Brevet FR2469551A1 — publié le 19810522

L'invention a pour objet les engins de forage des sols. Pour le forage des sols en vue de la reconnaissance des sols ou en vue de recherches minérales ou géothermiques par exemple, le dispositif de forage est parfois constitué par une table rotative horizontale qui tourne au niveau de la plateforme de l'engin et qui entraie le train de tiges par l'intermédiaire d'une tige polygonale ( généralement carrée ) qui traverse ladite table de rotation et qui est entraînée par elle, ladite tige polygonale coulissant dans la table de rotation au fur et à mesure de la descente du train de tiges qui lui est fixé. Un tel dispositif présente évidemment l'inconvénient d'obliger à relever la totalité du train de tiges jusqu'à la base de la barre polygonale qui I'entraîne, lorsqu'il est nécessaire d'ajouter un tube de forage supplémentaire Selon un autre dispositif connu, le train de tiges n'est plus entraîné directement par la barre poLygonale dont il est solidaire et qui le suit dans sa descente, mais il n'est plus entraîné qu'indirectement par ladite tige polygonale . En effet le train de tiges est dans ce cas rendu solidaire d'une broche qui tourne dans la tête de rotation et qui est entraînée par la tige polygonale placée parallèlement au train de tiges , à l'extérieur du forage, et le long de laquelle ladite tête de rotation coulisse au cours de la descente du train de tiges .Dans ce cas aussi la tête de rotation est guidée verticalement par des glissières placées de part et d'autre de ladite tête dans un plan vertical qui est orthogonal au plan vertical qui contient le train de tiges et la barre polygonale qui l'entraîne ( fig. 1 ) , chacun de ces deux plans passant par les médianes de ladite tête de rotation , dont l'une est constituée par la ligne d'axe de la tige polygonale d'une part et de la broche d'entraînement d'autre part Un tel dispositif présente l'inconvénient que, par la disposition même de ses éléments, le point d'ancrage sur ladite tête de rotation des cables nécessaires, pour le relevage de ladite tête et inversement pour exercer sur elle une traction vers le bas pour faciliter le travail de forage, ne peut que se situer au centre géométrique de ladite tête de rotation, ce qui les situe au milieu de la médiane qui comporte la tige polygonale d' entraînement et le train de tiges , pour être dans le plan des glissières qui guident ladite tête de rotation On constate alors que l'effort vertical vers le bas appliqué en ce point sur la tête de rotation ne se situe pas dans I'axe du train de tiges , ce qui entraîne à ce niveau des efforts parasites non négligeables qui peuvent même troubler le bon fonctionnement de l'engin. De même on constate que dans ce cas, pour dégager le forage, lorsque la tête de rotation est relevée, il a été prévu de faire coulisser dans le plan horizontal la totalité du mât qui porte les glissières de guidage et ladite tête de - rotation , ce qui provoque une grande complexité de construction de 1' engin , d'où un prix de revient élevé La présente invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients Pour cela les glissières qui guident la tête de rotation sont situées dans le même plan vertical que la tige polygonale d'entraînement et que le train de tiges , ledit train de tiges étant fixé à une broche rotative entraînée par la tige polygonale mais située au centre géométrique de ladite tête de rotation .On constate alors que la traction exercée vers le bas par le cable prévu à cet effet s'applique de façon symétrique de part et d'autre du train de tiges, la résultante des forces ainsi appliquées vers le bas sur la tête de rotation se trouvant ainsi appliquée dans l'axe du train de tiges , évitant ainsi tout effort inutile et usure intempestive des pièces d'entraînement dûs au porte à faux précédemment constaté En outre le dispositif objet de l'invention comporte la possibilité de dégager le forage , sans qu'il soit nécessaire de procéder au déplacement horizontal de l'ensemble des superstructures , mais par simple pivotement dans le plan horizontal de la seule tête de rotation Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, montrent un mode de réalisation de l'objet de l'invention La figure 1 est une vue schématique en plan montrant la disposition relative des différents éléments d'un dispositif connu La figure 2 est une te schématique en élévation de profil d'un engin de forage muni du dispositif objet de l'invention représenté en position dégagée La figure 3 est une vue schématique en élévation de face du même engin, le dispositif objet de l'invention étant en position de travail La figure 4 est une vue schématique en plan du dispositif objet de l'invention en position de travail La figure 5 est une vue schématique en plan du dispositif objet de l'invention en position dégagée La figure 6 est une vue schématique en coupe médiane longitudinale verticale de la tete de rotation Tel qu'il est représenté le dispositif objet de l'invention comporte la tête de rotation 1 qui coulisse librement dans les glissières verticales 2 et 3 guidées par les patins 4 et 5 , ladite tête de rotation portant au centre de sa médiane, qui contient les glissières 1 et 3 ,la broche rotative 6 à laquelle est vissée le train de tiges 7 , et le fourreau 8 traversé par la barre polygonale 9 qui l'entraîne et le long de laquelle ledit fourreau coulisse au cours de la descente du train de tiges rendu solidaire de ladite broche 6 ,-qui est entraînée par la barre polygonale par tout moyen connu, tel qu'engrenages ou chaîne Le cable chargé du relevage de la tête de rotation au moyen du palan 10 est ancré en 11 au centre géométrique de la tête