FR2626616A1

FR2626616A1 - Foreuse rotative pour roches pouvant etre automatisee

Info

Publication number: FR2626616A1
Application number: FR8816599A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Ebeling
Original assignee: TURMAG TURBO MASCH AG
Current assignee: TURMAG TURBO MASCH AG
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1989-08-04
Also published as: PL276649A1; US4892161A; DE3743706C1

Abstract

L'invention concerne une foreuse rotative 1 pour roches qui comprend un affût 2, un dispositif d'entraînement 3 pour le forage rotatif, une tête de guidage 4 et un ensemble 5 de tiges porte-forets 7 à vis sans fin montées d'une manière amovible et comportant chacune, à une extrémité 8, un tenon d'accouplement 9 de section polygonale muni d'un goujon de blocage 10 et, à l'autre extrémité 11, un manchon d'accouplement 12 muni d'une ouverture 13, un dispositif de positionnement 14 et un dispositif de déverrouillage 15 du goujon de blocage 10. Le but de l'invention est la réalisation d'une foreuse automatisée du type en question qui comporte un dispositif de positionnement robuste fonctionnant d'une manière précise et rapide et coopérant avec le dispositif de déverrouillage. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que le dispositif de positionnement 14 est constitué par un verrou 17 qui est orienté parallèlement à l'axe longitudinal 16 de l'affût 2 et peut se déplacer dans le sens radial par rapport à la tige porte-foret 7 et qui peut être engagé dans au moins un évidement radial 19 ménagé dans le filet 18 de la vis sans fin.

Description

-1 - L'invention concerne une foreuse rotative pour roches, notamment pour

le forage avec détente, qui comprend un affût, un dispositif d'entiranement pour le forage rotatif, monté sur l'affût de maniîre à pouvoir s'y déplacer dans le sens longitudinal, une tte de guidage de l'ensemble des -tiges porte -forets montée à l'extrémité avant de l'affût et un ensemble de tiges porte-forets à vis sans fin comprena plusieurs tiges porte-forets qui sont montées de manière amovible et qui

comportent chacune, à l'une de leurs extrémités,mn te-

non d'accouplement de section polygonale muni d'un gou-

jon de blocage et, à leur autre extrémité, un manchon d'accouplement de section polygonale correspondante muni d'une ouverture pour le goujon de blocage, la tête de

guidage contenant un dispositif de positionement as-

surant l'arrdt de l'ensemble des tiges porte-forets dans

mune position de rotation et un dispositif de déverrouilla-

ge du goujon de blocage.

Une foreuse connue de ce type, décrite par le brevet DIE-A 28 34 151, comporte un dispositif de postionnement qui est représenté sur la figure 4 en liaison avec la figze 1 et qui est constitué par mu boulon relativement large qui est soudé sur la tige porte-foret et qui coopère avec une butée pivotante dans la t6te de guidage. Dès que le

boulon est complètement en prise et en contact avec la bu-

tée, le dispositif de déverrouillage peut être mis en ac-

tion et déplace le boulon de blocage pour la s6paration du tenon d'accouplement de l'une des tiges porte-forets

d'avec le manchon d'accouplement de l'autre tige porte-

foret. En plus du risque de recul élastique du boulon par rapport à la butée, ce dispositif de positionnement présente l'inconvénient-que ce boulon, de large surface, s'oppose fortement au déplaoement des roches entre les deux spires de filet qui sont voisines de lui etude ce fait, abaisse le rendement de transport de l'ensemble des tiges porte-forets, qui est particulièrement important

dans le cas des foreuses avec détente. D'autres diffi-

cultés résultent du fait qu'il arrive qu'en se rabat-

tant la butée entre en collision avec le filet de la vis sans fin qui tourne encore. La demanderesse titulaire du brevet en question a d'ailleurs tirê la leçon de cette constatation et a supprimé les spires de filet les plus

proches du boulon, ce qui nuit à la continuité du trans-

port des roches.

Dlans la deuxième solution qui correspond à la figure

7 du brevet et dans laquelle, par une nversion de a cinéma-

tique, c'est le boulon qui se trouve sur la t8te de gui-

dage de la foreuse rotative pour roches tandis que la butée est formée par une partie rentrante qui rétréoit sensiblement la section du manchon d'accouplement, cette

partie rentrante du manchon d'accouplement réduit telle-

ment la section èéficace nëcessaire à la transmission du

moment de rotation qu'il en résulte forcément une disjonc-

tion. C'est ce qui se produit notamment en raison de la tendance à une augmentation de la puissance d'entratnement,

jusqu'au double ou au triple de la puissance d'entrane-

ment des foreuses avnd6tente connues jusqu' oce jour$, qui se dessine dans ce domaine. C'est notamment dans le cas d'une transmission de moment de rotation de ce type quw

la solution ne convient pas.

Le brevet DE-,A 27 33 028 décrit un dispositif conçu

pour une foreuse rotative pour roches comportant un dis-

positif de déverrouillage du goujon de blocage arrière qui

est incorporé au tenon d.entratnement et peut être com-

mandé par un piston soumis à l'aotion d'un fluide et mon-

té dans le tenon ou dans l'arbre entraîné. Ce dispositif de verrouillage, compliqué, présente ltinconvénient d'obliger à amener un fluide souspression dans l'arbre entra n4. Par ailleurs, ce système ne permet pas' de faire passer, comme il est souvent indispensable de le faire dans les foreuses de ce type, le fluide nécessaire à

l'arrosage pendant le forage.

Le brevet DE-0 26 57 748 décrit une foreuse avee détente du même type conçue pour empocher toute rotation intempestive du dispositif d'entra nement du forage du fait qu'une butée d'un cylindre est poussée contreune

"surfacet' de l'extrémité d'insertion du moteur de forage.

Atant qu'on puisse en juger, cette "surface" est un

méplat ménagé dans le rebord, d'ailleurs rond, de l'ex.-

trémité arrière de la pièce d'insertion. Un dispositif

d'arrêt de ce type peut sans doute empocher toute rota-

tion intempestive, mais il ne peut pas arrêter le dis-

positif d'entratnement en rotation dans la position de rotation qui doit être oeeupée avec précision pour les

operations d'accouplement et de déverrouillage. le bre-

vet en question n'indique donc pas comment doit seef-

fectuer, dans la position angaulaire exacte, l'introduc-

tion, par rotation ou par poussée, de l'extrémité d'in-

sertion et, le cas échéant, de l'ensemble des tiges

porte-forets. En effet, un déverrouillage suppose tou-

jours un positionnement précis, sans lequel le disposi-

tif de déverrouillage ne pourrait pas fonctionner.

