Brevet FR2463848A1 — publié le 19810227

- 1- lia présente invention concerne un.procédé et un dispositif de commande d'appareils dont l'énergie motrice est pneumatique, On connatt de nombreux appareils commandés par vole pneumatique. Ainsi, on met en oeuvre avec avantage des appareils de forage par percussion lorsque l'on veut effectuer rapidement et de manière simple des forages dans le sol sans avoir à procéder à des excavations. Ces appareils de forage sont reliés par un tuyau souple à un compresseur.et leur avance dans le sol est assurée par le fait que l'air com- prime déplace dans le carter de ces appareils un piston percuteur qui 'frappe sur une pointe de percussion, la force de réaction étant transmise au sol par le frottement du carter dans celui-ci. la puissance de ces appareils repose, comme dans d'autres appareils à commande pneumatique, sur l'expansion de l'air comprimé dons les appareils. Cette expansion est polytrope, c'est-à-dire que lors de sa détente l'air comprimé se refroidit. L'expérience a montré que cette baisse de température atteignait environ 2000. Si donc la temiérature de l'air comprimé envoyé dans l'ap- pareil est inférieure à 20 0, et notamment inférieure à 16 00, il y a risque de gel dans l'appareil. Ceci est vrai en particulier dans les appareils de forage par percussion, lorsque les masses de terrain environnantes ont une teneur en humidité correspondante. Par ailleurs, il est possible que certaines pièces d'appareils de ce genre se bloquent par le gel. L'invention a en conséquence pour but de conoevoir un procédé et de créer un dispositif gr ce auxquels il soit possible d'effoctuer sans risque do gel des travaux mettant en oeuvre de l'air comprimé. le proodé conçu selon l'invention pour atteindre le but visé consiste h alimenter l'appareil en air comprimé chauffé. La température de l'air comprimé amené est cal- culée de telle sorte que tout risque de gel de l'appareil ou de certaines de ses parties soit écarté en toute certitude, -2 - Dans le cas d'un appareil de forage par percussion il faut ajouter la température du sol dans lequel l'appa- reil opère; cette température est déterminée sur place. De préférence, la température de l'air comprimé qui alimente l'appareil de forage par percussions est d'environ 20 C, en tenant compte.aussi de la perte calorifique entre le com- presseur et l'appareil. Le dispositif selon l'invention se compose d'un réservoir d'air comprimé muni d'un isolant thermique et/ou d'un compresseur comportant lui aussi un tel isolmnt. Ce dispositif est basé sur le principe de la thermodynamique suivant lequel une compression approximativement adiaba- tique de l'anir est-accompagnée d'une élévation de température, tandis qu'une expansion ultérieure à la pression atmosphé- rique provoque une baisse de température. Si donc la tempé- rature de l'nir avant compression est supérieure au point de congélation, sa température après compression puis ex- pansion sera également supérieure à ce point, si aucunes pertes calorifiques ne se produisent dans le oompresseur et dams le réservoir d'air comprimé. Mais comme on ne peut éviter les pertes calorifiques, notamment dans le tuyau souple entre le compresseur et l'appareil, il peut Otre nécessaire de porter l'air comprimé à une température de plus de 20 0. Dans ce but un dispositif de chauffage est prévu par l'invention sur le réservoir d'air comprima.. Dans,une autre forme d'exeécution d'un dispositif conforme à l'invention cançu pour mettre en oeuvre le pro- cédé décrit ci-dessus, aucune modification n'est à effectuer sur le compresseur ou le réservoir. Ce dispositif de chauf- fage est alors interposé en un point de raccordement de deux tronçons du tuyau souple d'amenée d'air comprimé et chauffe l'air comprimé qui passe dans ce tuyau. Ce dispositif comporte avantageusement un serpentin de chauffage chauffé par un brdleur à gaz et muni