de rotation 1 . De même les points d'ancrage du cable chargés d'exercer sur ladite tête de rotation une traction vers le bas sont situés en 12 et 13 , de part et d'autre de la broche 6 solidaire du train de tiges, de sorte que les forces verticales dirigées vers le bas en ces points pour faciliter le forage se composent en une seule force située dans l'axe du train de tiges qui ne supporte de ce fait aucun effort de flexion parasite .Par ailleurs les glissières verticales 2 et 3 s'élèvent à une hauteur inférieure à celle de la barre polygonale 9 qui est elle-même d'une hauteur nettement supérieure à la longueur d'un tube de forage . De sorte que, lorsque la tête de rotation 1 est remontée au sommet de la barre polygonale 9 , les patins 4 et 5 ont quitté les glissières 2 et 3 ce qui permet à la tête 1 de pivoter dans le plan horizontal autour de la barre polygonale 9 , de façon à dégager totalement le forage 14 (fig. 5 ) , sans que l'ensemble des superstructures de la machine ait dû être déplacé Dans cette position dégagée, la tête est maintenue horizontale grâce à l'élingue 15 manoeuvrée manuellement par l'ouvrier situé sur la passerelle 16 D'autre part il est signalé que Ia broche 6 est creuse ce qui permet d'injecter dans le train de tiges , qu'elle entame, tout fluide comprimé jugé nécessaire pour la conduite des travaux , le tube d'amenée de ce fluide se raccordant au niveau du raccord 17 situé dans l'axe de la broche 6 et du crochet d'ancrage 18 . On comprend donc qu'étant ainsi équipé il sera possible, lorsqu'il est nécessaire d'allonger le train de tiges , de désolidariser la broche 6 du train de tiges, par simple rotation inverse , lorsque la table de rotation 1 est à sa position la plus basse , sans qu'il ait été nécessaire de remonter le train de tiges La tête de rotation est alors remontée seule , à l'aide du palan 1O , au sommet de la barre polygonale d'entraînement 9 . La tête de rotation 1 se trouve ainsi dégagée des glissières verticales 2 et 3 .L'ouvrier qui se trouve sur la passerelle 16 l'assujettit à l'élingue 15 et , après l'avoir libérée du palan 10 , la fait pivoter librement autour de la barre polygonale 9 , afin de dégager le forage ce qui permet d'y introduire facilement un nouveau tube de forage qui est ensuite réuni à la broche 6 après avoir ramené la tête de rotation dans sa position de travail , où elle est reprise en charge par les chaines 19 assujetties aux ancrages inférieurs 12 et 13 et soumises à la traction de tout engin convenable tel que un ou plusieurs vérins auxquels lesdites chaînes sont reliées, soit directement, soit indirectement par tout moyen adéquat Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple ou aux exemples de réalisation qui en ont été décrits, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée. La présente invention permet d'accélérer les travaux de forage en évitant d'avoir à remonter la totalité du train de tiges chaque fois qu'il est nécessaire de proceder à son allongement par l'introduction d'un nouveau tube . Elle permet aussi de réduire le coût de fabrication des engins de forage en simplifiant leurs superstructures qui n'ont plus besoin d'être déplacées dans le plan horizontal pour dégager le trou de forage REVENDICATIONS 10) - Dispositif permettant d'effacer la tête de rotation , qui entraîne le train de tiges d'un engin de forage des sols, après l'avoir désolidarisé dudit train de tiges en vue de dégager le forage, sans qu'il soit nécessaire de remonter le train de tiges, Caractérisé par le fait que la broche rotative , qui est rendue solidaire du train de tiges en vue de l'entraîner, et qui est ellemême entraînée par la barre polygonale d'entraînement qui est située parallèle audit train de tiges, à l'extérieur du forage, est située dans la tête de rotation selon la médiane verticale du plan vertical qui contient simultanément la barre polygonale d'entraînement et les deux glissières latérales qui guident ladite tête de rotation 20) - Dispositif conforme à la revendication 1, Caractérisé par le fait que les glissières verticales latérales, qui guident ladite tête de rotation , sont d'une longueur inférieure à la longueur de la tige polygonale d'entraînement, qui est elle-même d'une longueur supérieure à la longueur d'un tube de forage formant le train de tiges, afin que ladite tête de rotation soit libérée desdites glissières lorsqu'elle est amenée au sommet de la barre polygonale , ce qui lui permet de pivoter pour dégager le trou de forage dans lequel le train de tiges, préalablement désolidarisé de ladite broche rotative- est resté immobilisé à sa hauteur de travail, sans qu'il ait été besoin de le relever pour le rallonger 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que l'ancrage du cable qui permet de soulever la tête de rotation est placé à la partie supérieure de ladite tête , dans l'axe du train de tiges, co-axial avec la broche rotative et caractérisé par le fait que les ancrages des cables ou chaînes qui permettent de solliciter vers le bas ladite tête de rotation , sont placés à la partie inférieure de celle-ci , de part et d'autre, et à égale distance, du train de tiges , afin que la résultante des forces qui sollicitent ladite tête de rotation vers le bas soit aussi située dans l'axe du train de tiges. 40) - Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que la tête de rotation, étant au sommet de la tige polygonale et dégagée des glissières latérales qui la guident, est maintenue dans le plan horizontal au cours de son pivotement nécessaire pour dégager le forage par une élingue qui est mise en place à cet effet avant l'action de pivotement. Pour : André BONIFACE , le mandataire François ECAL