Toutes ces foreuses avec détente connueo tômoigeant des efforts tentés pour mécaniser et autom&tiser le

plus possible l'opération d'adjonction des tiges porte-

forets. On n'a obtenu dans les différents cas que des résultats partiels. En particulier, la mise en plaue

dans sa position de rotation du dispositif d'entratne-

ment du forage ou de l'ensemble des tiges n'a pas été mécanisée du tout ou ne l'a été qu'au prix d'intononIait en ce qui eoncerne le rendement du transport ou en tout cas pour des dispositifs d'entraînement relativement faibles. Ce dernier point de vue est tres important, car, entre temps, les puissances d'entratnement et les moments de rotation ont, précisément dans le cas des 44. foreuses avec d6tente daublé ou triplé. Par ailleurs,

les foreuses avec d étente sont, comme auparavant, en-

tra nées su:taut par des moteurs à air comprimé dont

les r tors massifs à rotation rapide sont eartieuliîre-

ment difficiles à freiner. De but de lt'invention est, à partir de cet état de la technique, la réalisation d'une foreuse rotative pour

roches du type initialement défini qui, tout en conser-

vant le principe connu du goujon de blocage, se cara-

trise,. en vue de l'automatisation, par un dispositif

de positionnement robuste qui, malgré la rudesse du fo-

rage, fonctionne avec précision de manlière à éviter les

pertes de temps et soit assoiDé au dispositif de diver-

rouillage. Oette disposition est une condition préala-

ble essentielle de l'automatisation des opérations d'ad-

jonction des tiges porte-forets. lies foreuses du type en question sont utilisées surtout dans des roches tendres

et, par consequent,.avec de fortes avances de forage.

Les opérations d'adj onctionJ, plus fréquentes, entratnent donc des dépenseÉ plus considérables, de sorte que dans

ce cas l'automatisation est particulièrement avantageuse.

Il faut également faire entrer en ligne de compte les risques qu'impliquent&dans le cas du forage avec détentes

les éboulements et les coups de grisou et qui, même au-

jourdthui, obligent souvent à utiliser une télécommande, au moins pour le forage preprement dit. Oependant, il faut toujours, dans ce cas, que l'adjonction des tiges porte-forets s'effectue à la main, ce qui ne va pas sane risque. ce but est atteint, suivant l'invention, en ce qui concerne le dispositif de positionnement des foreuses du type initialement défini, du fait que ce dispositif est constitué par un verrou qui est orienté parallelementu l'axe longitudinal de l'affût et peut 'e déplacer dans le sens radial et qui peut s'engager dans un évidement radial _-5 _ àu moins ménagé dans le filet de la vis sans fin. ce

mode de réalisation du dispositif de positionnement per-

met une mise en place très précise des tiges porte-forets etIeur gouJon de blocage par rapport au dispositif de verrouillage. Come le verrou du dispositif de position- nement va aussi loin que possible, dans le sens radial, de l'axe de seymtrie de la tige porte-foret, il est possible d'effectuerla mise en place avec Imprécision et avec des possibilités d'application des charges qui ne peuvent pas être obtenues dans le cas des dispositifs de positionnement qui agissent sur la tige porte-forets dans les conditions réalisées dans l'état de la teohniquep par exemple dans le cas du brevet DE-kA' 28 34 151, en raison de la faible valeur du rayon. Par ailleurs, un retour en arrière élastique de la tige porte- forets à partir de 1'emplacement de positionnement est impossible car le verrou qui s ' engage dans 1' gdefent radial arrgte la tige porte-foret dans les de directions de rotation possibles, ce qui n'est pas le cas dans l'état de 1a technique. Emfin, le dispositif suivant l'invention évite 1 'interruption de la vis trsapmeuse sans fin sur une spire environ dans chaque sone de liaison avec la tige

porte-forets. Par ailleurs, le dispositif de position-

nement suivant l'invention, c'est-à-dire le verrou, peut

cependant être poussé fortement contre les tiges porte-

forets qui tournent encore jusqu'à ce qu'il s'engage d'une

manière rapide et sure dns l'évidemit.

Dans un mode de réalisation avantageux de 1'inven-

tion, le verrou est auo moins aussi long que le- pas de vis d'une tige porte-forets, de manière que leverrou

poussé contre la spire de la vis sans fin ne puisse s' en-

foncer que dans son évidement. Il -est avantageux que deux spires voisines de la vis sans fin comportent chacune, a 1' extrémité d' une tige porte-forets, un évidement radial

dans la même position anguLare. Cette disposition per-

met d'utiliser comme surface de butée la double épaisseur

du filet des spires de la vis sans fin.

Si cependant, pour une raison quelconque, on ne

veut réaliser qu'un seul viderent radial dans le fi-

let de lavis sans fin, il est possible, dans un deu-

xiîme mode de réalisation vantageux, d'lpaissir la spire qui contient l'évidement radial au moins dans la zone de cet évidement. les dimensions de eh partie épaissie sont telles que la spire de la vis sans fin ne peut pas se déformer sous l'action de l'impulsion de rotation au moment du freinage du dispositif d'en4

tranuement du forage par rotation.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'inven-

tion, l'ouverture ménagée pour le goujon de blocage se * trouve lans un plan contenant l'êvidement et l'axe de symétrie longitudinal de la tige porte-forets. Il est possible de ce fait, de placer également le dispositif

de déverrouillage dans le verrou du dispositif de posi-

tionnement et de l'associer au dispositif de position-

nement aussi bien pour la construction que pour le fonctionnement. Plusieurs dispositions sont dailleurs possibles. Dans un premier mode de réalisation avantageux, l'ouverture ménagée par.le dispositif de positionnement se trouve entre deux spires voisines de la vis sans fin à l'extrémit. d'une tige porte-foret. Dans ce Cas,

l'ouverture ménagée pour l'engagement du goujon de blo-

cage et, par conséquent, le. dispositif de déverrouil-

lage se trouvent dans l'axe de symétrie de la tige

porte-forets avant ou après l'évidement radial du dis-

positif de positionnement.

