Brevet FR2466605A1 — publié le 19810410

1. 2466605 La présente invention est relative à un trépan pour perf o- ratrice à percussion comprenant un corps de trépan présentant une face antérieure globalement transversale. Un bouton rapporté ou pastille en matériau dur est monté au centre de la face anté- rieure de façon à faire saillie longitudinalement par rapport à celle-ci sensiblement en alignement avec l'axe longitudinal du corps de trépan. Des boutons ou pastilles rapportés extérieurs, en matériau dur, répartis circonférentiellement, sont montés dans la face antérieure autour du bouton rapporté central et en sail- lie par rapport à la face antérieure. Dans la demande de brevet allemand publiée avant examen n' 2752544, au nom de la demanderesse, il est décrit un trépan de perforatrice du type ci-dessus défini. Cette demande de brevet suggère également que le bouton rapporté central doit se prolon- ger axialement au-delà des extrémités extérieures des boutons rapportés extérieurs, ce qui s'est révélé améliorer la rectitude du trou. La présente invention vise à perfectionner les dispositions de base décrites dans la demande de brevet ci-dessus. L'invention vise plus particulièrement à réaliser un trépan pour perforatrice du type précité qui offre une vitesse de forage aussi grande que possible sans donner lieu à un endommagement prématuré des boutons rapportés. On pense que la rectitude du trou se trouve améliorée si l'on augmente la hauteur de dépassement du bouton rapporté central au-delà des boutons extérieurs. Toutefois, on s'est rendu compte que le bouton central est sujet à un endommagement prématuré lorsque cette hauteur est trop grande. Par contre, une hauteur trop faible donne lieu à une réduction de la vitesse de forage. On s'est également rendu compte que la distance entre les faces en vis-à-vis du bouton rapporté central et des boutons rap- portés extérieurs constitue un paramètre très important en ce qui concerne la vitesse de forage et la longévité du trépan. On s'est rendu compte que si cette distance dépasse une certaine valeur, les pièces rapportées ou pastilles sont sujettes à un endommage- ment prématuré. On pense qu'un tel endommagement est da à l'arête que vient de former la roche entre la pièce rapportée centrale et les piè- ces rapportées extérieures au cours du forage. On pense également toutefois qu'une telle arête, si elle n'est pas trop haute, joue 2. favorablement sur la vitesse de forage, car elle exerce un effet d'autoaffûtage tant sur la pièce rapportée centrale que sur les pièces rapportées périphériques extérieures. On a eu la surprise de constater que la hauteur de dépassement de la pièce rapportée centrale par rapport aux pièces rapportées extérieures et la dis- tance transversale entre ces pièces rapportées sont deux para- mètres qui dépendent l'un de l'autre. En d'autres termes, une modification du premier de ces paramètres entraîne une modifica- tion du second si l'on veut que la vitesse de forage et la lon- gévité du trépan demeurent aussi grandes que possible. L'invention est destinée en particulier à être mise en oeuvre lorsqu'il s'agit de forer des trous dont le diamètre n'excède pas 45 mm. Dans ce cas, les pièces rapportées extérieu- res sont disposées en une rangée annulaire et d'axes inclinés par rapport à l'axe longitudinal du corps de trépan, en définis- sant ainsi le diamètre extérieur du trou. On pense toutefois que les exigences dimensionnelles qui doivent être satisfaites entre la pièce rapportée centrale et les pièces rapportées extérieures pourraient également être appliquées au forage de trous plus gros. Dans les deux cas, les pièces extérieures peuvent ne pas être toutes situées à la même distance radiale de l'axe du tré- pan tout en se chevauchant circonférentiellement, de préférence. A l'effet d'atteindre, parmi d'autres, les buts ci-dessus considérés, la présente invention propose un trépan pour perfo- ratrice du genre précité qui se caractérise notamment en ce que le rapport de la distance Y séparant la jonction de la face la- térale du bouton rapporté central avec la face antérieure du corps du trépan et la face latérale en regard de l'un au moins des boutons rapportés extérieurs, cette distance étant mesurée dans un plan radial,au diamètre extérieur D du trou foré par le trépan est compris entre 8 % et 22 %. De préférence, cette caractéristique dimensionnelle s'appli- que à tous les boutons extérieurs c'est-à-dire que, pour les bou- tons les plus près de l'axe, Y/D est égal à au moins 8 % et que, pour les boutons les plus éloignés de l'axe, Y/D est au plus égal à 22 %. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif de formes de réalisation de l'invention. Il doit être bien entendu que cette description 3. 