Brevet FR2020656A1 — publié le 19700717

La présente invention concerne une couronne de foret de perceuse à percussion pour le forage dans du rocher du type com- prenant une surface de coupe circulaire munie d'éléments de coupe radiaux noyés en métal dur. La technique antérieure connait de telles couronnes de forets comprenant, sur toute la surface de couronne, des éléments noyés en métal dur à section circulaire et qui présentent tous les mêmes dimensions. De plus, la technique antérieure connaît également des éléments noyés relativement peu épais, ceux-ci étant normalement constitués par des corps épais et massifs. Nais les forets du dernier dit type doivent atre affûtés et la surface de coupe de leur couronne doit litre également après un forage de quelques mètres. La présente invention a pour objet de concevoir une couronne de foret pour perceuse à percussion qui résiste au forage de tout type, qui présente une efficacité de coupe maximale et qui maintient cette efficacité sans affttage intermédiaire. Le coût de l'affûtage d'un foret de percussion moyen est de 11 ordre du prix d'achat d'une couronne neuve. L'invention est basée sur de larges suies d'expériences et les résultats finals ont réalisés à partir des découvertes faites au cours de ces expériences. La coipréhension des phéno nènes de l'usure d'un foret en métal dur et des causes de l'en- doflagoient de tels forets permet de déterminer le type de foret ou de couronne nécessaire pour obtenir un certain nombre de propriétés recherchées. On a troué que les risques d'endommagement d'un élé- ment de métal dur noyé fixé sur la couronne par serrage augmen- tent avec 1' augmentation du caractère massif des éléments en métal dur. L'émoussage des éléments à large surface même des éléments ronds réduit 1 ' efficacité de coupe et ceci augmente vers le centre du foret. De plus, il est nécessaire que les forces exercées sur l'élément en métal dur s'équilibrent ou se compen- sent mutuellement dans l'élément lui-meme et non par l'intermé- du aire du corps du foret ou des éléments de renforcement fixés sur celui-ci.Ces observations ont permis de concevoir un foret et une couronne de foret d' une construction très différente des forets de la technique antérieure. Dans la couronne de foret selon l'invention, la surface inférieure extrême de la couronne présente un évidement central muni d'un ou plusieurs éléments en métal dur noyés et excentri quel, la surface de la partie annulaire restante de la couronne comprenant un ou plusieurs couteaux radiaux ou groupes de couteaux radiaux noyés dont les bords extérieurs non affûtés s'éten- dent dans le plan de coupe ou au-del, de ce ci d'une distance inférieure ou égale à 1' épaisseur desdits couteaux qui est infé- rieure ou égale à 1/8 du diamètre de la couronne, les bords desdits couteaux noyés étant dénudées au cours du forage par l'usure du corps moins dur de la couronne, les forces radiales exercées au service sur les couteaux radiaux étant compensées par le fait que ledit couteau excentrique s'étendant à un niveau au-dessus de la surface de coupe assure le découpage d'une nervure de gui- dage annulaire 51 opposant aux forces en direction du centre dq la couronne exercées sur lesdits couteaux radiaux. D'autres réalisations et avantages de l'invention res sortiront de la description qui va suivre en se référant aux dessins annexés montrant plusieurs modes de réalisation nen li-. W imitatifs de la couronne selon l'invention. Sur ces dessins rig. 1 est une vue en section horizontale d'une couron- ne pour une perceuse à percussion, Fig. 1A est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la fig. 1, Fig. 2 est une vue en section horizontale d'une couronne pour travailler en direction verticale, Fig. 2A est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la fig. 2, Fig. 3 est une vue en coupe horizontale d' une couronne pour travailler en direction horizontale, et Fig. 3A est une rue en coupe suivant la ligne A-A de la fig. 3. La couronne pour perceuses à percussion représentée à la figure i comporte un corps 1 d'une résistance aux chocs éle- vée et qui peut Stre fabriqué dans la même matière que l'axe du foret et est de préférence fixé sur celui-ci par un raccord conique dont on ne voit qu'une partie 6. Sur ledit corps 1, sont fixés par soudure forte ou d'une manière similaire des couteaux 3 en un métal dur dont la configuration ressemble à celle d'une feuille et qui sont montés de manière que leurs bords ne s'éten- dent que d1 une distance très réduite au-delà de la surface frontale de la couronne.La partie centrale de la couronne présente un évidement dont la profondeur correspond sensiblement à l'épaisseur desdits couteaux et qui comprend un ou plusieurs éléments en métal dur, par exemple à section ronde, servant à bro yer toute particules de roches ou pierres projetées dans ladite partie centrale pour les réduire à une dimension permettant leur évacuation par le dispositif d'arrosage ou de refroidissement à eau et à air de la perceuse. L'ouverture d'arrivée d'eau ou d'air 5 est, dans le mode de réalisation représenté icig excentrique par rapport audit évidement de la couronne et pour l'alimentation de poudre ou de boue de pierre, la partie conique du corps ou la partie plus large de la couronne présente des rainures 2.La figure représentée à l'échelle montre à l'homme de l'art que la dimension circonférentielle ou l'épaisseur des couteaux en métal dur est très réduite par rapport au diamètre D de la couronne. Dans les couronnes de la technique antérieure, ce rapport épais seur/diamètre (s/D) est de l'ordre de 1/3 à 1/5 et, dans la.couronne selon l'invention, de l'ordre de 1/10 