FR2798696A1 - STRENGTHENING DEVICE FOR THE MAST OF A DRILLING TOOL - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de reprise d'efforts pour le mât (12) d'un outil de forage apte à être déplacé le long dudit mât.Le dispositif comprend :- au moins deux patins (30) sensiblement identiques, chaque patin comportant une surface (30a) d'appui sur le sol et une portion de liaison (30b);- des moyens cinématiques de liaison (34) entre une région (12a) disposée à proximité de l'extrémité inférieure dudit mât et les portions de liaison desdits patins; et- des moyens de commande de déplacement (42) des moyens cinématiques de liaison pour déplacer lesdits patins entre une position de repos et une position active dans laquelle lesdits patins sont en appui sur le sol par leur surface d'appui symétriquement par rapport au plan contenant l'axe longitudinal dudit mât en position verticale et l'axe longitudinal dudit outil de forage.The invention relates to a force-absorbing device for the mast (12) of a drilling tool capable of being moved along said mast. The device comprises: - at least two substantially identical pads (30), each pad comprising a bearing surface (30a) on the ground and a connecting portion (30b); - kinematic connecting means (34) between a region (12a) arranged near the lower end of said mast and the connecting portions said pads; and- displacement control means (42) of the kinematic connecting means for moving said pads between a rest position and an active position in which said pads are resting on the ground by their bearing surface symmetrically with respect to the plane containing the longitudinal axis of said mast in a vertical position and the longitudinal axis of said drilling tool.
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de reprise d'effortsThe present invention relates to a force recovery device
pour mât d'outil de forage.for drilling tool mast.
De façon plus précise, la présente invention concerne un dispositif associé au mât sur lequel est monté un dispositif de forage tel par exemple qu'une s tarière et qui permet de compenser les efforts auxquels ce mât est soumis du fait More specifically, the present invention relates to a device associated with the mast on which is mounted a drilling device such as for example an auger and which makes it possible to compensate for the forces to which this mast is subjected due
de l'action de l'outil de forage dans le sol. of the action of the drilling tool in the ground.
Sur la figure 1 annexée, on a représenté schématiquement un tel outil. In Figure 1 attached, there is shown schematically such a tool.
On a montré la plate-forme automotrice 10, sur laquelle est articulée l'extrémité inférieure d'un mât 12 qui, en position de travail, est vertical. Des systèmes de The self-propelled platform 10 has been shown, on which is articulated the lower end of a mast 12 which, in the working position, is vertical. Systems of
vérin 14 ou d'élingues permettent le maintien en position verticale de ce mât. cylinder 14 or slings allow the vertical position of this mast.
L'outil de forage proprement dit 16, par exemple une tarière, est associé à un ensemble moteur de mise en rotation 18 qui est lui-même guidé en translation le long du mât 12. Les déplacements en translation du moteur de mise en rotation 18 ou tête de l'outil de forage 16 permettent la progression dans le sol de l'outil de The actual drilling tool 16, for example an auger, is associated with a rotation motor assembly 18 which is itself guided in translation along the mast 12. The displacements in translation of the rotation motor 18 or head of the drilling tool 16 allow progression in the ground of the drilling tool
forage et donc la réalisation d'une excavation cylindrique 20. drilling and therefore carrying out a cylindrical excavation 20.