Dans ee as,. le verrou contient un poussoir, monté dans l'axe de l'ouverture ménagée pour le goujon de blocage, qui sort du verrou après l'engagement de oeei-ci et, de ce fait, déverrouille le goujo$ de blocage. ie dispositif de commande du poussoir peut être combiné

ou associé à celui du verrou.

Dans un deuxième mode de réalisation avantageux, l'ouverture ménagée pour le goujon de blocage est, dans le sens radial, dans le prolongement de l' évidement dans la direction de l'axe de symétrie de la tige porte-foret Ce mode de réalisation impose, pour la réalisation de

l'ouverture ménagée pour le goujon de blocage, un épais-

sissement correspondant de la zone de l'évidement.

Dans ce deuxième mode de réalisation, il est avanta-

geux que le dispositif de déverrouillage soit consitué par un boulon de serrage qui peut 4tre enfoncé dans le verrou, est placé àobaque extrémité de tige porte-foret., peut se déplacer dans le sens radial dans la direction de son axe de symétrie et coopère avec le verrou et qui pousse le gouJon de blocage jusqu'à un plan de séparation entre la paroi extérieure du tenon d'accouplement de

l'une des tigesporte-forets et la paroi intérieure du ma-

chon d'accouplement de l'autre tige porte-forets.

Pour obtenir un déverrouillage sûr et sans incident et pour éviter toute déviation par rapport à son axe de guidage radial, il est avantageux que le boulon de serrage soit guidé, à la base de 1' évidement, dans -une douille qu-l -entoure dans un rebord. Du cSté du rebord,le boulon de serrage est soemis àa l'action du ressort de compressioen

du goujon de blocage, de sorte qu'au moment de l'intro-

duction du verrou dans!'évidmenrt radial, il entre en contact avec le eu$Om de blocage. Cette disposition fait

co-ncider le déverrouillage avec le positionnement.

Un association de ce type entre plusieurs fonctions dans une seule opération de travail et de commande répond exactement au but de 1. 'automatisation, notamment dans le cas de foreuse- avec détente dont la progrmmation, compte tenu des conditions imposées par la nécessité de se protéger contre les coups de grisou, ne permet qu'un

nombre très limité de fo=ntics distinctes.

Pour l'obtention de la précision voulue pour le dispositif de positionnement et pour le disposititf de

déverrouillage qui lui est acoouplé, la forme de 1'6-

videment ménagé dnas la filet de la spire correspondan-

te est loin d'être sans importance: Il est préf4rable

que cet évidement ait une forme conique.

Dan un. mode de réalisation spécial, l'évidement a une formne telle ques dans une vue par en-dessus du.ilet de la spire, il a la forme d'un trapèze. Les bords de

11évidement sont de préférence à arêtes YVBest de ma-

nitre qu'ils assurent avec un Jeu aussi faible que possible l'orientation exacte du verrou par rapport à l'axe de symétrie de la tige porte-foret.* Pour l'acocouplement de la tige porte-foret, il

faut assurer le centrage non seulement de la tige porte-

foret située dans la foreuse, mais également de l'ex-

trzmité des tiges porte-forets qui dépassent du trou

de forage. Oependant,unraison de la force souvent consi-

dérable des réactions du terrain, les foreuses rotatives du type en question sont souvent,au cours du forage avec détente, écartées de leur position coaxiale 'par rapport au trou de forage. les douilles de guidage fixes sont

donc, pendant le forage, soumises ' une usure consida-

rable, Par ailleurs en raison du risque d'étincelles

qui est particulièrement redoutable dans le cas du fora-

ge avec détente, elles ne sont pratiquement pas utilisés*.

Les enveloppes de guidage courantes ne sont donc souvent utilisées que pour le début du forage du trou de forage et sont ensuite enlevéies ou écartées par pivotement vers l'avant. Dans ce cas, le centrage nécessaire à chaque accouplement doit être effectué à la main en poussant h la main en position centrale le milieu de l'ensemble des

tiges porte-forets.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de centrage comprend deux enveloppes de _9_ uidage qui sont montées dans la tête de gdage, sont adaptées au diamètre extérieur d'une tige porteforet et sont fixées chacune à une coulisse Esant un axe de pivotement bas et pouvant tourner d'un angle déterminé vers 1' extérieur. Chaque coulisse est reliée à un dis- positif de pivotement qui lui est propre eu encore

les deux eoulisses sont reliées par organe d'accouple-

ment à un dispositif de pivotement commun, par exemple à un piston soumis à l'action d'un fluide. En plus

d'une position de serrage dans laquelle les tiges porte-

forets sontmaintenues pendant l'accouplement, il y a, pour le début du forage une position intermédiaire des

enveloppes de guidage dans laquelle elles sont légère-

ment-ouvertes tout en assurant encore un centrage suffisant de l'extrémité des tiges porte-forets, l'adjonction des tiges porte-forets au cours du forage n'exige l'intervention que d'un dispositif de déverrouillage antérieur dans la zone de la tête de

guidage. Cependant, si la traction des tiges porte-

forets doit être automatiseil est nécessaire qu'il y

ait à l'arrière un deuxième dispositif de déverrouil-

lage pour assurer la séparation de la tige porte-forets ramenée en arrière d'avec le dispositif d'entratnement pour le forage. Pour cela, le dispositif comporte, suivant l'invention, du e8té frontal du dispositif

d'entra nement pour le forage rotatif mun deuxième ver-

rou qui peut se déplacer dans le sens radial et qui, avec son organe d'entratnement, suit les déplacements longitudinaux du dispositif d'entra nement assurant le forage. I1 est avantagex que ee verrou se prolonge

suffisamment vers l'avant pour qu'il atteigne l'évide-

ment qui lui correspond dans la spire du filet de la tige porte-foret dès que celle-ci est engagée mais

avant qu'elle soit saisie par le dispositif d'entra -

nement assurant le forage. Oette disposition assure la À e - 1

mise en place précise de l'eztrémitê de la tige porte-

forets pour l'accouplement. l'arrière.