à 1/30 et les couteaux de métal dur peuvent ainsi Outre constitués par des feuilles d'une épaisseur légèrement supérieures à 11. Pour assurer que les couteaux minces en métal dur puissent résister aux opérations de perçage sans clivage, ils ne doivent jamais s'étendre au-delk de la surface frontale du corps d'une distance supérieure à leur épaisseur Pour cette raison, le nombre de couteaux doit entre suffisamment important pour assurer que l'usure et le décapage des parties comprises entre deux couteaux voisins au cours du perçage d'un type de pierre donné ne déforment ces parties que dans les limites de la ligne 7 de la figure 1. On voit ainsi que la couronne selon l'invention ne peut pas entre affolée à la meule mais que l'affûtage est assuré par l'usure des parties moins dures du corps de la couronne. Les figures 2 et 2A montrent une couronne pour perceuse à percussion utilisée en particulier pour des travaux en direction verticale et qui diffère de la couronne représentée aux figures 1 et 1A essentiellement par la disposition des rainures 8, tandis que la configuration et le montage des couteaux en métal dur sont identiques à ceux des couteaux représentés aux figures 1 et 1A. La couronne décrite ci-dessus est d'une efficacité telle qu'après un perçage de seulement quelques mètres la poudre de pierre ne puisse plus cotre évacuée à travers les rainures représentées à la figure 1, lorsqu'une telle couronne est utilisée pour le perçage en direction verticale.Pour cette raison, la couronne représentée à la figure 2 comprend, entre les couteaux, des rainures radiales, de manière que la surface de coupe constitue un plan au voisinage direct desdits couteaux en métal dur. Les figures 3 et 3A montrent un détail concernant la fabrication de la couronne selon l'invention. Etant donné qu'il est difficile de fabriquer des couteaux en métal dur de ladite épaisseur réduite avec des tolérances de fabrication de quelques centièmes de millimètre, les couteaux peuvent Entre en forme de coins et dépasser le corps en direction radiale. La partie en saillie radiale peut ensuite store découpée sans difficulté à la meule, tandis que les parties en saillie centrales ne présentent aucun inconvénient. Une telle disposition permet également de souder les couteaux avec la précision nécessaire dans les rainures de réception découpées correspondantes. Aux figures 3 et 3 on voit également des trous d'évacuation 10 permettant une utilisation en direction verticale de la couronne selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, on peut y apporter de nombreuses modifications de détails, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention R E V E N D I C A T I O N S 1. - Couronne de foret de perceuse à percussion pour le forage dans du rocher, du type comprenant une surface de coupe circulaire munie d'éléments de coupe radiaux noyés en métal dur, caractérisée en ce que sa surface inférieure extrême présente un évidement central muni d'un ou plusieurs éléments en métal dur noyés et excentriques, la surface de la partie annulaire restante de la couronne comprenant un ou plusieurs couteaux radiaux ou groupes de couteaux radiaux noyés, dont les bords extérieurs non affûtés s'étendent dans le plan de coupe ou-au-delà de celuici d'une distance inférieure ou égale à l'épaisseur desdits couteaux qui est inférieure ou égale à 1/8 du diamètre de la couronne, les bords desdits couteaux noyés étant dénudés au cours du forage par l'usure du corps moins dur de la couronne, les forces radiales exercées en service sur les couteaux radiaux étant com- pensées par le fait que ledit couteau excentrique s'étendant à un niveau au-dessus de la surface de coupe assure le découpage d'une nervure de guidage annulaire s' opposant aux forces en direction du centre de la couronne exercées sur lesdits couteaux radiaux. 2e - Couronne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la surface inférieure extrême de la couronne présente des couteaux ou groupes de couteaux radiaux noyés en métal dur et, entre lesdits couteaux, des rainures pour l'alimentation d'air ou d'eau de nettoyage et qui traversent le corps cylindrique ou conique de la couronne et s!étendent jusqu'au niveau de la tige du foret. 3 - Couronne suivant la revendication 1, caractérisée en ce. que le centre dudit évidement central cosounique avec une arrivée d'eau de nettoyage, ledit corps cylindrique ou conique de la couronne présentant des rainures pour l'évacuation de la poudre ou de la boue de pierre découpé. 4e - Couronne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits couteaux en métal dur sont coniques et leur extrémité moins épaisse s'étend vers le centre de la couronne. se - Couronne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit évidement central est relié, par un ou plusieurs canaux, à la surface cylindrique de la couronne, lesdits canaux assurant l'évacuation de l'air ou de l'eau de nettoyage ou de rinçage. 6' - Couronne suivant la revendication 1, caractérisée on ce que la dimension axiale des couteaux en métal dur est sensiblement égale à la dimension axiale de ladite partie annulaire extérieure de la couronne. 7e - Couronne suivant la revendication , caractérisée en ce que la longueur radiale des couteaux en métal dur est supérieure ou égale à la dimension radiale de ladite partie annulaire extérieure do la couronne. 8e - Couronne suivant la revendication 1 et qui peut Stre fixée sur la tige d'un foret au moyen d'un raccord conique, caractérisée en ce que la résistance mécanique, la résistance aux chocs et la résistance à la rupture de la matière de la cou. > ronne sont supérieures à celles de la matière de la tige du forot.