FR2714419A1

FR2714419A1 - Geotechnical drilling system

Info

Publication number: FR2714419A1
Application number: FR9315789A
Authority: FR
Inventors: Apageo Segelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-06-30
Anticipated expiration: 2013-12-29
Also published as: FR2714419B1

Abstract

The system consists of a guide mast (11), normally positioned vertically, for a carriage equipped with a drilling head (1) and drive motor, either for rotary or rotary/percussion drilling. The head has two parallel shafts - a right hand one (3) for rotary drilling and a left-hand one (4) for rotation/percussion - which can be moved perpendicular to the shaft and along the carriage, so that either of the two shafts is set in line with the axis of the mast. The two shafts are linked kinematically, and the drive motor (5) can be switched to rotate in either direction. The movement of the drilling head (1) relative to the guide carriage is carried out by means of a hydraulic cylinder or a pneumatic drive with manual control, situated between the head and the carriage. The drive motor turns one of the two shafts directly, and the other through a chain and sprocket mechanism (6 - 8).

Description

DESCRIPTION
L'INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE FORAGE GEOTECHNIQUE, DU
TYPE A TETE DE FORAGE COULISSANT SUR UN MAT, PAR ROTATION ET PAR
ROTO-PERCUSSION, A DEUX ARBRES D'ENTRAINEMENT PARALLELES.DESCRIPTION
THE INVENTION AIMS AT A GEOTECHNICAL DRILLING DEVICE,
TYPE WITH DRILLING HEAD SLIDING ON A MAT, BY ROTATION AND BY
ROTO-PERCUSSION, WITH TWO PARALLEL DRIVE SHAFTS.

Les machines de forage, en particulier dans le domaine des travaux de génie civil, bâtiment et géotechnique, sont généralement équipées d'un mât de guidage le plus souvent vertical sur lequel se déplace un chariot qui porte la tête de forage et est animé dun mouvement vers le bas pour le forage et vers le haut lors de la remontée de l'outil de forage.Drilling machines, in particular in the field of civil engineering, building and geotechnical works, are generally equipped with a guide mast, most often vertical, on which moves a carriage which carries the drilling head and is driven by a movement. down for drilling and up when raising the drilling tool.

Ces machines peuvent être équipées pour réaliser des forages en rotation, par exemple pour le carottage d'un échantillon ou pour le forage destructif avec un outil multilame ou tricône, conjointement avec circulation d'une boue spéciale ou encore pour le forage à la tarière hélicoïdale continue. Elles peuvent être aussi équipées pour travailler en roto-percussion, c'est-à-dire pour entraîner des outils spéciaux soumis simultanément à une rotation et à des chocs cadencés, tels des trépans.These machines can be equipped to perform rotary drilling, for example for the coring of a sample or for destructive drilling with a multi-blade or tricone tool, together with circulation of a special mud or even for drilling with a helical auger. keep on going. They can also be equipped to work in rotary percussion, that is to say to drive special tools subjected simultaneously to rotation and to rhythmic shocks, such as drill bits.

La tradition veut que les outils utilisés dans les forages en rotation soient entraînés dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire à droite, tandis que les outils utilisés dans les forages en roto-percussion sont entraînés dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire à gauche. Tout le matériel disponible dans le commerce est donc muni soit de filetage à droite, soit de filetage à gauche, selon qu'il s'agit respectivement de forage en rotation ou de forage en roto-percussion.Tradition has it that the tools used in rotary drilling are driven in a clockwise direction, that is to say on the right, while the tools used in rotary percussion drilling are driven in the opposite to the clockwise direction, i.e. to the left. All the equipment commercially available is therefore provided with either right-hand thread or left-hand thread, depending on whether it is rotary drilling or rotary percussion drilling respectively.

Quand il faut changer sur la machine de forage la technique de perforation, par exemple passer de celle de rotation à celle de rotation-percussion, on se trouve dans l'obligation, soit de changer la tête d'entraînement de l'outil, c'est-à-dire de passer d'une tête pour rotation à droite, à une tête pour roto-percussion à gauche, ce qui entraîne de longues opérations de changement de raccordements, soit, et pour certains types de machine seulement, d'utiliser un raccord adaptateur spécial comme nous allons le voir.When it is necessary to change on the drilling machine the technique of perforation, for example to pass from that of rotation to that of rotation-percussion, one finds oneself in the obligation, either to change the drive head of the tool, c is to say to pass from a head for rotation on the right, to a head for roto-percussion on the left, which involves long operations of change of connections, that is, and for certain types of machine only, use a special adapter fitting as we will see.