d'un rac- cordement au tronçon de tuyau relié au compresseur et d'un raccordement au tronçon de tuyau reli6 à l'appareil de - 3 - forage. Le dispositif de chauffage est ainsi. aisément transportable et autonome; il peut être installé en tout endroit désiré entre deux tronçons de la tuyauterie souple. Afin qu'à chaque fois que l'arrivée d'air comprimé est interrompue on ne soit pas obligé d'arrêter compltement le chauffage, le dispositif de chauffage peut comporter pour le brûleur à gaz une valve commandée par l'air comprimé. Cette valve est reliée à un piston qui est sollicité d'un. côté par l'air comprimé, d'autre part i.no la pression d'un ressort, et qui, dans une position dans laquelle il a ét amené par la pression de l'air comprimé, déplace un tiroir de la wvalve de façon h libérer complètement la section de la conduite d'amenée de gaz, tendis que dons une autre position dans laquelle ce piston a été amené par la pression du ressort le tiroir obture la dite section presque complè- tement, c'est-à-dire à l'exception d'un orifice de petit diamètre dans le tiroir. L'amenée de gaz au braleur se trouve ainsi commandée automatiquement, de façon que lorsque la tuyauterie souple d'amenée d'air conmprimé est sous pres- sion pendant la marche de l'appareil de forage le débit de gaz. soit fort, tandis que lorsque.ltappareil de forage est arrfté la baisse de pression de l'air réduit automatiquement le débit de gaz. Il ne peut ainsi se produire de surchauffe du serpentin de chauffage et une économie de gaz est réalisée. La température de sortie de l'air.chauffé peut être lue sur un thermomètre; elle peut, par l'intermédiaire d'une r6gulation du brOleur en fonction de la température extérieure, ttre réglée sur une valeur indiquée sur un abaque ou.un tableau. L'invention est décfite en détail ci-après à l'aide de plusieurs exemples d'exécution illustrés au dessin annexé; sur ce dernier - In figure 1 est une vue schématique d'un compres- seur muni d'un dispositif de chauffage et raccordé à un appreil de forage par percussion, - la figure 2 montre un dispositif de chauffage indépendant du compresseur, -4 - - la1 figure 3 est une vue schématique d'une valve à gaz en position de débit- minime, et - la figure.4 est une vue analogue à la fig. 3, mais dans laquelle la valve est en position de débit maximum. Un appareil de forage par percussion 2 est relié,. par un tuyau souple 4 d'amende d'air comprimé, à un com- presseur 6 et sert à effectuer un forage 8 dans le sol, par refoulement latéral du terrain. Ce compresseur 6 se compose d'nm chtssis. roulant monté Aurx une prnie.de roues 12 et d'un moteur 16 qui fait fonctionner un générateur de pression 18. Ce dernier refoule de l'air comprimé dans un réservoir 22. Le géné- rateur 18 et le réservoir 22 sont disposés chacun dans une gaine d'iseolation thermique 20 et 24, pour protéger contre les portes calorifiques l'air comprimé chauffé par la compression. Il est ainsi possible d'alimenter l'ap- pareil de forage 2 en air comprimé chauffé, par simple manoeuvre d'un robinet 28..Dans le cas os, la température extérieure tan-t très basse, c'est-à-dire inférieure au. point de gel, il est nécessaire de chauffer davantage.l'air comprimé afin que, lorsque cet air se dilatera dans l'ap- pareil de forage 2, sa température reste encore au-dessus de ce point.. Dans ce but est disposé dans l'isolation thermique 24, en contact direct avec le réservoir à air comprimé. 22, un dispositif de chauffage sous forme de serpentin 26 pouvant être des résistances électriques ou des tubes par lesquels on fait passer par pompage un fluide coaloporteur. Grâce à cette disposition il est possible de faire fonctionner le marteau refouleur de terrain 2 sans risque de gel, quelle.que soit la température extérieure. le chauffage de l'air comprimé peut être accordé à la1 tempé- roture ambinnte. Le dispositif de chauffage 30 illustré à la fig. 2 se compose d'un serpentin en cuivre 32 muni d'un r.aoccord 34 -5- destiné à dtre fixé à un tuyau souple d'amenée d'air com.