2466605 est purement illustrative, et que diverses modifications et va- riantes peuvent être apportées aux dispositions décrites sans sortir du cadre de l'invention, défini par les revendications ci- annexées. La description se réfère aux dessins annexés, qui font partie de la description, et dans lesquels: Fig. 1 est une vue de profil d'un trépan de perforatrice selon l'invention; Fig. 2 est une vue axiale du trépan de perforatrice de la fig. 1; Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale prise suivant la ligne brisée III-III de la fig. 2; Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'un trépan de perforatrice à embout d'assemblage conique; et Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'un trépan de perforatrice à embout d'assemblage taraudé. Le trépan de perforatrice comprend un corps ou tête de tré- pan 10 qui fait partie d'un trépan à tige porte-outil incorporée ou trépan d'une seule pièce 11. Le corps de trépan 10 comporte une face antérieure 12-globalement orientée transversalement par rapport à l'axe longitudinal 13 du corps de trépan. Un bouton rapporté ou pastille 14 en carbure fritté est monté au centre de la face antérieure 12. Une rangée circulaire de quatre boutons rapportés ou pastilles 15 en carbure fritté entoure le bouton rap- porté 14. Les boutons rapportés 14, 15 sont tous longitudinalement en saillie par rapport à la face antérieure 12, le bouton central 14 s'étendant en alignement avec l'axe longitudinal 13 tandis que les axes des boutons extérieurs 15 sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal 13 pour définir le diamètre extérieur D du trou. Les pièces rapportées 14, 15 sont toutes fixées au corps de trépan 10 d'une façon classique. Selon l'invention, on a trouvé que le rapport de la distance Y au diamètre D doit être compris entre 8 % et 22 %, Y étant la distance radiale séparant la jonction de la face latérale du bou- ton rapporté central 14 avec la face 12 et la face latérale en regard de l'un des boutons rapportés extérieurs 15. La distance Y devra être mesurée dans un plan radial. Comme on peut le voir sur la fig. 3, le contour méridien de la face an- térieure 12 est une ligne brisée. Cependant, la distance Y est mesurée dans ce plan radial pour les intersections des pièces rapportées 14, 15 avec la face antérieure 12. 4- 2466605 De préférence, le rapport de la distance Y au diamètre D est compris entre 10 % et 17 %. On a effectué des essais qui in- diquent que l'on obtient un trépan dont la vitesse de forage et la longévité sont optimales si ce rapport est compris entre 10 % et 13 % pour les diamètres allant jusqu'à 30 mm, et entre 12 % et 17 % pour les diamètres supérieurs - environ 30 mm. Selon l'invention, il a également été trouvé que le rapport de la distance X au diamètre D peut avantageusement aller jus- qu'à 20 %, X étant ici la hauteur du dépassement axial de l'ex- trémité extérieure de la pièce rapportée centrale 14 au-delà d'un plan transversal P passant par les extrémités extérieures des pièces rapportées extérieures 15. De préférence, ce rapport ne dépasse pas 12 %. On a effectué des essais qui indiquent que le trépan présente une vitesse de forage et une longévité optimales lorsque ce rapport est compris entre 5 % et-10 %. -La forme de réalisation représentée est destinée au forage de trous de petit diamètre, par exemple au plus égal à 45 mm, avec une rangée circulaire de boutons extérieurs. La distance Y entre la pièce rapportée centrale 14 et chacune des pièces rapportées extérieures 15 est la même. Il en est de même-pour la distance X. Par contre, si, notamment pour des diamètres plus gros, les bou- tons sont décalés radialement et/ou axialement tout en se chevau- chant circonférentiellement, les distances Y et X peuvent alors varier d'un bouton à l'autre. Toutefois, le rapport Y/D doit, de préférence, être au moins égal à 8 % pour les boutons les plus proches de l'axe 13 et être au plus égal à 22 % pour les boutons les plus éloignés; de même, la valeur maximale de 20 % indiquée pour le rapport X/D s'applique de préférence aux boutons les plus éloignés axialement pour lesquels X est le plus grand. Dans le cas du forage de trous ayant un diamètre inférieur à mm, par exemple 43 mm, on a trouvé que la distance X peut avan- tageusement aller jusqu'à 8,0 mm et que la distance Y est avanta- geusement comprise entre 3,0 mm et 10,0 mm. De préférence, la dis- tance X ne dépassera pas 4,0 mm et Y sera de 3,5 mm à 7,5 mm. On a effectué des essais qui indiquent que la vitesse de fo- rage et la longévité du trépan optimales sont obtenues lorsque les distances X et Y sont respectivement comprises entre 2,4 et 3,0 mm et entre 4,5 et 7,5 mm, et de préférence encore entre 4,5 et 5,5 mm. Dans ces essais, le diamètre d de la pièce rapportée centrale 14 était de 7 mm ou de 8 mm. Les pièces rapportées exté- 5. rieures avaient, soit le même diamètre, soit un diamètre de 1 mm de plus. On pense que, dans un trépan pour trous de petit diamè- tre, le diamètre de la pièce rapportée 14 peut aller jusqu'à mm. A titre d'exemple, un essai probant a été effectué avec un trépan d'une seule pièce pour trous de 43 mm de diamètre, dont les cotes étaient les suivantes: d = 10 mm, Y = 7,5 mm et X = 2,8 mm. Ainsi, les rapports Y/D et X/D étaient respectivement de 17 % et 6 %. Un essai a conduit à un