Il est également avantageux que V arbre entra né du dtspositif d'entraînement assurant le forage rotatif eomporte, en arrière du tenon d accouplement polygonal, un disque qui est monté sans possibilit6 de rotation relative sur l'arbre entratnd et qui comporte également

sa p4riphérie un évidement ménage dans le plan longi-

tudinal du goujon de blocage. le verrou arrière qui se prolonge jusqu'au c8té arrière de ce disque.s'engage non seulement dans le filet de la vis sans fin de la

tige porte-foret., mais également dans l'évidement ména-

gé dans le disque. De ce fait, l'implusion de rotation tendant 4 l'arrgt du dispositif d'entra nement assurant

1 le forage est absorbé par le disque. Elle n'affeote.

donc pas l'accouplement polygonal avec la tige porte-

foret ni son filet de vis sans fin. Comme le disque est large et constitué par un matériau très résistant ouU

de grande dureté, le dispositif d'arr4t obtenu est ro-

buste et apte. ttre soumis à de fortes charges sans

organes de mise en action supplêmentairea.

-Une echancrure ménagée dans la paroi arrière de la

t4te de guidage permet au verrou arière, de grande Ion-

gueur d'avanoer jusqu'à la position la plus avancée du dispositif d'entranement assurant le forage. O'est

ainsi que le verrou arrière peut, avec l'aide du dis-

que intervenir dans cette position pour le cas de posi-

tionement le plus difficile dans lequel ie dispositif d'entraînement assurant le forage doit, sous charge,

entra ner en rotêtion toutes les tiges porte-forets.

Pour cela il faut, en plus, que le verrou avant s'é-

carte en pivotant.dans une autre direction vers l'autre eté pour éviter une collision des deux verrous. Ze verrou antérieur ne sert, en dehors du déverrouillage de l'accouplement antérieur des barres porte.-forets,

- 11 -

qu'au maintien de la position de rotation de l'ensemble des tiges porteforets après que le verrou arrière a été ramené en arrière pour déverrouiller, au moment de la traction des tiges, l'extrémité antérieure de la tige porte-forets à enlever. L'int-roduction, sous l'action de l'implusion de rotation, dans la position de rotation

peut donc être assurée par le verrou arière, c'est--

dire sans que les tiges porte-forets soient solicitées Comme le montre le brevet DE-C 26 54 748, il est courant, dans le cas des foreuses de ce type, d'amener

la tige porte-foret., è."Jouter dans la position d'ac-

couplement en utilisant le magasin de tiges, Oependant ce magasin, qui est de grandes dimensions est soumis à des charges variables, ne peut que difficilement ou

qu'au prix d'une construction compliquée maintenir tou-

jours la position voulue. Une solution déjà préconisée consiste à utiliser le verrou arrière pouri le réglage de la tige ajoutée. Pour réaliser le réglage de ce type dgalement pour l'extrémité avant de la tige ajoutée la tête de gaidage de la foreuse rotative pour roches comporte deux tiges de maintien qui dépassent vers l'arrière et qui, au moment de l'approche.du dispositif d'entranement assurant le forage rotatif peuvent tre

déplacées vers l'avant pour qu'elles n'empêchent pas-

cette avance. Ces tiges de maintien sont dispossées de telle manière que, dans la position d'accoiplement,

les spires de filet de vis sans fin des tiges porte-

forets ajoutées s'appliquent sur elles. lorsq.e les ti-

ges de maintien sont montées dans les enveloppes de guidage et peuvent pivoter avec elles sur les c6tés, elles n'empêchent pas non plus au cours du forage, les tiges porte-forets de s'écarter librement de l'axe médian de la foreuse. Ce dispositif de positionnement direct:sur la foreuse rotative pour roches constitue, avec la tête de guidage qui assuremécaniquement le - 12-

centrage des tiges porte-forets,. Une ''contribu-

tion importante à l'automatisation de l'accouplement.

L'invention est décrite ci-dessous d'une manière

plus détaillée au moyen de plusieurs exemples de réalisa-

tion en se référant au dessin.

la figure 1 est une vue de c8té de la nouvelle 'o--

reuse rotative pour roches qui comporte un anfftt, un dispositif d'entrainement assurant le forage rotatif et pouvant se déplacer dans. le sens lo;gitudinal sur cet affet et une tete de guidage de l'ensemble des tiges porte-forets à vis sans fin, le dispositif étant dans

la position permettant l'adjonction d'une tige porte-

foret. la figure 2 est une vue de ceté de la partie avant

-15 de la m4me foreuse, le dispositif d'entratunement assu-

rant le forage étant dans sa position la plus avancée* Zla figure 3 est une coope de l'affft suivant la ligne III-111 de la figure 2 permettant de voir de face

le dispositif d'entraînement assurant le forage.

la figure 4 est une vue de côté du verrou du dispo-

sitif de positionnemhent représentant le poussoir de déverrouillage dans la position d'engagement dans deux évidements ménages dans le sens radial dans deux spires voisines de la vis sans fin sans partie épaissie à l'extrémité d'une tige porte-foret La figure 5 est une coupe suivant la ligne Y-V de la figure 4 montrant le tenon hexagonal assurant l'accouplement avec le goujon de blocage de la tige

porte-foret suivante.

30. La tige 6 est une v-e de c8té d'un verrou du diapo-

sitie de positionnement avant son engagement dans l$-

videment'ménagé dans le sens radial dans la partie

épaissie du filet de la vis sans fin.

la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VI1 de la figure 6 montrant le verrou et le boulon de -13 - serrage correspondant se faisant suite dans le sens radial pour le déverrouillage du goujon de blocage du tenon d'accouplement hexagonal de la tige porte-foret suivante. la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII- VIII de la figure 1 montrant cs enveloppes de la 8tête de guidage engagé dans l'évidement ménagé dans le filet

de la vis sans fin.

