Brevet FR2319006A1 — publié le 19770218

L'invention a pour objet une machine perforatrice hydraulique, notamment une perforatrice de roche, comprenant un appareil de frappe, un moteur rotatif et un moteur d'avance ainsi que les pompes et vannes nécessaires pour leur fonctionnement et la commande. Le brevet français 71.10059 (2 129 276) du 18 mars 1971 par exemple décrit une machine perforatrice hydraulique dans laquelle l'appareil de frappe est raccordé en série avec le moteur rotatif de la perforatrice, de sorte que l'augmentation de la résistance à la rotation et de la chute de pression à travers le moteur rotatif abaisse la puissance de l'appareil de frappe afin d'éviter le coincement du taillant de la perforatrice. Quand on fait commencer la perforation, ainsi que quand la perforation s'effectue dans un matériau très hétérogène, le rôle de cette disposition ne remplit cependant pas son but. Quand la perforatrice tourne librement ou dans un matériau tendre, la force de frappe est à son maximum même si les forces de frappe et d'avance devraient être petites pour faire avancer la perforatrice lentement dans un matériau dur. Dans une machine perforatrice selon la demande de brevet en Finlande 811/74, cet inconvénient a été éliminé au moyen d'une commande convenable de vannes. Quand on utilise des vannes classiques, il n'est pas possible d'accomplir une commande non étagée à un prix de revient raisonnable. lie but de l'invention est de proposer une machine perforatrice dans laquelle les forces de rotation,de frappe et d'avance sont réglées automatiquement et de façon non étagée par des dispositions simples selon des caractéristiques des matériaux à perforer de façon que le garnissage du trou s'effectue sans difficultés même sur une surface rocheuse oblique et irrégulière et aussi de façon que, quand on perfore à travers une roche fissurée, le taillant de perforatrice ne se coince pas mais que la perforation puisse se poursuivre dans des circonstances difficiles et changeantes. A cette fin, la force d'avance, par exemple quand on commence à perforer dans une paroi oblique, doit entre considérablement plus petite que dans une perforation normale. La possibilité de réglage de la force d'avance selon les situations de départ particulières présente des avantages dans des conditions de départ variables. Quand la perforation s1 effectue dans une fissure, le besoin d'une commande automatique de la force d'avance est g-rand. La force d'avance doit être assez petite pour empêcher le taillant de perforatrice de se coincer plus profondément dans une fissure. Quand le taillant de perforatrice est coincé de façon défavorable, la force d'avance doit changer de sens pour tirer la barre foreuse en dehors du trou. Il est alors avantageux aussi de diminuer la force de frappe, Quand la barre foreuse a été dégagée, un nouvel effort pour pénétrer à travers la fissure peut être mis en action. Dans une machine perforatrice selon l'invention, le résultat cherché s'obtient de telle façon que le moteur d'avance de l'appareil de frappe et le moteur rotatif de la barre perforatrice sont raccordés en série. lie moteur d'avance et le moteur rotatif sont avantageusement branchés en série de façon que, quand l'appareil de frappe s'avance vers la roche, le moteur -d'avance reçoive son liquide de pression de la pompe et que le moteur rotatif reçoive le liquide sous pression de la sortie du moteur d'avance et de façon que la pression du liquide arrivant au moteur d'avance soit maintenue essentiellement constante par des dispositifs de vannes et de raccordements. On décrira maintenant plus complètement un exemple d'exécution de l'inventicn en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue générale en élévation d'une machine perforatrice à laquelle l'invention peut s'appliquer ; et la figure 2 mortre le schéma de circuit d'une machine perforatrice hydraulique selon l'invention. La figure 1 montre une perforatrice hydraulique classique comprenant un corps d'avancement 20 monté pour son pivotement à l'extrémité d'une poutre porteuse 21 qui peut être montée par exemple sur un châssis sur roues non représenté au dessin. La position du corps 20 peut Aetre réglée par rapport à la poutre porteuse 21 par un vérin hydraulique 22. Sur un chariot ?3 se trouvent