Brevet FR2508370A1 — publié le 19821231

-1 La présente invention concerne un marteau perforateur com- portant un carter et un porte-outil déplaçable par translation axiale par rapport au carter et s'appuyant, lors du forage à rota- tion, axialement contre le carter. Des marteaux perforateurs appartenant notamment aux classes de puissances inférieures et moyennes sont agencés dans la plupart des cas pour remplir, en plus de la fonction de forage à percussion, également une simple fonction de forage à rotation Les critères essentiels pour obtenir un fonctionnement optimal sont cependant différents pour ces deux modes de fonctionnement. Alors que, dans le cas du forage à percussion, ce sont essentiellement la puissance de forage, et par conséquent la trans- mission avec aussi peu de pertes que possible de l'énergie de per- cussion à l'outil qui sont essentiels, on attache de l'importance, pour le forage à rotation, par exemple en vue d'un forage en un point précis, essentiellement au fait que l'outil de forage doit tourner rond Pour éviter, lors du forage à percussion, des pertes d'énergie de percussion sous l'action de parties devant être acâé- lérées additionnellement, il est classique que la bouterolle de percussion présente un jeu axial par rapport au porte-outil En ou- tre, la bouterolle supportant le porte-outil est mobile axialement par rapport au carter Cette possibilité de mouvement axial de la bouterolle de percussion par rapport au carter et du porte-outil par rapport à la bouterolle de percussion nécessite cependant également qu'il existe un jeu radial entre les parties correspondantes Sous l'effet de l'usure, ce jeu radial est augmenté au cours du temps Du fait de ce jeu radial, -il peut se produire une mise en biais, d'une part, de la bouterolle de percussion par rapport au carter et, d'autre part, du porte-outil par rapport à la bouterolle de percus- sion Le décalage angulaire en résultant peut atteindre plusieurs millimètres jusqu'à la pointe du foret Il n'est par conséquent pratiquement pas possible d'effectuer un travail précis de forage à rotation avec les appareils connus. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispo- sitif qui permette un travail optimal aussi bien dans le cas du forage à percussion que dans le cas du forage à rotation. Conformément à la présente invention, ce but est atteint par le fait que le porte-outil et le carter comportent des moyens de centrage qui s'interpénètrent lors d'un appui axial du porte-outil sur le carter. -2- Du fait que le porte-outil ne s'appuie axialement contre le carter que lors du forage à rotation, les moyens de centrage s'interpénètrent également seulement pendant le forage à rotation. Ainsi, pendant le forage à percussion, il ne se produit aucune usure des moyens de centrage Du fait du centrage direct du porte-outil sur le carter, on compense simultanément un jeu radial entre le carter et la bouterolle de percussion et, également, entre la bouterolle de percussion et le porte-outil. Pour des raisons de construction, il est avantageux d'a- gencer les moyens de centrage sous la forme d'un appendice de centrage disposé sur le porte-outil et d'un trou de centrage ménagé dans le carter Une telle solution ne nécessite aucune dépense par- ticulière car le carter comporte obligatoirement un trou de passage de la bouterolle de percussion et, en conséquence, on doit prévoir sur le porteoutil simplement un appendice de centrage proportionné à son diamètre. Aussi bien l'appendice de centrage que le trou de centrage peuvent en principe avoir un profil cylindrique A cet égard, du fait que, par exemple pour des raisons d'usure, il peut se produire à nouveau un jeu radial, il est avantageux de donner à l'appendice de centrage et au trou de centrage un profil conique diminuant de sec- tion dans un sens opposé à la direction de forage Un tel agencement agit comme un siège conique à effet d'auto-centrage Ainsi lors de la mise en position du marteau perforateur le jeu radial est automa- tiquement supprimé. Du fait de l'appui du porte-outil contre le carter, il se produit, lors du forage à rotation, un mouvement relatif entre le porte-outil et le carter Pour éviter autant qu'il est possible l'apparition-d'usure, on agence avantageusement le moyen de centrage sous la forme d'un palier à glissement A cet effet, par exemple, on fait en sorte que la combinaison choisie pour les matériaux des deux parties glissant l'une sur l'autre possède un fort coefficient de frottement A cet égard, il est approprié d'utiliser par exemple de la fonte grise, du bronze, ou également certaines matières plas- tiques, comme par exemple du polytétrafluoréthylène (Teflon) Le frottement peut en outre être réduit par des lubrifiants comme de la graisse ou de l'huile. Lors du forage à rotation, il peut se produire des forces axiales importantes Pour maintenir aussi faibles que possible les pertes par frottement engendrées par ces forces axiales, il est -3- avantageux d'agencer le moyen de centrage sous la forme d'un palier à roulement On peut, à cet effet, utiliser par exemple des roule- ments à rouleaux coniques, qui permettent d'absorber aussi bien des forces axiales que des forces radiales. Pour que le porte-outil s'appuie contre le carter dans n'importe quelle position du marteau perforateur, il est avantageux de prévoir des moyens de serrage qui bloquent le porte-outil contre le carter lors du forage à rotation Grâce à ces moyens de serrage, on supprime un éventuel jeu axial. Pour passer du mode de forage à percussion au mode de forage à rotation, et inversement, il est avantageux d'agencer les moyens de serrage sous la forme de cames et de pistes correspon- dantes La piste de came peut par exemple être agencée sous la forme d'un filet à pente raide Pour faciliter l'actionnement, on peut prévoir additionnellement des éléments élastiques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: - La figure 1 représente une partie