La figure 9 est une vue en direction de la flèche IX de la figure I montrant la foreuse et, en coupe,

les tiges porte-forets, les enveloppes de guidage ou-

vertes et les verrous dans une position d'ouverture après pivotement dans la position de forage des tiges porte-forets. La foreuse rotatie 1 pour roches représentée par la figure 1 comprend un affût 2, un dispositif 3 de

commande du forage par rotation monté de manière à pou-

voir se déplacer dans le sens de la-longueur de l'af:ti

et une tête de guidage 4 des tiges porte-forets 5 mon-

tée à l'extrémité avant 6 de l'affût 2. L'ensemble des

tiges porte-forets 5 comprend plusieurs tiges porte-

forets 7 qui sont assemblées de manière à ftre amoviblss et qui, comportent chacune à l'une de leurs extrémités 8, un tenon d'accouplement 9 de section polygonale muni d'mun goujon de blocage 10 et, à leur autre extrémité, 11, un manchon d'accouplement 12, de section polygonale correspondante, qui est représenté notamment sur les figures 4 à 7:et qui comporte une ouverture d'engagement 13 pour le goujon de blocage de la tige porte-foret 7

qui doit être mise en place à la suite.

La t8te de guidage 4 et le dispositif 3 de commande

du forage comportent chacun un dispositif de positionne-

ment 14 qui sera décrit ultérieurement en se référantm aux figures 4 à 7 et un dispositif de déverrouillage 15

du goujon de blocage 10. -

-14-

Àle dispositif de positionnement 14 et le disposi-

tif de déverrouillage 15 sont décrits ci-dessous en se référant aux figures 4 à 7. Dans les deux modes de

réalisation représentés, le dispositif de positionne-

ment 14 est constitué par un verrou 17 qui est orienté par.all.lement a!'axe longitudinal 16 (voir figure 1)

de la foreuse rotative 1 pour roches et peut se d6pla-

cer dans le sens radial par rapport à la tige porte-

foret 7. l'axe longitudinal 16 est formé par la ligne qui relie le milieu de l'arbre entratné 51 au milieu de la tete porte-foret 4. Sa longueur L est au moins égale a une hauteur de pas Zi d'une spire de filet 18 de vis sans fin d'une tige porte-foret 7, pour que le verrou 17 qui est poussé dans la spire 18 de filet de

la vis sans fin ne puisse s'enfoncer que dans l'évide-

ment' 19 et pas dans l'espace intermédiaire compris

entre deux spires 18 de filet de la vis sans fin.

Dans un premier mode de réalisation représent-é par

les figures 4 et 5, les deux spires 18 de filet voisi-

nes situées à l'extrémité 11 de la tige porte-foret 7 comportent chacune un évidement 19, ces évidements

étant situées dans la reme position angulaire et la li-

gne 20 qui les joint et qui, dans le cas envisagé, doit coeneider avec le bord avant du verrou 17, étant orientée sensiblement -parallêlement à l'axe de symétrie 21 de la tige porte-oret 7 '7 Cette disposition permet d'utiliser comme surface de butée la double épaisseur

de la spire 18 du filet de la vis sans fin.

* Dans un deuxième mode de réalisation avantageux représenté par les figures 6 et 7, la spire 18 du:filet de la vis sans fin qui comporte l'évidement radiale 19 comportes au moins dans la zone de lévidement 19, une surépaisseur. Cette surépaisseur a des dimensions telles qu'une déformation de la spire 18 du filet de la vis sans fin sous. l'action de l'impulsion de rotation -15-

au moment du freinage du dispositif 3 assurant ltentra -

nement du forage rotatif est exclue dans tous les cas.

Dans les deux modes de réalisation du.'dispositif de positionnement représentés par les figures 4 et 5, d'une part, et par les-figures 6 et 7,d'autre part, l'ouver- ture 13 d'engagement du -oujon de blocage 10 se trouve dans un plan 23 passant par l'évidement 19 et par l'axe

de symétrie 21 de la tige de sondage 7.

De ce fait, dans le mode de réalisation représenté par les figures 4 et 5, l'ouverture 13 d'engagement se

trouve entre deux spires 18 de filet voisines a ' extré-

mité 11 d'une tige porte-foret 7.

Par contre, dans le mode de réalisation représenté par les figures 6 à 7, l'ouverture d'engagement 13 se

trouve dans le prolongement dans le sens eadial de.l'é-

videment 19 dans la direction de l'axe de symétrie 21 de la tige porteforet 7. Dans ce cas, comme le montrent les figures 5 et 7, l'évidement 19 présente, dans la vue transversale de la tige porte-foret 7 dans la direction de son axe de symétrie 21, une forme conique, dans ce

cas en forme de trapèze. Il est avantageux que les zo-

nes marginales 24dlt!ridement 19 soient à arêtes vives.

Dans une première variante de réalisation corres-

pondant aux figures 4 et 5, le dispositif 15 de d6ver-

rouillage est constitué par un poussoir 25 qui est monté-

dans le verrou 17 et qui peut se déplacer dans le sens radial dans la direction de l'axe de symétrie 21 de la

tige porte-foret 7.

Dans le deuxième mode de réalisation correspondant aux figures 6 et 7, le dispositif 15 de déverrouillage est constitué par un boulon de serrage 26 qui peut ttre introduit par poussée par le verrou 17, est monté à l'extrémité correspondante 11 de la tige porte-foret 7 et peut se déplacer dans le sens radial dans la direction de son axe de symétrie 21 et coopère avec le verrou 17 et qui pousse le goujon de blocage 10 associ4 au tenon d'accouplement 9 de la tige porte-foret voisine 7 ou le goujon de blocage 10 associé au tenon d."accouplement 27 du dispositif 13 de forage par rotation jusque dans un plan de séparation 33 qui se trouve entre laparoi extérieure 28 du tenon d'accouplement 9 de l'une des tiges porte-oxrets7 ou du tenon d'accouplement 27 du

dispositif 3 de commande du forage et la paroi intér'ieu-

re 29 du mmichon d'acecouplement enveloppant 12 de l'au-

tre tige porte-foret 7.

Comme le' montre'la figure 7, le boulon de serrage.

26 est guid,aà la base de l'4videment 19,dans une douil-

le 31 qui est engagée dans un rebord 32 et qui, à cet emplacement, est soumise, par l'intermédiaire du.goujon

de blocage 10, à l'action du ressort de compression 33.