On comprend que les efforts mis en jeu peuvent être très importants, ces efforts étant liés d'une part au poids de l'outil 16 et de sa tête de mise en rotation 18 et surtout d'autre part aux contraintes qui sont développées du fait de l'action de l'outil de forage 16 dans le sol. Ces effort totaux peuvent atteindre 100 à 125 tonnes. On comprend que ces efforts sont intégralement transmis au mât 12 qui, lui-même, transmet ses efforts à la plate-forme 10. Il est donc nécessaire de prévoir des dispositifs pour reprendre l'effort auquel le mât 12 est soumis. Dans les solutions connues, ces dispositifs sont par exemple des systèmes de vérin tels que 22 mis en place lorsque la plate-forme 10 est en position de travail. On comprend cependant que cette solution est peu satisfaisante puisque notamment le mât 12 occupe une position totalement excentrée par rapport à l'ensemble de la It is understood that the forces involved can be very significant, these forces being linked on the one hand to the weight of the tool 16 and of its rotating head 18 and especially on the other hand to the stresses which are developed due of the action of the drilling tool 16 in the ground. These total efforts can reach 100 to 125 tonnes. It is understood that these forces are fully transmitted to the mast 12 which, itself, transmits its forces to the platform 10. It is therefore necessary to provide devices to take up the force to which the mast 12 is subjected. In known solutions, these devices are for example actuator systems such as 22 put in place when the platform 10 is in the working position. It is understood, however, that this solution is unsatisfactory since in particular the mast 12 occupies a completely eccentric position with respect to the whole of the
plate-forme 10.platform 10.
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de reprise d'efforts du mât d'un outil de forage qui permette une meilleure reprise de cet effort sans appliquer de contrainte à la plate-forme et qui soit d'une mise en oeuvre An object of the present invention is to provide a force recovery device from the mast of a drilling tool which allows better recovery of this force without applying stress to the platform and which is of an implementation
aisée lors de l'installation de l'outil sur un chantier. easy when installing the tool on a site.
Pour atteindre ce but selon l'invention, le dispositif de reprise d'efforts pour le mât d'un outil de forage apte à être déplacé le long dudit mât se caractérise en ce qu'il comprend: - au moins deux patins sensiblement identiques, chaque patin comportant une surface d'appui sur le sol et une portion de liaison; -des moyens cinématiques de liaison entre une région disposée à proximité de l'extrémité inférieure dudit mât et les portions de liaison desdits patins; et - des moyens de commande de déplacement des moyens cinématiques de liaison pour déplacer lesdits patins entre une position de repos et une position active dans laquelle lesdits patins sont en appui sur le sol par leur surface d'appui symétriquement par rapport au plan contenant l'axe longitudinal dudit mât en To achieve this object according to the invention, the force recovery device for the mast of a drilling tool capable of being moved along said mast is characterized in that it comprises: - at least two substantially identical pads, each skate comprising a bearing surface on the ground and a connecting portion; kinematic means of connection between a region disposed near the lower end of said mast and the connecting portions of said pads; and - displacement control means of the kinematic connecting means for moving said pads between a rest position and an active position in which said pads are supported on the ground by their bearing surface symmetrically with respect to the plane containing the longitudinal axis of said mast in
position verticale et l'axe longitudinal dudit outil de forage. vertical position and the longitudinal axis of said drilling tool.
On comprend que, grâce au fait que le dispositif de reprise d'efforts est directement lié à la partie inférieure de ce mât, la plate-forme associée au mât n'est soumise qu'à des efforts très limités. En outre, la disposition symétrique des patins d'appui par rapport au mât et à l'outil de forage permet un bon équilibrage de la reprise d'efforts et est compatible avec la proximité immédiate de l'outil de It is understood that, thanks to the fact that the force recovery device is directly linked to the lower part of this mast, the platform associated with the mast is only subjected to very limited forces. In addition, the symmetrical arrangement of the support pads with respect to the mast and the drilling tool allows good balancing of the recovery of forces and is compatible with the immediate proximity of the
forage par rapport au mât.drilling relative to the mast.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre, chaque patin d'appui est associé à un ensemble de liaison et à un ensemble de commande. Ainsi, il est possible de réaliser le réglage de la position des patins et de la pression au sol séparément, ce qui permet de s'adapter à des déclivités ou inégalités locales du sol According to a preferred embodiment, each support pad is associated with a connection assembly and with a control assembly. Thus, it is possible to adjust the position of the pads and the pressure on the ground separately, which makes it possible to adapt to local slopes or unevenness of the ground.
dans la région o le forage doit être réalisé. in the region where drilling is to be carried out.