un appareil hydraulique de frappe 15 et un moteur hydraulique rotatif 26 actionnant une barre foreuse 24 à l'extrémité de laquelle se trouve une couronne 25. Le barre foreuse 24 est supportée par un palier 28 à l'extrémité du corps d'avanceat20. Le chariot 23 est disposé pour pouvoir être déplacé par exemple par une chaine 26 circulant sur-des roues convenables tournant librement et sur une roue motrice 27 montée sur l'arbre de transmission du moteur d'avance 17. Par le moteur d'avance 17, la barre foreuse 24 et la couronne de forage 25 avancent dans un satériau tel qu'une roche ou une paroi de mine verticale 29 pour y creuser un forage. Le liquide sous pression est envoyé au moteur d'avance 17 à travers des tubes 17a et 17c. Le liquide sous pression est envoye à l'appareil de frappe 15 de la machine perforatrice et au moteur rotatif 16 à travers ces tubes 15a et 16a et il revient au réservoir R par le tube 15c.La commande et le réglage de l'amenée du liquide sous pression s'effectue au poste de commande 30 qu'on décrira ci-après plus complètement en référence â la figure 2. Le moteur d' avance 17 et le moteur rotatif 16 de la perforatrice sont branchés en série de façon que, quand l'appareil de frappe 15 avance vers la roche, le moteur d'avance 17 reçoit son liquide sons pression de la pompe 14 et que le moteur rotatif 16 reçoit le liquide sous pression de la sortie du moteur d'avance 17. De plus, la pression du liquide arrivant au moteur d' avance 17 est maintenue essentiellement constante par des dispositifs de vannes et de raccordements comme on le décrira ci-apres. Le r8le de cette disposition est comme indiqué ci-dessous. Quand on perfore une roche fissurée, la différence de pression travers le moteur rotatif 16 angmente parce que la charge augmente. Comme la différence totale de pression à travers le moteur d'avance et le moteur rotatif reste constante, la différence de pression à travers le moteur d'avance 17 diminue et en même temps la force d'avanceient diminue. Pour inverser le sens d'avance quand la perforatrice est défavorablement coincée, l'autre pompe hydraulique 13 est accouplée de façon que le moteur d'avance 17 et le moteur rotatif 16 soient disposés en parallèle par rapport à la pompe hydraulique 13, cette pompe 13 étant du c8té de la sortie du moteur d' avance quand 1' appareil de frappe 15 est entraîné vers la roche. Si le moteur rotatif 16 est alors soumis à une forte charge, par exemple quand on perfore dans une roche fissurée difficile, la différence de pression à travers le moteur d'avance 17 diminue et passe par zéro en changeant de sens, de sorte que le sens de l'avance s'inverse, car la pression du liquide arrivant au moteur d'avance 17 est maintenue constante par des dispositions de vannes et de raccordements. La pression du côté du moteur d'avance 17 qui est en face de l'appareil de frappe 15 est maintenue constante au moyen de-lwczç vannes régulatrices de pression 5 ct 12 branchées au parallèle et placées dans la partie du-circuit qui se trouve entre le moteur d'avance 17 et l'appareil de frappe 150 Entre les vannes régulatrices de pression 5 et 12 se trouve une vanne d'inversion 4 qui est commandée par le côté sous pression du moteur rotatif 16 et par le c8té du moteur d'avance 17 dont la pression est réglée au moyen des dites vannes régulatrices de pression 5 et 12. Dans ce raccordement de commande, il y a une vanne d'inversion 6 au moyen de laquelle le signal de commande peut etre lancé ou coupé, Dans une position de la vanne d'inversion 4 la partie du circuit comprenant l'appareil de frappe 15 est en coinmunicatlon avec le réservoir R. La pression de l'appareil de frappe 15 peut être réglée au moyen de l'étranglement ) Dans l'autre position de la vanne d'inversion 4, les vannes régulatrices de pression 5 et 12 sont branchées en parallèle, d sorte que la pression se règle spontanément selon la limite supérieure de pression. lie rDAle de ce système de raccordement est celui indiqué ci-dessous. Quand la pression dans la partie du circuit comprenant le moteur rotatif 16 dépasse une certaine limite de pression, la vanne d'inversion 4 raccorde l'appareil de frappe 15 à demi-effet en renvoyant une partie du liquide sous pression au réssrvoir. En même tenps, le moteur dXavance 17 change de