Dans les deux modes de réalisation correspondant aux figures 4 et 5$d'une partet aux figures 6 et 7, d'autre part, le positionnement et le déverrouillage

peuvent s'effeectuer pratiquement simultanément, immédia-

tement avant l'engagement du verrou 17 dans l [ou les évidements 19 des spires de filet 18 par mise en action du poussoir 25,d'une part,et du boulon de pression 26, d'autre part,aveo déverrouillage du goujon de blage 10. Cette disposition permet une coordination precise

et rapide,sauivant l'inventiondu dispositif de posi-

tionnement et.du dispositif de déverrouillage notament

en ce qui ooncerne l'automatisation des foreuses rota-

tives de ce type.

Pour un positionnement précis de lextrémité libre des barres porte-forets 5, notamment lorsque son axe de

symtrie 34 sur la figure 1 est non seulement dans l'a-

lignemeet Ue l'axe longitudinal 16 de la foreuse rota-

tive t de roches de la tige de sondage 7 mise à la suite, mais se trouve, en raison des forces exercées par le terrain, dans une position décalée, il.y-a un dispositif i 1 de guidage dans la tête de guidage 4. Oe dispositif est constitué, dans un mode de réalisation de l'invention',

représenté par les figures 8 et 9, d'une manière avan-

tageuse, par deux enveloppes ou coquilles de guidage 35, 36 adaptées au diamtre -D d'une tige porte-foret 7. Chacune de ces coquilles de gidage 35, 36 est fixée sur une coulisse 37, 38 qui peut pivoter autour d'un axe de pivotement 39, 40 situé le plus bas possible en s' écartant de la tige porte-foret 7 vers l' extérieur d'un ange déterminé À Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 8 et 9, chaque coulisse 35,

36 est reliéeà son propre dispositif 41, 42 d'entratue-

ment en rotation constitué par une unité cyindre-pis-

ton soumise à l'action d'un fluide. Il est cependant

possible également de mettre en action les deux coulis-

ses 35, 36, par une chaine à plusieurs articulations constituant l'organe d'accouplement, par un dispositif

d'entratnement commun 41 ou 42.

n ce qui concerne les coulisses 35, 36, il y a essentiellement trois positions à distinguer. Au moment de l'accouplement des porte-forets 5 dans les condiitns indiquées par la figure 1 avec une tige porte-foret 7 mise à la suite, il faut une force de centrage et de

serrage déterminée qui doit être appliquée par l'inter-

mêdiaire des dispositifs d'entranement en rotation 41,.

42 pour amener l'axe de symétrie 34 des tiges porte-

forets 5 en position coaxiale par rapport a l'axe de symétrie longitudinal 21 de la tige porte-foret 7 mise

à la suite.

Au moment du début du forage avec là première tige

porte-foret 7, les coquilles de guidage 35, 36 se trou-

vent à la périphérie extrieure des tiges porte-forets , mais sans force de serrage. Au cours du forage proprement dit, les coquilles de guidage 35, 36 sont ramenées en arrièbre par piVotement -18 - dans la position indiquée par la figure 9 pour éviter

tout frottement entre les surfaces de contact des co-

quilles de guidage 35,.36, d'une partet la surface de

la périphérie extérieure de l'ensemble des tiges porte-

forets 5, d'autre part, à cause du risque d'étincelles inhérent à l'exploitation souterrainefet toute usure inutile Dans ce cas, dans la deuxième position envisagîe au cours du début du forage, il est partiîulièrement avantageux que les coquilles de guîdage 35, 36 soient

placées, par l'intermédiaire des coulieses 37, 38, dans.

une position in.termédiaire légèrement ouverte, mais cen-

trant encore d'une manire suffisante l'ensemble des

tiges porte-forets 5.

Oomme le montrent également les figures 8 et 9, les coulisses 37, 38 maintiennent des tiges de maintien 43, 44 qui sont orientées parallèlement lt'axe longitudinal 16 de la foreuse. rotative 1 de roches et, par leurs

extrémités épaissies 44a (voir figure 1),se placent tan-

gentiellement à la surface de la periphérie extérieure

d'une tige porte-foret 7 mise à la suite lorsque les co-

quilles de guidage 35, 36 sont dans la position de ive-

tement indiquée par la figure 8. De ce fait, après un positionement correspondant de la tige porte-foret 7 sur- le dispositif 3. d'entra nement en rotation de cettee tige de sondage mise à la suite, il est possible, sans aucune difficulté, d'introduire le tenon d'accouplement 9 dans le manchoe d'accouplement 12 de l'ensemble 5 des

tiges porte-forets maintenues p:ia tête de guidage 4.

Pour cela, comme le montre la figure 1, l'extrémitë avant

du tenon d'accouplement 27 du dispositif 3 d'entral-

nement assurant le forage rotatif.

Comme le montre la comparaison des figeures 8 et 9> d'une part)et t. 3Vd'autre part, il y a, en plus du dispositif de positionnement 14 sur la. tête deguidage 4,

- 19-262661

n deuxième dispositif de positionnement dans le dis-

positif 3 d'entra nement assurant le forage. Ce dispo-

sitif est également eonstitué par un verrou 47 gqi-peut se déplacer dans le sens radial et qui peut pivoter sous l'action d'un organe 48 de mise en mouvement qui est fixé sur le dispositif 3 d'entraînement assurant le

forage et qui est constitu 6'par une unité cylindre-pis-

ton soumise à l'action d'un fluide. Dans ce cas, le

verrou 47 monté sur le dispositif 3 d'entra nement as-

surant le forage est, dans sa position d'engagement, orienté avec précision sur la tête de guidage 4 par

rapport à la position angulaire de rotation du verrou 17.

Les deux verrous 17, 47 sont accouplés, par l'intermé-

diaire de leviers du premier genre 49, 50, à leurs or-

ganes de mise en action et peuvent pivoter autour d'ats

fixes 55, 56.