d'un marteau perforateur conforme à l'invention dans la position correspondant au forage à percussion; La figure 2 montre le marteau perforateur de la figure 1 dans la position correspondant au forage à rotation. Le marteau perforateur représenté sur les figures 1 et 2 comporte un carter désigné dans son ensemble par 1 Ce carter 1 se compose essentiellement d'un tube de guidage la et d'un manchon d'actionnement lb mobile axialement par rapport à celui-ci Pour le blocage du manchon d'actionnement lb avec le tube de guidage la dans une position déterminée, il est prévu sur le tube de guidage la une came lc et sur le manchon d'actionnement lb une piste de came ld Le manchon d'actionnement lb et le tube de guidage la sont bloqués l'un par rapport à l'autre à l'aide d'un ressort 2 Un palier 3 est disposé dans le tube de guidage la et il sert à soute- nir un coussinet désigné dans son ensemble par 4 Le palier 3 est fixé dans le tube de guidage la par une bague d'arrêt 5 et il est protégé par une bague d'étanchéité 6 contre la pénétration de crasse. Dans le coussinet 4 est guidée axialement une bouterolle de per- cussion désignée dans son ensemble par 7 Pour permettre une mobilité axiale de la bouterolle de percussion 7, celle-ci présente un jeu -4radial par rapport au coussinet 4 Des éléments d'entraînement 8 montés dans les fenêtres 4 a du coussinet 4 et dans des évidements 7 a de la bouterolle 7, servent à transmettre le couple à la boute- rolle 7 ainsi qu'à limiter la mobilité axiale de la bouterolle 7 par rapport au coussinet 4 Dans la zone arrière, le coussinet 4 est relié à un cylindre 9. A l'extrémité avant de la bouterolle 7, il est prévu un porte-outil désigné dans son ensemble par 10 Le porte-outil 10 comporte un manchon récepteur désigné dans son ensemble par il et qui est relié à la bouterolle de percussion 7 par des éléments d'arrêt 12 Les éléments d'arrêt 12 sont maintenus radialement par une bague de retenue 14 Le manchon récepteur 11 contient en outre des éléments de verrouillage 13 L'extrémité arrière du manchon ré- cepteur 11 est agencée sous forme d'un appendice de centrage lia. L'appendice de centrage lla est pourvu, dans sa zone arrière, d'un rétrécissement de profil conique orienté en sens inverse à la direc- tion de forage Sur le manchon d'actionnement lb du carter 1, il est prévu un trou de centrage le correspondant à l'appendice de centrage lia Dans la zone médiane, le manchon récepteur 11 est entouré par un manchon 15 formant poignée et pouvant coulisser axialement Lors d'un mouvement de recul de la poignée 15 en opposition à la force d'un ressort de pression 16, les éléments de verrouillage 13 peuvent être sortis radialement Un embout 17 est vissé sur le manchon ré- cepteur 11 Un outil, désigné dans son ensemble par 20, est engagé par son extrémité arrière d'emmanchement 20 a dans le porte-outil 10. Les éléments de verrouillage 13 s'accrochent alors dans des évide- ments 20 d prévus dans l'extrémité d'emmanchement 20 a de l'outil 20. Dans la position représentée sur la figure 1, correspon- dant au forage à percussion, la bouterolle de percussion 7 et le porteoutil 10 relié à celle-ci peuvent exécuter un mouvement limité de translation par rapport au carter 1 Du fait du jeu radial de la bouterolle 7 par rapport au coussinet 4 et, également, du fait du jeu radial existant obligatoirement entre la bouterolle 7 et le manchon récepteur 11, l'outil 20 peut présenter un décalage radial par rapport à l'axe de forage Cependant ce jeu n'a aucun effet perturbateur lors du forage à percussion. Dans la position représentée sur la figure 2, et corres- pondant au forage à rotation, le manchon d'actionnement lb est déverrouillé par rapport au tube de guidage la et il est poussé par le ressort 2 jusque contre le porte-outil 10 L'appendice de centra- ge lia s'engage alors dans 1 e trou de centrage le Le porte-outil est ainsi centré directement sur le carter 1 Sous l'action du ressort 2, le porte-outil 10 est bloqué axialement par rapport au carter 1 La came lc et la piste de came id entrent alors à nouveau en prise et elles empêchent un mouvement de recul du manchon d'ac- tionnement lb lors de la mise en position de l'appareil Pour rédui- re le frottement, on peut agencer le trou de centrage le sous la forme d'un palier à glissement ou à roulement A la place du ressort 2, la fixation axiale peut également être assurée par un profil correspondant de la piste de came id. -6- REVENDICATIONS 1 Marteau perforateur comportant un carter un porte- outil déplaçable par translation axiale par rapport au carter et s'appuyant, lors du forage à rotation, axialement contre le carter, caractérisé par le fait que le porte-outil ( 10) et le carter ( 1) comportent des moyens de centrage qui s'interpénètrent lors d'un appui axial du porte-outil ( 10) contre le carter ( 1). 2 Marteau perforateur selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les moyens de centrage sont agencés sous la -10 forme d'un appendice de centrage (lia) disposé sur le porte-outil ( 10) et d'un trou de centrage (le) ménagé dans le carter. 3 Marteau perforateur selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que l'appendice de centrage (lia) et le trou de centrage (le) présentent un profil conique diminuant de section dans un sens opposé à la direction de forage. 4 Marteau perforateur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de centrage sont agencés sous la forme d'un palier à glissement. Marteau perforateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de centrage sont agencés sous la forme d'un palier à roulement. 6 Marteau perforateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de fixation assurant le blocage du porte-outil ( 10) par rapport au carter ( 1) lors du forage à rotation. 7 Marteau perforateur selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que les moyens de fixation sont agencés sous la forme d'une came (lc) et d'une piste de came (ld).