Selon un mode perfectionné de mise en oeuvre, correspondant au cas o le mât est associé à une plate-forme, il comprend en outre un élément vertical de guidage solidaire de ladite plate-forme, des moyens pour guider en translation verticale l'extrémité inférieure dudit mat par rapport audit élément vertical de guidage et des moyens de liaison entre l'extrémité inférieure dudit mât et ledit élément vertical de guidage pour autoriser un glissement vers le bas du mât par rapport à l'élément de guidage vertical si les efforts appliqués par ledit mât audit According to an improved mode of implementation, corresponding to the case where the mast is associated with a platform, it further comprises a vertical guide element integral with said platform, means for guiding the lower end in vertical translation of said mast with respect to said vertical guide element and connecting means between the lower end of said mast and said vertical guide element to allow sliding of the mast down relative to the vertical guide element if the forces applied by said mast audit
élément de guidage vertical dépassent une valeur prédéterminée. vertical guide element exceed a predetermined value.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other characteristics and advantages of the invention will appear
mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de better on reading the following description of several embodiments of
l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux the invention given by way of nonlimiting examples. The description refers to
figures annexées sur lesquelles: la figure 1 déjà décrite montre de façon schématique un outil de forage avec son mât de supportage; la figure 2 montre en vue de face un premier mode réalisation du î5 dispositif de reprise d'efforts, la demi-vue de gauche montrant le dispositif en position de repos, la demi-vue de droite montrant le dispositif en position active; la figure 3 est une vue schématique de dessus montrant l'implantation et la position des patins d'appui; la figure 4 est une vue simplifiée de face d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de reprise d'efforts; et La figure 5 montre un mode perfectionné de réalisation du dispositif attached figures in which: Figure 1 already described schematically shows a drilling tool with its support mast; FIG. 2 shows in front view a first embodiment of the force recovery device, the left half-view showing the device in the rest position, the right half-view showing the device in the active position; Figure 3 is a schematic top view showing the location and position of the support pads; Figure 4 is a simplified front view of a second embodiment of the force recovery device; and Figure 5 shows an improved embodiment of the device
de reprise d'effort.effort recovery.
En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, on va décrire un premier Referring first to Figures 2 and 3, we will describe a first
mode de réalisation du dispositif de reprise d'efforts pour mat d'outil de forage. embodiment of the force recovery device for a drilling tool mast.
Comme le montre la figure 2, sur laquelle on a représenté la partie inférieure 12a du mât 12, le dispositif de reprise d'efforts est essentiellement constitué par deux patins 30 et 32 qui comportent chacun une face d'appui sur le sol 30a, 32a et une pièce de liaison 30b et 32b. Chaque patin 30, 32 est relié à l'extrémité inférieure 12a du mat par un bras respectivement référencé 34 et 36. Le bras 34 est articulé à sa première extrémité 34a sur la pièce de liaison 30b du patin 30 par un axe de pivotement 38 qui est parallèle au plan p,p' qui contient à la fois l'axe longitudinal X,X' du mat et l'axe longitudinal Y,Y' de l'outil de forage. La deuxième extrémité 34b du bras 34 est articulée à l'extrémité inférieure du mat autour d'un deuxième axe de pivotement 40 qui est parallèle à l'axe de pivotement 38. Pour permettre le déplacement du bras 34 et donc du patin 30, le bras 34 est équipé d'un ensemble de commande de préférence constitué par un vérin 42. Le vérin 42 comprend un corps 44 dont l'extrémité 44a est articulée autour d'un troisième axe de rotation 46 parallèle aux axes 38 et 40 et disposée dans la partie médiane 30c du bras 30. L'extrémité 48a de la tige 48 du vérin 42 est articulée par rapport au mât autour d'un