Comme le montrent les figures I à 3, l'arbre entra-

né 51 (voirt figure 2) du dispositif d'entraînement assu-

rant le forage porte, fixé sur lui, sanus rotation rela-

tive possible, en arrière de son tenon d'accouplement 27, un disque 52 qui comporte un évidement 53 qui est

adapté au verrou 47 et est situé dans- le plan longitudi-

nal du goujon de blocage 10 et qui correspond à l'évi-

dement 19 ménagé dans la spire de filet 18 de vis sans fin des tiges porte-forets 7. De ce fait, comme le montre

la figure 1, le moment de rotation du moteur à air oom-

primé du dispositif 3 d'entraînement agsurant-le forage peut, au moment de l'engagement du verrou 47, pénétrer dans l'évidement 53 et la vitesse angulaire de l'arbre entralné 51 peutpr f:reinage,gtre ramenée à zéro. 0'est le cas notamment lorsque le dispositif 3 d'entrafnement assurant le forage se trouve, comme ltindique la figure 2, après le forage par une tige porte-foret, dans sa position la plus avancée et qu'il doit, sous charge,

continuer à faire tourner les tiges porte-forets 5 jus-

- 20 -616

4u'a l'arrêt dans la position d'aocouplement. Il faut, dams ce cas, envisager de fortes impulsions de rotation qui doivent être absorbées par le disque 52 et, autant

que possible, pas par la dernière tige porte-foret. Ce-

pendant, pour pouvoir mettre en action le verrou arrière 47 même dans cette positio, la paroi arrière 55 de la tête de guidage 4 comporte un évidement 56 dans lequel le

verrou 47 peut se déplacer tant que le verrou avant 17.

reste dans sa position de repos arrière.

Après le déverrouillage du goujon de blocage et le serrage de l'extrémit. 5 des tiges porte-forets au moyen

des coquilles de guidage 35, 36, le dispositif 3 d'en-

tratnement assurant le forage est ensuite ramené dans sa position la plus en arrière indiquéepar la figure 1 et la tige porte-foret suivante 7 est engagée dans la foreuse rotative I pour roches. Pour maintenir dans ce cas une position de la tige porte-foret 7 ajoutée qui ' soit déterminée par la foreuse rotative 1 pour roches

elle-même, il y a, suivant l'invention, pour ses deux ex-

trémités, des dispositifs d'appui. Le dispositif d'appui arrière est constitué par le verrou arrière 47 qui se prolonge jusque dans l'dvidpment radial 19 de la tige

porte-foret 7 ajoutée et qui fixe en même temps la posi-

tion de rotation de la tige 7 ajoutée. L'appui antérieur

est constitu. par les tiges de maintien 43, 44. Les dis-

positifs d'appui situés du c8t' de la foreuse permettent de réduire les frais de oonstruction et de programmation du magasin à tiges porte-forets ou de son manipulateur, non représentés. Les tiges de maintien 43, 44 peuvent se déplacer vers l'avant dans le sens longitudinal pour pouvoir être poussées vers l'avant lorsque le dispositif 3 d'entrantuement du forage s'approche, au lieu de le g&ner (voir figure 2). Au cours du recul du dispositif 5 assurant le foragejelles sont repoussées, par exemple, par les éléments élastiques de rappel représentés dans - 21-

ia position de départ indiqu4e par la figure 1.

Au moment du recul du dispositif 3 d'entranement assurant le forage, le verrou avant 17 peut, en plus de la force de serrage des coquilles de guidage 35, 36, assurer la fixation de la position de rotation de l'ex-

trêmit6 des tiges porte-forets 5 (voirt figure 8).

Après l'engagement de la tige porte-foret 7 dans

les conditions indiquées par la figure 1, ses deux ex-

trémités sont simplement accouplées par avance du dis-

positif d'entra nement 3 assurant le forage rotatif* Pour la traction des tiges, c'est d'abord le goujon de blocage avant O10 de la dernière tige porte-foret qui est déverrouillé par le verrou 17, de sorte que la

tige peut être ensuite tirée par le dispositif d'entre-

nement 3 dans la position de la tige porte-foret 7 in-

diquée par la figure 1 et, dans cette position, saisie

par le magasin ou par un manipulateur. Ensuite, le ver-

rou 47 déverrouille le goujon de blocage 10 du tenon

d'accouplement 27 et le dispositif 3 d'entra nement as-

surant le forage rotatif se place dans sa position fi-

nale arrière. Ensuite, la-tige porte-foret 7 dégagée est enlevéee. Il va de soi que la foreuse rotative 1 pour roches

décrite ci-dessus peut être télécomandée en étant complé-

tée par des magasins de tiges de sondage nouveaux ou

connus ou etre complètement automatisée.

- 22 -

RBVBIOAIONS

1. poreuse rotative pour roches, notamment pour forage

avec détente, qui comprend un.afft, un dispositif d'en-

tratnement pour le forage rotatif, monté sur l'affût de manière k pouvoir s'y déplacer dans le sens longitudinâ4 une tête de guidage de l'ensemble des tiges porte-forets montée à l'extrémité avant de l'affdt et un ensemble de tiges porte-f.orets à vis sans fin comportant plusieurs tiges porte-forets qui sont montées de manière amovible et qui comportent chacune, àl'une de leurs extrémités, un tenon d'accouplement de section polygonale muni d'un goujon de blocage et, à leur autre extrémité, un manchon d'accouplement de section polygonale Correspondante muni

d'une ouverture pour le goujon de blocage, la tête de-

guidage contenant- un dispositif de positionnement assu-

t15 rant l'arrgt de l'ensemble des tiges porte-forets dans

une position de rotation et un dispositif de déverrouil-

lage du goujon de blocage, caractérisée en ce que le dis-

positif de positionnement (14) est constitué par un ver-

rou (17) qui est orienté parallèlement à l'axe longitu-

dinal (16) de la foreuse rotative (1) pour roches et peut se déplacer dans le sens radial par rapport à la tige porte-foret (7) et qui peut s'engager dans au moins un évidement radial (19) ménagé dans le filet (18) de la

vis sans fin.

2* Foreuse rotative pour roches selon la revendication 1, caractérisée en ce que le verrou (17) est au moins aussi

long que le pas (l):de la vis sans fin d'une tige porte-

foret (7).

3. Foreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 ou 2, caractérisée en ce que deux spires voisi-

nes (18) de lavis sans fin situées à l'extrémité -(11)

d'une tige porte-foret (7) comportent chacune un évide-

ment radial (19) dans la même position angulaires

26266'T6

- 23-

4.* Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 ou 2, caractérisée en ce que le filet (18) de la vis sans fin qui contient l'évidement radial (19) comporte, au moins dans la zone de l'évidement (19), une partie plus épaisse.

