better understand the invention, two embodiments of the invention will be described in greater detail, given solely for the purpose of
d'exemples; et représentés par les dessins annexés. Sample; and represented by the accompanying drawings.
La figure 1 représente un schéma d'ensemble d'un outil de perfora- FIG. 1 represents an overall diagram of a perforation tool
tion muni de boutons en matériau dur Cette figure montre la façon dont sont disposés lesdits boutons sur l'outil Les boutons dessinés sur cette figure sont des boutons lisses, faisant partie de l'état de la technique connue mais il est bien sûr possible de monter sur l'outil de la figure 1 des boutons This figure shows how these buttons are arranged on the tool The buttons shown in this figure are smooth buttons, part of the state of the art known but it is of course possible to mount on the tool of Figure 1 buttons
selon l'invention.according to the invention.
La figure 2 montre, à une échelle plus grande que celle de la fi- Figure 2 shows, on a scale larger than that of the
gure 1, un premier mode de réalisation d'un bouton selon l'invention, avec il l'alvéole dans laquelle/est destiné à &tre serti Dans ce premier mode, les dents faisant saillie à la surface extérieure du corps ont une hauteur constante. La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation d'un bouton selon l'invention, avec l'alvéole qui lui correspond Dans ce deuxième mode, les dents faisant saillie n'ont pas une hauteur constante et elles donnent 1, a first embodiment of a button according to the invention, with it the cell in which / is intended to be crimped. In this first mode, the teeth protruding from the outer surface of the body have a constant height. FIG. 3 shows a second embodiment of a button according to the invention, with the cell that corresponds to it. In this second embodiment, the protruding teeth do not have a constant height and they give
ainsi au corps du bouton une forme conique. thus to the body of the button a conical shape.
La figure 4 représente une coupe suivant IV-IV du bouton de la fi- FIG. 4 represents a section IV-IV of the button of the FIG.
gure 2 Elle représente également une coupe suivant IV-IV du bouton de la figure 3, effectuée à l'extrémité du corps du bouton o la hauteur des dents est maximale En effet, à ce niveau, la coupe par un plan perpendiculaire à Figure 2 It also shows a section IV-IV of the button of Figure 3, made at the end of the body of the button where the height of the teeth is maximum Indeed, at this level, the section through a plane perpendicular to
l'axe du bouton est semblable à une coupe du bouton de la figure 2. the axis of the button is similar to a section of the knob of Figure 2.
La figure 5 représente une coupe suivant V-V du bouton de la figur Figure 5 shows a section V-V of the button of the figur
3, effectuée à un niveau o la hauteur de la dent est presque nulle, clesti&- 3, performed at a level where the height of the tooth is almost zero,
dire près de l'extrémité du corps du bouton la plus éloignée de la tête de say near the end of the body of the button farthest from the head of
forage.drilling.
Les figures 2 et 3 représentent toutes les deux des boutons cons- Figures 2 and 3 both represent buttons
titués d'une tête 6 pour le travail de forage proprement dit, prolongée par un corps cylindrique 7 destiné à être serti à l'extrémité d'un outil tel que l'outil de la figure 1, dans une alvéole cylindrique 4 La surface extérieur du corps 7 comporte des dents 8 destinées à pénétrer dans la paroi intérieur with a head 6 for the actual drilling work, extended by a cylindrical body 7 to be crimped at the end of a tool such as the tool of Figure 1, in a cylindrical cavity 4 The outer surface of the body 7 has teeth 8 intended to penetrate into the inner wall
de l'alvéole 4 lors du sertissage du bouton dans l'alvéole. of the cell 4 during the crimping of the button in the cell.
On se reportera tout d'abord aux figures 2 et 4 qui représentent un bouton dans lequel les dents 8 ont une hauteur constante sur toute leur longueur Ainsi la coupe par un plan perpendiculaire à l'axe du bouton est Referring first to Figures 2 and 4 which show a button in which the teeth 8 have a constant height over their entire length Thus the section through a plane perpendicular to the axis of the button is
toujours identique à la figure 4 Le corps 7 du bouton a un diamètre de va- always identical to FIG. 4 The body 7 of the button has a diameter of
leur D à ses deux extrémités et au fond des dents En vue du sertissage du their D at both ends and at the bottom of the teeth In order to crimp the
bouton dans l'alvéole 4 de diamètre Dl on a bien sûr prévu une valeur D lé- button in the cell 4 of diameter Dl was of course provided a D-value D
gèrement supérieure à la valeur D' Sur la figure 4 on a représenté enpoin- In FIG. 4, it is shown that the value of FIG.
tillés un cercle de diamètre D', pour pouvoir comparer ce diamètre au dia- a circle of diameter D ', to be able to compare this diameter with the diameter
mètre D du bouton Les dents 8 ont toutes un angle au sommet d'environ 900. Button Meter D teeth 8 all have an apex angle of about 900.