quatrième axe de pivotement 50 parallèle aux axes 38, 40 et 46. L'axe 50 est monté sur le mat 12 à une distance H des axes de pivotement 40 des bras 30 et 36. Le mode de réalisation du deuxième bras 36 est As shown in FIG. 2, on which the lower part 12a of the mast 12 has been shown, the force recovery device essentially consists of two pads 30 and 32 which each have a bearing face on the ground 30a, 32a and a connecting piece 30b and 32b. Each shoe 30, 32 is connected to the lower end 12a of the mast by an arm respectively referenced 34 and 36. The arm 34 is articulated at its first end 34a on the connecting piece 30b of the shoe 30 by a pivot axis 38 which is parallel to the plane p, p 'which contains both the longitudinal axis X, X' of the mast and the longitudinal axis Y, Y 'of the drilling tool. The second end 34b of the arm 34 is articulated at the lower end of the mast around a second pivot axis 40 which is parallel to the pivot axis 38. To allow movement of the arm 34 and therefore of the pad 30, the arm 34 is equipped with a control assembly preferably constituted by a jack 42. The jack 42 comprises a body 44 whose end 44a is articulated around a third axis of rotation 46 parallel to the axes 38 and 40 and arranged in the middle part 30c of the arm 30. The end 48a of the rod 48 of the jack 42 is articulated relative to the mast around a fourth pivot axis 50 parallel to the axes 38, 40 and 46. The axis 50 is mounted on the mast 12 at a distance H from the pivot axes 40 of the arms 30 and 36. The embodiment of the second arm 36 is
identique à celui du bras 34 et ne sera donc pas décrit en détail. identical to that of the arm 34 and will therefore not be described in detail.
Le mode de fonctionnement du dispositif de reprise d'efforts découle The operating mode of the force recovery device follows
de la description précédente. Lors de la phase de déplacement de l'engin de forage, from the previous description. During the movement of the drilling rig,
le mat 12 est en position inclinée et les patins sont en position de repos, repliés comme le montre la partie gauche de la figure 2. Lorsque l'engin arrive sur le site et que le mat 12 a été amené en position verticale à l'emplacement souhaité, on commande les vérins 42 des bras 34 et 36 pour les amener dans la position représentée sur la demi-vue de droite de la figure 2. Dans cette position, les patins 30 et 32 sont en appui sur le sol et permettent ainsi la reprise de l'effort appliqué the mast 12 is in an inclined position and the pads are in the rest position, folded as shown in the left part of FIG. 2. When the machine arrives at the site and the mast 12 has been brought to the vertical position desired location, the cylinders 42 of the arms 34 and 36 are controlled to bring them into the position shown in the right half-view of FIG. 2. In this position, the pads 30 and 32 are supported on the ground and thus allow resumption of applied effort
au mat 12 lors de l'utilisation de l'outil de forage 16. at mast 12 when using the drilling tool 16.
Dans ce mode de réalisation préféré, la mise en position active des patins 30 et 32 se fait par l'intermédiaire de deux systèmes mécaniques et de deux systèmes de commande indépendants. Cette solution permet de s'adapter de façon simple aux éventuelles inégalités de terrain dans la zone de forage. De plus, la position symétrique des deux patins 30 et 32 par rapport à l'axe vertical du mât et de l'outil de forage assure une très bonne reprise des efforts de traction appliqués In this preferred embodiment, the pads 30 and 32 are brought into active position by means of two mechanical systems and two independent control systems. This solution makes it easy to adapt to any uneven terrain in the drilling area. In addition, the symmetrical position of the two pads 30 and 32 relative to the vertical axis of the mast and the drilling tool ensures a very good recovery of the applied tensile forces.
au mât.at the mast.
En outre, comme le montre mieux la figure 3, ce mode préféré de réalisation permet de laisser totalement libre la zone A correspondant au forage à In addition, as best shown in Figure 3, this preferred embodiment allows to leave completely free the area A corresponding to the drilling to
réaliser à l'aide de l'outil de forage 16. drill using the drilling tool 16.