Cette dernière solution est plus facilement envisageable pour les machines à entraînement par fluide (air comprimé ou huile) que pour les machines à entraînement mécanique où les boites de vitesse ne permettent pas la même gamme de vitesse dans les deux sens. Sur les machines à entraînement par fluide, on peut faire tourner l'arbre de rotation dans un sens ou dans l'autre en inversant le sens de circulation de ce fluide. Sur les machines à moteur thermique, par un dispositif mécanique d'inversion et sur les machines à moteur électrique par inversion de 2 phases, on peut également changer le sens de rotation de l'arbre d'entraînement. On peut donc, soit concevoir une extrémité d'arbre avec deux filetages adjacents, I'un à droite, I'autre à gauche, mais l'expérience a montré qu'il s'agit d'un dispositif fragile. On peut aussi envisager d'utiliser un raccord à filetage à droite d'un côté, à gauche de l'autre, dont la fixation sur l'arbre pour entraînement dans le sens opposé au filetage de l'arbre, est obtenue par une goupille traversant cet axe, ce qui entraîne là aussi une certaine fragilité du montage et de l'arbre percé. The latter solution is more easily conceivable for machines with fluid drive (compressed air or oil) than for machines with mechanical drive where the gearboxes do not allow the same speed range in both directions. On machines with fluid drive, the rotation shaft can be turned in one direction or the other by reversing the direction of circulation of this fluid. On machines with thermal engine, by a mechanical reversing device and on machines with electric motor by 2-phase reversal, the direction of rotation of the drive shaft can also be changed. One can therefore either design a shaft end with two adjacent threads, one on the right, the other on the left, but experience has shown that it is a fragile device. It is also possible to envisage using a connection with a right-hand thread on one side, on the left of the other, the attachment to the shaft for driving in the opposite direction to the thread of the shaft, is obtained by a pin. crossing this axis, which again leads to a certain fragility of the assembly and of the drilled shaft.

La présente invention a pour objet un dispositif permettant l'utilisation des machines de forage géotechnique, à mât de guidage, soit en rotation, soit en roto-percussion, grâce à l'échange de deux arbres d'entraînement parallèles par une simple translation et l'inversion du sens d'entraînement des deux arbres.The subject of the present invention is a device allowing the use of geotechnical drilling machines, with a guide mast, either in rotation or in rotary percussion, thanks to the exchange of two parallel drive shafts by a simple translation and reversing the drive direction of the two shafts.

Selon une première caractéristique, I'invention vise un dispositif permettant l'utilisation des machines de forage géotechniques du type à mât de forage sur lequel coulisse un chariot supportant une tête de forage avec un moteur d'entraînement, soit pour le forage en rotation, soit pour le forage en roto-percussion, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tête de forage comprenant deux arbres en parallèle, I'un pour la rotation à droite, I'autre pour la rotopercussion à gauche, et montée déplaçable en translation, perpendiculairement à l'axe du mât de guidage, par rapport au chariot coulissant sur le dit mât. Ce dispositif permet d'utiliser dans l'axe du mât, soit l'arbre de rotation, soit l'arbre de roto-percussion, les deux arbres étant liés cinématiquement et le moteur d'entraînement étant pourvu d'une commande d'inversion du sens de rotation.According to a first characteristic, the invention relates to a device allowing the use of geotechnical drilling machines of the drilling mast type on which slides a carriage supporting a drilling head with a drive motor, ie for rotary drilling, either for rotary percussion drilling, characterized in that it consists of a drilling head comprising two shafts in parallel, one for rotation to the right, the other for rotary percussion to the left, and movable mounted in translation, perpendicular to the axis of the guide mast, relative to the sliding carriage on said mast. This device makes it possible to use, in the axis of the mast, either the rotation shaft or the roto-percussion shaft, the two shafts being kinematically linked and the drive motor being provided with an inversion control. of the direction of rotation.

Selon d'autres caractéristiques:
- la translation de la tête de forage, par rapport au chariot de guidage s'effectue par un vérin hydraulique ou à air comprimé à commande manuelle, interposé entre la tête de forage et la chariot,
-le moteur de la tête de forage entraîne directement l'arbre de rotation,
- L'arbre de roto-percussion est entraîné à partir de l'arbre de rotation par l'intermédiaire d'un système de pignons et chaînes.According to other characteristics:
- the translation of the drilling head, relative to the guide carriage takes place by a hydraulic or compressed air cylinder with manual control, interposed between the drilling head and the carriage,
-the motor of the drilling head directly drives the rotation shaft,
- The roto-percussion shaft is driven from the rotation shaft via a system of sprockets and chains.