Le diamètre sur sommet des dents 8 a été repéré sur les figures par DM" La valeur DM" est bien sûr supérieure à D et donc à D' Lors du sertissage du bouton dans l'alvéole 4, au serrage initial entre le bouton et l'alvéole dû à la différence de diamètre D D', s'ajoute donc la pénération totale des The diameter on top of the teeth 8 has been marked in the figures by DM "The DM value" is of course greater than D and therefore D 'When crimping the button in the cell 4, the initial tightening between the button and the 'cell due to the difference in diameter D D', is therefore added the total
dents 8 dans la paroi de l'alvéole 4. teeth 8 in the wall of the cell 4.
On se reportera maintenant aux figures 3, 4 et 5 Ces figures mon- Referring now to Figures 3, 4 and 5, these figures show
trent un bouton dans lequel les dents ont une hauteur qui décroit linéaire- a button in which the teeth have a height that decreases linearly
ment d'une extrémité à l'autre de la dent Le diamètre D du corps 7 du bouton a ses deux extrémités et au-fond des dents est le mgme que celui du bouton de la figure 2 L'angle au sommet des dents 8 est toujours d'environ 900 mais la hauteur de la dent diminue linéairement d'une hauteur maximale à The diameter D of the body 7 of the button at both ends and at the bottom of the teeth is the same as that of the button of FIG. 2. The angle at the apex of the teeth 8 is still about 900 but the height of the tooth decreases linearly from a maximum height to
l'extrémité de la dent située vers la tête du bouton (voir figure 4) jus- end of the tooth located towards the head of the button (see Figure 4)
qu'à une hauteur nulle à l'autre extrémité du bouton Sur la figure 5, cette hauteur est presque nulle On a repéré le diamètre sur sommet des dents par at a height zero at the other end of the button In Figure 5, this height is almost zero We have spotted the diameter on top of the teeth by
DM'' sur la figure 4, o ce diamètre est maximal Sur la figure 5, ce dia- DM '' in FIG. 4, where this diameter is maximal. In FIG. 5, this dia-
mètre étant presque nul, a été repéré par D"m, la valeur D"m étant pratique- meter being almost zero, has been identified by D "m, the value D" m being practically
ment égale à D. Conne le bouton de la figure 2, le bouton de la figure 3 se trouve véritablement ancré dans l'alvéole 4 lors du sertissage En effet, en plus du serrage initial d'une valeur D D' s'ajoute la pénétration totale des dents 8 dans l'alvéole La forme c 8 nique des dents permet un montage plus The knob of FIG. 3 is actually anchored in the cell 4 during crimping. Indeed, in addition to the initial tightening of a value DD ', the penetration is added. total of teeth 8 in the cell The shape of the teeth allows more mounting
aisé du bouton dans l'alvéole.easy button in the cell.
Le bouton selon l'invention présente de grands avantages: Une fois serti, le bouton est dans l'impossiblité de tourner sur The button according to the invention has great advantages: Once crimped, the button is impossible to turn on
lui-même, dans son alvéole.himself, in his alveolus.
D'autre part, la présence des dents en saillie à la surface exté- On the other hand, the presence of protruding teeth on the outer surface
rieure du corps du bouton augmente de façon considérable la surface de con- the body of the button increases the con-
tact entre le bouton et la paroi intérieure de l'alvéole Ceci a pour con- tact between the knob and the inner wall of the cell.
séquence une importante réduction des effets d'inertie liés à la masse du bouton Les risques d'extraction du bouton hors de son alvéole sont donc inexistants. La réalisation d'un bouton selon l'invention n'est pas beaucoup plus difficile que la réalisation d'un bouton lisse Les dents peuvent être Sequence a significant reduction in the effects of inertia related to the mass of the button The risks of extraction of the button out of its socket are therefore non-existent. The realization of a button according to the invention is not much more difficult than achieving a smooth button The teeth can be
obtenues lors du frittage ou par tout autre procédé. obtained during sintering or by any other method.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- Of course, the invention is not limited to the modes of
tion qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples, mais elle couvre également tous les autres modes de réalisation qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de which are just described as examples, but it also covers all the other embodiments which differ only in details, in alternative embodiments or in the use of
moyens équivalents.equivalent means.
Ainsi on pourrait envisager de remplacer les dentures droites que l'on a décrites par des dentures hélicoïdales, c'est-à-dire que les dents ne seraient pas situées le long de génératrices de la surface du corps, mais Thus one could consider replacing the straight teeth that have been described by helical teeth, that is to say that the teeth would not be located along the generatrices of the surface of the body, but
le long d'hélices tracées sur cette surface. along propellers drawn on this surface.
On pourrait imaginer aussi des dents dont la section ne serait pas triangulaire mais trapèzoldale ou semi-circulaire ou dont les flancs seraient par exemple en développante de cercle. L'invention pourrait évidemment s'appliquer à des boutons dont le surface extérieure du corps ne serait pas cylindrique, mais par exemple conique, la structure et la disposition des dents étant semblables àcelles One could also imagine teeth whose section is not triangular but trapezoidal or semi-circular or whose sides would for example involute circle. The invention could obviously apply to buttons whose outer surface of the body is not cylindrical, but for example conical, the structure and arrangement of the teeth being similar to those
décrites plus haut, par exemple lors de la description de la figure 2. described above, for example in the description of FIG.
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