De préférence encore, les vérins 42 sont des vérins hydrauliques et de préférence à double effet pour assurer notamment le verrouillage des bras 34 et 36 en position d'appui. Il va cependant de soi que l'on ne sortirait pas de l'invention si More preferably, the jacks 42 are hydraulic jacks and preferably double acting to ensure in particular the locking of the arms 34 and 36 in the support position. It goes without saying, however, that we would not depart from the invention if
ces vérins étaient par exemple de type pneumatique et à simple effet. these jacks were for example of pneumatic type and single acting.
Il va également de soi que l'on pourrait utiliser d'autres dispositifs convenables pour commander la rotation des bras autour de leurs axes 40 entre It also goes without saying that other suitable devices could be used to control the rotation of the arms around their axes 40 between
leur position active et leur position de repos. their active position and their rest position.
De préférence encore, la surface d'appui 30a de chaque patin est More preferably, the bearing surface 30a of each shoe is
suffisante pour limiter la pression au sol. sufficient to limit the pressure on the ground.
En se référant maintenant à la figure 4, on va décrire un deuxième mode de réalisation du dispositif de reprise d'efforts du mât. Le dispositif est constitué par deux patins d'appui 50 et 52 qui présentent chacun une face d'appui a, 52a et une pièce de liaison 50b, 52b. Les moyens de déplacement des patins et 52 entre leur position de travail tels qu'il sont représentés sur la figure 4 et la position de repos sont constitués par un élément de poutre horizontale 54 muni à chacune de ses extrémités d'étriers 56, 58, ces étriers étant symétriques par rapport au centre B de la poutre 54. Les patins 50 et 52 sont montés pivotants autour d'axes 60 et 62 qui sont parallèles au plan de symétrie p,p' de l'outil et du mât et orthogonaux à l'axe X,X' du mât. La partie centrale B de la poutre 54 est prolongée par un montant 61 dont l'extrémité supérieure 63 est solidaire d'un vérin de déplacement 64. Le corps 66 du vérin 64 est solidaire de la poutre 12 et plus précisément de son extrémité inférieure 12a alors que sa tige 68 est rendue solidaire de l'extrémité 63 de la pièce 61 par un axe de pivotement 70 parallèle aux axes 58 et 60. A l'intérieur du pied 12a du mât sont prévus des moyens convenables de guidage en translation 72 pour guider la pièce 60 dans son Referring now to Figure 4, we will describe a second embodiment of the mast force recovery device. The device consists of two support pads 50 and 52 which each have a support face a, 52a and a connecting piece 50b, 52b. The means for moving the skids and 52 between their working position as shown in FIG. 4 and the rest position consist of a horizontal beam element 54 provided at each of its ends with stirrups 56, 58, these stirrups being symmetrical with respect to the center B of the beam 54. The pads 50 and 52 are pivotally mounted around axes 60 and 62 which are parallel to the plane of symmetry p, p 'of the tool and the mast and orthogonal to the X, X 'axis of the mast. The central part B of the beam 54 is extended by an upright 61, the upper end 63 of which is integral with a displacement cylinder 64. The body 66 of the cylinder 64 is integral with the beam 12 and more precisely its lower end 12a while its rod 68 is made integral with the end 63 of the part 61 by a pivot axis 70 parallel to the axes 58 and 60. Inside the foot 12a of the mast are provided suitable means for guiding in translation 72 for guide piece 60 into its
mouvement de translation verticale par rapport au mât 12. vertical translational movement relative to the mast 12.