La description qui va suivre en regard de la planche de dessins annexée, est donnée à titre d'exemple non limitatif. Elle est basée sur l'usage d'une machine à entraînement par moteur hydraulique. Une description du même genre pourrait être réalisée pour une machine à entraînement par tout autre type de moteur. Les particularités qui ressortent, tant du dessin que du texte, font bien entendu partie de l'invention.The description which follows with reference to the attached drawing sheet, is given by way of nonlimiting example. It is based on the use of a machine driven by a hydraulic motor. A similar description could be made for a machine driven by any other type of motor. The features which emerge, both from the drawing and from the text, are of course part of the invention.

La figure I est une vue en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est devant la machine de forage et regarde vers le mât de guidage, lequel est situé en arrière du dispositif.Figure I is a vertical sectional view of a device according to the invention, assuming that the observer is in front of the drilling machine and looks towards the guide mast, which is located behind the device.

La figure 2 est une vue en coupe horizontale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est en dessous du dispositif et regarde les arbres en bout.Figure 2 is a horizontal sectional view of a device according to the invention, assuming that the observer is below the device and looks at the trees at the end.

La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est sur le côté de la machine et regarde vers le mât de chant. Figure 3 is a vertical sectional view of a device according to the invention, assuming that the observer is on the side of the machine and looks towards the song mast.

En référence à ces figures, les deux arbres, I'un de rotation à droite (3), I'autre de rotopercussion à gauche (4) qui sortent de la tête de forage (1), sont guidés par le chariot (2) qui coulisse sur le mât de forage (11). L'arbre de rotation à droite (3) est entraîné par un moto réducteur (5) en tête. Par un système de pignons (6), (8) et chaîne (7), L'arbre de rotation (3) entraîne l'arbre de roto- percussion (4). Lors d'un forage en rotation à droite, L'arbre de rotopercussion (4) n'est pas utilisé et tourne à vide, à droite. Quand on veut réaliser un forage en roto- percussion à gauche, on change le sens de circulation de l'huile hydraulique dans le moto réducteur (5). L'arbre de rotation (3) qui n'est pas utilisé, tourne à gauche à vide.With reference to these figures, the two shafts, one for rotation to the right (3), the other for rotational percussion to the left (4) which emerge from the drilling head (1), are guided by the carriage (2) which slides on the drilling mast (11). The right rotation shaft (3) is driven by a gear motor (5) at the head. By a system of sprockets (6), (8) and chain (7), the rotation shaft (3) drives the roto-percussion shaft (4). When drilling in rotation to the right, the rotary percussion shaft (4) is not used and turns empty, to the right. When you want to perform a rotary percussion drilling on the left, you change the direction of circulation of the hydraulic oil in the gear motor (5). The rotation shaft (3) which is not used, turns to the left empty.

L'arbre de roto- percussion (4) est entraîné à gauche et reçoit en tête les chocs cadencés d'un marteau hydraulique (9)
Quand sur un même forage, la technique de forage doit être inversée, c'est-à-dire quant il faut passer d'une rotation à droite, à une roto- percussion à gauche et, vise-versa, il suffit d'échanger la position des deux arbres (3) et (4) par translation perpendiculaire au mât (11).The roto-percussion shaft (4) is driven to the left and receives at the head the rhythmic shocks of a hydraulic hammer (9)
When on the same drilling, the drilling technique must be reversed, that is to say when it is necessary to pass from a rotation to the right, to a roto-percussion to the left and, vice versa, it is enough to exchange the position of the two shafts (3) and (4) by translation perpendicular to the mast (11).

Cette translation s'effectue à l'aide d'un vérin hydraulique (10) commandé manuellement et interposé entre le chariot (2) et la tête de forage (1). This translation is carried out using a hydraulic cylinder (10) manually controlled and interposed between the carriage (2) and the drilling head (1).

Claims

reverse direction of rotation.

kinematically and in that the drive motor (5) is provided with a control

mast (11), either the tree (3) or the tree (4), and in that the two trees (3) and (4) are linked

relative to the carriage (2) sliding on said mast, allowing use in the axis of the

and mounted movable in translation perpendicular to the axis of the guide mast (11),

parallel, one for rotation to the right (3), the other for roto-percussion to the left (4),

characterized in that it consists of a drilling head (1) comprising two shafts in

drive, either for rotary drilling or for rotary percussion drilling,

guide, on which slides a carriage supporting a drilling head with motor

CLAIMS I - Device allowing the use of mast type geotechnical drilling machines

2 - Device according to claim 1, characterized in that the translation of the head (1) by

relation to the guide carriage (2) is effected by a hydraulic or compressed air cylinder

manually operated (10), interposed between the head (1) and the carriage (2).

3 - Device according to claim 1 characterized in that the motor (5) of the head

drilling (1) directly drives the rotation shaft (3).

4 - Device according to claims 1 and 3, characterized in that the roto shaft

percussion (4) is rotated from the shaft (3), via a

sprocket system (6) (8) and chains (7).