endommagement prématuré des pièces rapportées sur un trépan d'une seule pièce pour trous de 43 mm de diamètre ayant pour cotes: d = 9 mm, Y = il mm et X = 9,0 mm, les rapports Y/D et X/D étant donc ici respectivement de 25 % et 21 %. La forme de réalisation représentée par les figures 1 à 3 illustre l'application de l'invention à un trépan d'une seule pièce. Cependant, l'invention est également applicable aux corps de trépan à raccordement par cône comme celui représenté par la figure 4, o le corps de trépan se prolonge vers l'arrière par une portion à surface conique 16 adaptée à être raccordée à une tige porte-outil 17 à profil conique correspondant. A cet égard, on se reportera utilement à la demande de brevet allemand citée plus haut. En outre, le trépan peut aussi être raccordé par vissage à la tige porteoutil, comme représenté par la figure 5. Dans ce cas, le corps de trépan présente une portion postérieure ta- raudée 18 du type décrit au brevet américain no 2 727 216, adap- tée à être raccordée à une tige porte-outil 19-pourvue de filets correspondants. 6. 2466605 REVEND dCAT IONS 1. Trépan pour perforatrice 1 percussion comprenant un corps de trépan C10), ledit corps de. trépan comportant une face anté- rieure (12) à orientation globalement transversale par rapport à l'axe longitudinal (13) dudit corps de trépan, un bouton rapporté sensiblement central (14) en un matériau dur tel que du carbure fritté, ledit bouton rapporté central s'étendant longitudinale- ment en saillie vers l'extérieur par rapport à ladite face anté- rieure et sensiblement en alignement avec ledit axe longitudinal, et au moins une rangée de boutons rapportés extérieurs (15) en un matériau dur tel que du carbure fritté espacés circonféren- tiellement, lesdits boutons rapportés extérieurs s'étendant en saillie vers l'extérieur par rapport à ladite face antérieure en ayant leur axe incliné par rapport audit axe longitudinal et étant disposés de façon à définir un diamètre extérieur D du trou foré par le trépan, caractérisé en ce que le rapport de Y à D est compris entre 8 % et 22 %, et/ou le rapport de X à D est au plus de 20 %, Y étant la distance, mesurée dans un plan ra- dial, qui sépare la jonction de la face latérale dudit bouton rapporté central avec la face antérieure (12) du corps du trépan et la face latérale en regard de l'un au moins desdits boutons rapportés extérieurs et X étant la longueur de dépassement axial vers l'extérieur de l'extrémité extérieure dudit bouton rapporté central par rapport à un plan radial (P) passant par l'extrémité extérieure de l'un au moins desdits boutons rapportés extérieurs. 2. Trépan selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de Y à D est compris entre 10 % et 17 %. 3. Trépan selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport de Y à D est compris entre 10 % et 13 % pour D non supérieur à environ 30 mm, et entre 12 % et 17 % pour D supérieur à environ 30 mm. 4. Trépan selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport de X à D est au plus égal à 12 %. 5. Trépan selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport de X à D est compris entre 5 % et 10 %. 6. Trépan selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que, pour un diamètre D de forage au plus égal à mm, la distance X est d'au plus 8,0 mm et la distance Y est comprise entre 3,0 mm et 10,0 mm. 7. Trépan selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance X est au plus égale à 4,a mm, et en ce que la dis- tance Y est comprise entre 3,5 mm et 7,5 mm. 8. Trépan selon la revendication 7, caractérisé en ce que les distances X et Y sont respectivement comprises entre 2,4 mm et 3,0 mm et entre 4,5 mm et 5,5 mm.. 9. Trépan selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une seule rangée circulaire de pièces extérieures (15) pour lesquelles X' et Y ont des valeurs cons- tantes d'un bouton à l'autre. 10. Trépan selon l'une des revendications 1 à 8, caracté- risé par le fait que les pièces extérieures (15) sont au moins en partie décalées radialement et/ou axialement, la valeur maxi- male de 20 % pour le rapport X/D s'appliquant aux pièces (15) axialement les plus éloignées de la pièce centrale (15), la va- leur minimale de 8 % pour le rapport Y/D s'appliquant aux pièces extérieures (15) les plus proches radialement de la pièce centra- le (14) et la valeur maximale de 22 % pour le rapport Y/D s'ap- pliquant aux pièces extérieures (15) les plus éloignées radiale- ment de la pièce centrale (14). 11. Trépan selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les pièces extérieures (15) se chevauchent circonféren- tiellement. 12. Trépan selon l'une des revendications 1 à 11, caracté- risé en ce que le corps de trépan (10) fait partie d'un trépan d'une seule pièce, ou présente une portion postérieure à surface conique (16) adaptée à être raccordée à une tige de trépan à pro- fil conique correspondant, ou présente une portion postérieure taraudée (18) adaptée à être raccordée à une tige de trépan pour- vue de filets correspondants. 7.