Brevet FR2364325A1 — publié le 19780407

La presente invention concerne une perforatrice de rochers commandée par un fluide sous pression du type dans lequel le piston et la meche munie d'un taillant sont fixés rigidement l'un à l'autre, et dans lequel le fluide sous pression fait tourner le piston qui exécute simultanément de petits mouvements axiaux qui font que le taillant de la meche heurte le fond du trou perce. Pour effectuer des perfaratios de ce genre ll est de pratique de 4-1. faire en sorte que le piston frappe le col de la mèche, ce dont il resulte que de l'énergie est fournie sous forme d'une onde de pression qui est transmise au taillant par la sèche. Afin que cette énergie puisse être utilisée de manière efficace pour detruire du rocher, une certaine poussée doit être appliquée a la perforatrice pour que le taillant soit en contact avec le fond du trou percé lorsque l'onde de pression y arrive. Si ce n'est pas le cas, l'onde sera réf lé- chie en arrière, sous forme d'une force de traction, entrainant le danger de la rupture de la mèche dû a la fatigue. Si la perforatrice opère dans des roches fendues, la poussée exercée sur elle risque d'enfoncer le taillant de la mèche dates fissures de sorte que la mèche cesse de tourner. Pour pallier a cet inconvénient on a proposé, dans une perforatrice a percussion, d'accoupler en serie le moteur rotatif et le dispositif percutant de sorte que le fluide hydraulique provenant du moteur rotatif entre dans le dispositif percutant, et ce combiné éventuellement avec des soupaelZde surpression qui commencent a fonctionner lorsque la mèche? se coince, voir par exemple le brevet américain nO 3 822 752 et le brevet britannique n I 056 946.Les soupapes de ce type provoquent une diminution d'efficacité et l'échauffement fâcheux du fluide hydraulique, sans pour autant résoudre le problème de la mèche qui se coince si le taillant s'enfonce dans une fissure difficile. Ces problèmes sont résolus conformément à la présente invention selon un autre principe d'exécution qui empêche dans une plus grande mesure que la mèche se coince et en même temps la construction en est plus simple. Le piston et la mèche nnnie du taillant sont reliés rigidement ensemble. La mèche avec son taillant sont ainsi retirés après chaque poussée. Le taillant de la mèche est par conséquent retiré d'une fissure éventuelle et peut tourner librement entre deuX coups. Le fluide hydraulique est envoyé directement du moteur rotatif au dispositif percutant. La rotation ne peut par conséquent commencer que lorsque le dispositif percutant use du fluide hydraulique, c'est-a-dire en raison du mouvement axial du piston.Une rotation a impulsions est obtenue lors de la frappe et au point mort supérieur, la rotation du piston étant effectuée pendant que le taillant de la mèche est écarté du fond du trou percé. Un haut degré de protection est ainsi assuré pour que la mèche ne se coince pas, et ce sans la nécessité de soupapes compliquées. -Z On obtient un avantage notable si le changement de direction de la force agissant sur le piston se fait par une commande coulissante rotative de l'écoulement du fluide hydraulique, comme le décrit le brevet norvegien nO 126 144. Dans ce cas, lorsque le piston s'approche de la fin de la course utile, la rotation a lieu et le piston tourne pour changer la direction d'écoulement du fluide hydraulique.Après quoi le fluide hydraulique sortant du moteur rotatif est fortement freiné, le mouvement de rotation est freiné et le taillant peut frapper le fond du-trou percé sans rotation appréciable. C'est ainsi que le mouvement glissant du taillant contre le fond du trou perce est reduit, ce mouvement pouvant provoquer une usure excessive du métal de coupe du taillant. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé qui est une vue en coupe transversale d'une perforatrice conforme à la présente invention. Du fluide sous pression arrivant par l'orifice d'admission 2 alimente le moteur rotatif et traverse la conduite 3 vers le dispositif percutant. Par l'intermédiaire de la conduite 4, la conduite 3 est en communication constante avec le côté inférieur 6 du cylindre 5 tandis que la surface annulaire 7 en haut du cylindre est raccordée en alternance à la conduite 3 et à l'orifice d'évacuation 8 grâce à la rotation du piston. Du fait que la surface annulaire 7 est plus grande que la surface 6, le piston execute un mouvement de va-etvient poussé par les forces agissant sur les surfaces annulaire 6 et 7. D'autres modes de réalisation de ce système coulissant peuvent être envisagés, comme le décrit le brevet norvégien cite nO 126 144. Le piston est relié au moteur rotatif au moyen de cannelures 10 qui autorisent un mouvement axial mais qui oblige le piston de suivre la rotation du moteur. En outre le piston est relié rigidement à la mèche 11 et le taillant 12 au moyen d'un filetage ou d'un ajustement conique à la presse. Lorsque le fluide hydraulique est amené au moteur rotatif en 2, il est également amené par la conduite 3 au dispositif percutant. Le piston étant dans la position représentée, le fluide hydraulique s'écoule vers le haut dans des rainures prevues dans le piston pour venir sur la surface supérieure 7 du piston et le pousser vers le bas puisque cette surface est plus grande que la surface inférieure 6. Simultanément le fluide hydraulique partant du côté inférieur 6 est refoulé à travers la conduite 4 et regagne le cte supérieur par les rainures du piston.Si l'on prévoit des dimensions adéquates pour la cylindrée du moteur rotatsf, le cylindre et les surfaces annulaires du piston, les rainures longitudinales prevues dans le piston qui déterminenentle nombre de coups par tour et si l'on règle de manière adéquate l'avance de la perforatrice, le déplacement du piston, lorsque le taillant s'approche de la position de frappe, aura consommé une quantité de fluide hydraulique correspondant à celle dégagée par le moteur rotatif en tournant vers l'orifice suivant pour actionner le piston. La communication entre la surface annulaire 7 et la conduite 3 est par conséquent interrompue et le moteur rotatif est forcément freiné.En choisissant des dimensions adéquates, on réduit ainsi l'usure du taillant parce qu t il vient au contact du fond du trou percé sans aucun mouvement rotatif. Après la frappe, la mèche rebondit en arrière. Cette vitesse réf lé- chie est augmentée pendant la course en arrière par l'excédent de force agissant sur la surface annulaire 6, dû fait que la surface annulaire 7 est alors en comiminication avec la conduite de retour par ltintermediaire des rainures du piston, de sorte que la contre-pression à cet endroit est basse. Lorsque le piston s'approche ensuite de son point mort supérieur, la consommation de fluide hydraulique à travers la conduite 4 correspond å la quantité dégagée par le moteur rotatif avant de tourner vers l'orifice suivant de changement de direction, I'opération entière étant ensuite répétée. Au lieu d'une conduite 4 entre la conduite 3 et la surface annulaire 6, le fluide hydraulique peut être transmis au moyen de rainures prévues dans le piston qui conduisent en alternance le fluide d'admission et le fluide de retour, comme le décrit le brevet norvégien n" 126 144. En outre, l'écoulement du fluide hydraulique peut être commandé par un tiroir spécial au lieu du piston représenté. Dans ces conditions la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit. REVENDICATIONS 1. Perforatrice de rochers, commandé par un fluide sous pression et comprenant un moteur rotatif (1) et un piston de travail (9) situé dans un cylindre , le piston étant adapté de façon à être animé d'un mouvement de va etvient par la différence de pression existant entre deux chambres de travail (6,7), le piston (9), la mèche (11) et son taillant (12) étant rigidement solidaires les uns des autres, caractérisao en ce que la sortie du fluide hydraulique du moteur rotatif est en communication avec l'entrez des chambres de travail (6,7) de la perforatrice. 2. Perforatrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur rotatif et les chambres de travail sont adaptés de façon qu'il existe entre eux une relation, en ce qui concerne le volume de fluide sous pression, telle que le moteur rotatif freine la rotation du taillant de la mèche pour qu'il vienne au contact du fond du trou percé pratiquement sans rotation.