sens parce que la pression de la partie du circuit comprenant l'appareil de frappe 15 est réglée au moyen de la vanne régulatrice de pression 12 de telle façon qu'elle est plus faible que la différence de pression à travers le moteur rotatif 16. Quand la perforatrice devient libre, cette différence de pression diminue, de sorte que la vanne d'inversion 4 raccorde l'appareil de frappe 15 pour un plein effet. Àu moyen de la vanne régulatrice de pression 5, la pression du moteur d'avance 17 est réglée pour s'adapter à la force d'avance optimale. Quand on garnit le trou, la vanne d'inversion 4 est dans la position de demi-effet, lie signal de commande de la vanne d'inversion 4 provenant de l'autre coté a été coupé par la vanne 5, lia vanne régulatrice de pression 12, réglée sur la limite Inférieure de pression, détermine la pression de la partie du moteur d'avance 17 face à l'appareil de frappe 15. lia différence de pression à travers le moteur d'avance diminue un peu quand la perforatrice touche la roche.Quand le garnissage est pret, le signal de commande de la vanne d'inversion 4 est lancé par la vanne 6. ha vanne 6 peut être commandée manuellement ou bien la commande peut être fournie par un accumulateur de pression agissant comme temporisateur0 La vanne d'inversion 4 change de position et la pression normale de travail et d'avance de 1' appareil de frappe 15 est établie. A la liaison de commande qui est raccordée au conté de pression du moteur rotatif 16 peut être relié un temporisateur 19, 19a dont le fonctionnement s'effectue comme suit.Après une situation de coincement pour laquelle l'appareil de frappe a été branché en demi-effet, un effort renouvelé pour amorcer une pénétration à travers la fissure peut se faire en demi-effet et la perforatrice ne peut partir à plein effet qu'après un certain temps. Le moteur rotatif peut être dégagé par la vanne d'inversion 2. Les rôles des vannes d'inversion 1 et 11 sont le retour rapide et le changement du sens d'avance. Dans les vannes d'inversion 1, 2 et 11, il y a un levier à main et un dégagement du réglage fixé. La limite avant de 1' avance donne une impulsion à la vanne 1, de sorte que le sens d'avance change et tout le débit de la pompe 14 actionnant 1' appareil de frappe 15 passe à travers le moteur d'avance 17. Si on désire un mouvement à grande vitesse plus lent, le réglée peut se faire par la vanne 10 au moyen de laquelle une partie du débit volumétrique peut entre éliminée. Quand l'appareil de frappe 15 est revenu à l'autre extrémité du dispositif d'avance 17, la limite arrière de l'avance donne une impulsion à la vanne 11 qui raccorde la pompe 14 de l'appareil de frappe dégagé. Par la vanne régulatrice de volume 9, la vitesse de rotation peut être commandée, R E V E N D I C À T I O N S. 1. tachine perforatrice hydraulique, notamment foreuse de roche, comprenant un appareil de frappe (15), un moteur rotatif (16) et un moteur d'avance (17) ainsi que les pompes et vannes nécessaires pour le fonctionnenent et la commande, caractérisée par le fait que le moteur d'avance (17) et le moteur rotatif (16) sont raccordés en série. 2. Machine perforatrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, quand l'appareil de frappe (15) s'avance vers la roche, le moteur d'avance reçoit son liquide de pression de la première pompe (14) et le moteur rotatif (16) reçoit le liquide sous pression de la sortie du moteur d'avance (17) et par le fait que la pression du liquide venant du moteur d'avance (17) est maintenue essentiellemnt constante par des dispositifs de vannes et de raccordements (5,12). 3. Machine perforatrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une seconde pompe (13) est raccordée dans le circuit en série comprenant le oteur d'avance (17) et le moteur rotatif (16) de façon que le moteur d'avance et le moteur rotatif soient branchés en parallèle par rapport à ladite seconde pompe (13). 4. Machine perforatrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'entre la preTnière pompe (14) et le moteur d'avance (17) une vanne régulatrice de pression (12) et en parallèle avec elle une autre vanne régulatrice de pression (5) sont raccordées au circuit en série entre le moteur d'avance et le moteur rotatif afin de commander la pression dans ledit circuit en série.