- primé fourni par le compresseur 6 et d'un raccord 36 des- tiné à Otre fixé à unm tuyau souple conduisant l'air com- primé à l'appareil de forage 2. Tie serpentin 32 est chauffé par un braleur à gaz 38 relié à une bouteille de gaz 31 par l'intermédiaire d'une conduite de gaz 39, d'une valve 40 et d'une conduite de brtleur 41. Cette valve à gaz 40 comporte un tiroir 44 (fig. 3 et 4) dans lequel est ménagé tun alésage 45 de petit dia- - mètre. Ce tiroir 44 est fixé à un piston 46 qui peut se déplacer dans un cylindre 47. Ce piston 46 est, par l'in- termédiaire d'nme conduite de bypass 42, relié à l'aorrivée d'air comprimé. D'autre part, ce piston est soumis à.. l'action d'un ressort de compression 48. Liorsqu'il n'y a pas de pression dans la conduite de bypass 42 le tiroir 44 occupe la position illustrée à la fig. 3, et le gaz. amené par la conduite de gaz 39 ne peut passer que par l'alésage 45 dans la conduite 41, de sorte que le braleur 38 ne reçoit qu'une très faible quantité de gaz et brle à puissance fortement réduite. Cette position du tiroir 44 se présente lorsque l'arrivée d'air comprimé à l'appareil 2 est interrompue, par- exemple lorsque l'on procède à l'ins- tallation d'un nouveau tronçon de tuyau souple d'amenée d'sir comprimé ou à la fixation à l'appareil 2 d'un tube que cet appareil entratne derrière lui pour le poser dans le sol. A la remise en marche de l'appareil de forage 2, l'air comprimé passant également par la conduite de bypass 42 arrive contre ln face du piston 46 opposée au ressort de compression 48 et refoule ce piston/va occuper la po- si-'ion illustrée à la fig.4, dans lequelle le tiroir 44 libère complètement la section libre de la valve à gaz 40. Un instrument indicateur de température 50 disposé à la sortie du dispositif de chauffage 30 permet de con- trôler le degré de chauffage de l'air comp.rimr0 Ce degré" - 6 - de chauffage est fonction de la température ambiante et - peut être réglé au moyen d'un robinet régulateur de débit de gaz 52 et d'un robinet régulateur de.débit d'air 54. La température que doit avoir l'air comprim6. peut ainsi être rgége sur des valeurs déternindes avec précision indiquées sur un abaque ou un tableau. -7- REVEVMD ICATIONS 1. ProcSd6 de commande d'appareils dont l'énergie mo- trice est pneumatique, notamment d'appareils de forage par percussion, ce procédé étDnt remarquable en ce qu'il con- siste à alimenter ces appareils en air comprimé chauffé. 2. Proc6dè selon la revendication 1, remarquable en ce que l'air comprimé est chauffé à au moins 20 00. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'il comporte un réservoir d'air comprimé muni d'une isolation thermique (24) et/ou un compresseur (18) muni d'une telle isolation. 4. Dispositif selon la revendication 3, remarquable en ce que le r6servoir d'air comprimé (22) comporte un dispositif de chauffage (26). 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'il - comporte un dispositif de chauffage d'air (30). 6. Dispositif selon la revendication 5, remarquable en ce qu'il comporte un serpentin de chauffage (32) chauf- fé par un brQleur à gaz (38) et muni d'un raccordement (34) relié au compresseur (6) et d'un raccordement a 1' appareil de forage (2). - 7. Dispositif selon la revendication 6, remarquable en ce que le breleur à gaz (58) est commandé par une valve (40) elle-ramie commandée par la pression de l'air comprimé. 8. Disp-ositif selon la revendication 7, remarquable en ce que la valve (40) est reliée à un piston sollicité d'un côté par de l'air comprimé et, de l'autre c3t6, par la pression d'un ressort (48). 9. Dispositif selon la revendication 8, remarquable en ce que la valve (40) comporte un tiroir (44) dans le- quel est ménagé un alésage (45) de petit diamètre.