$ Le mode de fonctionnement du dispositif de reprise d'efforts $ The mode of operation of the effort recovery system
représenté sur la figure 4 découle clairement de la description précédente. En shown in Figure 4 follows clearly from the preceding description. In
position de repos, la tige 68 du vérin 64 est partiellement rentrée. Lorsque le mât 12 est amené en position verticale sur le chantier, on commande le vérin 64 pour que les patins 50 et 52 viennent en appui sur le sol avec la pression de contact rest position, the rod 68 of the jack 64 is partially retracted. When the mast 12 is brought into a vertical position on the site, the jack 64 is controlled so that the pads 50 and 52 come to bear on the ground with the contact pressure
souhaitée. De préférence, le vérin 64 est hydraulique et à double effet. desired. Preferably, the jack 64 is hydraulic and double acting.
La figure 5 montre un mode perfectionné de réalisation du dispositif de reprise d'efforts. On retrouve le mât 12 dont l'extrémité inférieure 12a est Figure 5 shows an improved embodiment of the force recovery device. We find the mast 12 whose lower end 12a is
équipée des patins 30 avec leurs bras articulés 34 et leurs vérins de commande 42. equipped with pads 30 with their articulated arms 34 and their control cylinders 42.
La plate-forme 10 est équipée d'un contre-mât 80 solidaire de la plateforme 10 et qui sert d'élément de guidage en translation verticale de l'extrémité inférieure du mât. Le guidage est obtenu, par exemple, à l'aide des The platform 10 is equipped with a counter mast 80 integral with the platform 10 and which serves as a guide element in vertical translation of the lower end of the mast. Guidance is obtained, for example, using
étriers 82 et 84 solidaires du mât et entourant le contre-mât 80. stirrups 82 and 84 integral with the mast and surrounding the counter mast 80.
La liaison mécanique verticale entre le mât et le contre-mât est obtenue, dans ce mode de réalisation, par des vérins tels que 86 à déplacements verticaux dont l'extrémité de la tige 88 est solidaire de l'étrier 84 alors que le corps 90 du vérin est solidaire du contre-mât 80. L'alimentation 92 du vérin 86 en The vertical mechanical connection between the mast and the counter-mast is obtained, in this embodiment, by jacks such as 86 with vertical displacements, the end of the rod 88 of which is fixed to the stirrup 84 while the body 90 of the jack is integral with the counter mast 80. The supply 92 of the jack 86 in
fluide est réalisée à travers un limiteur de pression 94. fluid is produced through a pressure limiter 94.
Tant que l'appui au sol des patins est convenable, les efforts appliqués au mât 12 sont repris par le sol par l'intermédiaire des patins 30. Si cet appui diminue, les efforts appliqués au mât sont transmis en partie au contre-mât par l'intermédiaire des vérins 86. Si cet effort devient trop important, la pression du fluide dans les vérins 86 augmente et le limiteur de pression 94 agit, ce qui autorise un déplacement de la tige 88 par rapport au corps 90 et donc, un glissement vers le bas du mât jusqu'à ce que l'appui sur le sol des patins redevienne suffisant pour que la pression du fluide dans le vérin reprenne sa valeur de consigne. Il va de soi que les vérins 86 pourraient être remplacés par d'autres systèmes capables d'autoriser le glissement vers le bas du mât par rapport au contre-mât lorsque l'effort transmis par le mât au contre-mât dépasse une valeur As long as the support on the ground of the pads is suitable, the forces applied to the mast 12 are taken up by the ground via the pads 30. If this support decreases, the forces applied to the mast are transmitted in part to the counter-mast by through the cylinders 86. If this force becomes too great, the pressure of the fluid in the cylinders 86 increases and the pressure limiter 94 acts, which authorizes a displacement of the rod 88 relative to the body 90 and therefore, a sliding down the mast until the support on the floor of the pads becomes sufficient for the fluid pressure in the cylinder to return to its set value. It goes without saying that the jacks 86 could be replaced by other systems capable of authorizing the downward sliding of the mast relative to the counter-mast when the force transmitted by the mast to the counter-mast exceeds a value.
prédéterminée.predetermined.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1085168A1 (en) | 2001-03-21 |
| FR2798696B1 (en) | 2002-01-25 |
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