5. Poreuse rotative pour roches selon l'une des ravendiea-

tions 1 à 4, caraotérisée en ce que l'ouverture (13) ménagée pour le goujon de blocage (10) se trouve dans un plan passant par l'évidement (19) et par l'axe de

symétrie longitudinal (21) de la tige porte-foret (7).

6.Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 5, caractérisée en ce que l'ouverture d'enga-

gement (13) se trouve entre deux spires voisines (18)

de la vis sans fin à l'extrémité (11) d'une tige porte-

foret (7).

7 Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 5, caractérisée en ce que l'ouverture d'enga-

gement (13) se- trouve dans le prolongement, dans le sens radial, de l'évidement (19) dans la direction de l'axe

de symétrie longitudinal (21) de la tige porte-foret (7).

8. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tSions 1 à 7, caractérisée en ce que l'évidement, (19)sura section transversale de la tige porte-foret (17) vue dans la direction, de son axe de symetrie longitudinal

(21), a une forme conique.

9. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions I & 7, oaractérisée en ce que l'évidement (19), sur la section transversale de la t.ige porte-foret (17)

vue dans la direction de son axe de symétrie longitudi-

nal (21), à une forme trapézodale.

10. Poreuse rotative pour roches selon l'tune des revendica-

tions 1 à 9, caractérisée en ce que les bords 24 de

l' évidement (19) sont à argtes vives.

- 24 -

11. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif de déverrouillage (15) comporte un poussoir (25) qui est monté dans le verrou (17) et qui peut se déplacer dans le'sens radial dans la direction de l'axe de symétrie

longitudinal.(21) de la tige porte-foret (7).

12. Foreuse rotative pour roches selon l'une des revendioa-

tions 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif de

déverrouillage (15) est constitué par un boulon de ser-

rage (26) qui peut 4tre enfoncé par le verrou (17), est placé à l'extrémité correspondante (11) de la tige porte-foret (7), peut se déplacer dans le sens radial dans la direction de son axe de symétrie longitudinal (21) et coopère avec le verrou (1I) et qui pousse le goujon de blocage (10) jusqu'à un plan de séparation

(30) eitre la paroi extérieure (28) du tenon d'accouple-

ment (9) de l'une des tiges pozre-úoto s et laparoi inté-

rieure (29) du manchon d'accouplement (12) de l'autre

tige porte-foret (17).

13. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 12, caractérisée en ce que le boulon de serra-

ge (26) est guidé à la base de- l'évidement (19) dans une douille (31), entoure celle-ci par un rebord 31 et est

soumis, à cet emplacement, à l'action du ressort de com-

pression (33) du goujon de blocage (10).

14. Foreuse rotaSive pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 13, caractérisée en ce que la tête de guidage (4) comporte deux enveloppes ou coquilles de guidage (35, 36) qui sont adaptées au diametre e'térieur (D)

d'une tige porte-foret et sont fixées chaoune à une cou-

lisse (37, 38) ayant pn axe de pivotement (.9, 40) bas

et peuvent tourner d'un angle déterminé vers l'extérieur.

15. Poreuse rotative pour roches selon la revendication 14, caractérisée en ce que chaque coulisse (37, 38) est

- 2.5 -

reliée à un dispositif de pivotement (41, 42) qui lui lest propre ou que les deux coulisses sont reliées par un organe d'accouplement à un dispositif de pivotement commun (41, 42) constitué par exemple par un piston soumis à l'action d'un fluide*

16. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revenaica-

tiaons 1 à 15, caraetérisée en ee qu'en plus d'unlme posi-

tion des enveloppes de guidage (5, 36) dans laquelle la tige porte-foret (5) est maintenue par serrage, il

y a, pour le début du forage, une position intermédi-

aire -des coulisses (37, 38) et des enveloppes de gui-

dage (35, 36) dans laquelle elles sont légèrement ou-

vertes tout en assurant encore un centrage suffisant-

des tiges porte-forets correspondantes (7).

17. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 16, caractérisée en ce que, pour le position-

nement de la tige porte-foret (7) à ajouter la suite, le dispositif comporte un deuxième verrou (47) qui peut

se déplacer dans le sens radial et dont l'organe de comn-

mande (48) se trouve du coté frontal du dispositif (3) assurant le forage rotatif et qui, dans la position d'introduction en direction du verrou (17) dans la tête de guidage (4), est dans la même position angulaire

18, Foreuse rotative pour roches selon l'une des revendicoa-

tions 1 à 17), caractérisée en ce que l'arbre entra n.

(51) du dispositif d'entrasnement (3) assurant le fora-

ge comporte, en arrière d'untenon d'accouplement (27)

un disque (52) qui est monté sans possibilité de rota-

tion relative sur l'arbre entraîné et qui comporte un évidement (53) correspondant à l'évidement (19) ménagé

dans le filet de spire (18) de la tige porte-foret (7).

19. Poreuse rotative peur roches selon la revendication (18), caractérisée en ce que le deuxième verrou (47) monté sur le dispositif d'entraînement (3) se prolonge vers

"arrière jusqu'au o8té arrière du disque (52).

20. Foreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 19, oaraottrise en ce que la tOte de guida-

dage (4) comporte deUx tiges de maintien (43, 44) qui dépassent dans la direction du dispositif d'entratnement (3) pour la mise en place d'une tige porte-foret ajoutée (7)

21e Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tions 1 à 20, caraotérisée en ce que le deuxième verrou (47) se prolonge assez vers l'avant pour atteindre le

premier évidement radial (19) de la tige porte-foret sui-

vante (7) quand elle est approchée, mais pas encore ac-

couplée.

22c Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendiea-

tions 1 à 21, caractérisée en ce que les tiges de main-

tien (43, 44) peuvent se déplacer vers l'avant sous l'ac-

tion de la force du dispositif d'entra nement (3) qui s'approche et peuvent être ramenées à leur position de départ sous l'action d'iléments de rappel élastique

lorsque le dispositif d'entraînement (3) s'écarte.

23. Poreuse rotative pour roches selon l'une des revendica-

tins 1 à 22, caractérisée en ce que les tiges de main-

tien (43, 44) sont montées dans les enveloppes de gui-

dage (35, 36) et peuvent pivoter avec elles vers l'exté-

rieurf