Brevet FR2527129A1 — publié le 19831125

La présente invention se rapporte à un dispo- sitif de lubrification pour un fleuret queue de tige de forage ou perçage d'une perforatrice à percussion, ladite perforatrice comprenant: un corps, un manchon rotatif qui tourillonne dans le corps et présente un boîtier qui reçoit la queue de la tige de forage, une couronne dentée prévue dans le manchon et en prise, libre en coulissement axial, mais bloquée en rotation, avec une couronne dentée portée par la queue de la tige de forage, un dispositif de lubrification destiné à lubrifier les couronnes dentées, des moyens de rota- tion servant à entraîner le manchon en rotation au- tour de l'axe de la couronne dentée et des moyens de percussion destinés à appliquer des percussions axiales à la queue de la tige de forage. Le forage à percussion comprend, comme élé- ments essentiels, la rotation de la tige de forage pendant que la tige de forage est simultanément sou- mise à des percussions successives Le couple de rota- tion est transmis du manchon tournant à la queue de tige de forage qui est engagée dans l'extrémité avant de la machine de forage au moyen d'un accouplement à canne- lures qui permet un déplacement axial de la queue. L'accouplement à cannelures est composé d'une couronne dentée formée par des cannelures longitudinales ménagées dans la surface interne du manchon et par une couronne dentée formée par des cannelures longitudinales mé- nagées dans la surface externe de la queue, lesdites couronnes dentées étant en prise entre elles. La lubrification de l'accouplement à cannelures est actuellement assurée par un brouillard ou projec- tion d'huile (un mélange d'air et d'huile) qui est introduit dans la chambre de l'accouplement sous une pression d'air d'environ 1 à 5 bars On utilisait également jusqu'à présent des dispositifs de lubrifica- tion dans lesquels la chambre de l'accouplement est remplie d'huile sous basse pression, comme décrit dans-le brevet finlandais 58 816. Toutefois, dans la lubrification par brouillard d'huile, la quantité d'huile entraînée avec l'air sera trop faible pour assurer une lubrification suffisante Dans la lubrification à brouillard d'huile et à bain d'huile, l'huile ne pénètre pas entre les flancs travaillants des dents des couronnes dentées, en raison de la faible pression et de l'emplacement de l'huile La pression d'huile n'écarte pas les flancs travaillants des dents qui sont pressés l'un contre l'autre parce que la pression est égale en tous points de l'accouplement à cannelures Le résultat est que les dents s'usent rapidement. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de lubrification qui élimine les inconvé- nients mentionnés plus haut et qui permette une lubri- fication efficace des flancs travaillants des dents des couronnes dentées Ce but est atteint au moyen du dispositif de lubrification suivant l'invention qui est caractérisé en ce que ce dispositif introduit le lubri- fiant sous pression entre les flancs des dents des couronnes dentées qui sont pressés l'un contre l'autre deux à deux lorsque la queue de tige de forage est entraînée en rotation par le manchon rotatif - L'invention est basée sur le principe consis- tant à amener directement le lubrifiant aux flancs des dents qui transmettent le couple et qui glissent axialement les uns par rapport aux autres, sous une pression telle que le lubrifiant soit capable de péné- trer entre les flancs Lorsque la pression du lubri- fiant produit dans les flancs des dents une force supé- rieure à la force des dents, les flancs s'écartent l'un de l'autre, de sorte qu'il se forme un film lubri- fiant entre les flancs Le lubrifiant libéré est évacué de l'accouplement à cannelures au moyen d'air comprimé ou bien encore le lubrifiant s'écoule sous l'effet de sa propre pression De cette façon, le lubrifiant sera introduit entre les flancs de dents même lorsque ces flancs transmettent un couple, c'est- à-dire pendant l'exécution d'un forage au rocher. En conséquence, il se dégage moins de chaleur par frottement, les flancs ne grippent pas et l'usure est réduite. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en -regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'une perforatrice à percussion qui est équipée d'un dispositif de lubrification selon une forme de réalisation de l'invention et dans laquelle la rota- tion de la tige de forage se produit continuellement dans le même sens; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne Il-II de la figure l; la figure 3 est une coupe axiale agrandie de la queue de la tige de forage, prise selon la ligne III-III de la figure 2 la figure 4 est une vue encoupe axiale d'une perforatrice à percussion équipée d'un dispositif de lubrification selon une deuxième forme de réalisation de l'invention la figure 5 est une vue en coupe axiale d'une perforatriceà percussion qui est équipée-d'un dispositif de lubrification selon une troisième forme de réalisation de l'invention et dans laquelle la. rotation de la tige de forage se produit alternative- ment dans les deux sens; la figure 6 est-une coupe agrandie prise selon la ligne VI-VI de la figure'5 la figure 7 est une-vue agrandie d'une variante de construction d'un détail; et la figure 8 représente une deuxième variahte de construction du même détail. La perforatrice à-percussion représentée aux figures 1 à 3 des dessins comprend-un corps la, lb dans lequel tourillonne un manchon rotatif 2 qui est muni sur sa surface externe d'une denture 3 mise en prise avec des moyens de rotation 4 montés dans le corps Le manchon comprend un boîtier cylindri- que 5 qui reçoit la queue 7 en forme de tige d'une tige de forage 6 a, 6 b La queue est libre de coulisser axialement dans le bottier mais elle est empêchée de tourner par rapport au manchon au moyen d'un accou- plement à cannelures complémentaire qui sera expliqué avec plus'de détails dans la suite - La perforatrice comprend en outre un piston de percussion 9 qui est monté pour coulisser axialement dans le corps et qui est coaxial à la queue 7, de sorte que le piston de percussion est capable de frapper l'extrémité de la queue. L'accouplement à cannelures 8 comprend une couronne dentée 10 formée sur la surface interne du manchon et une couronne-dentée 11 formée sur la sur- face externe de la queue et en prise avec la couronne dentée 10 Lorsque le manchon est entraîné en rotation par les moyens de rotation dans le sens de la flèche A (figure 2), chaque dent 12 de la couronne dentée du manchon est pressée par son flanc 12 a contre le flanc 13 a de la dent 13 correspondante de la couronne dentée de l'emmanchement. Selon l'invention, un perçage 14 est pratiqué chaque dent du manchon tournant, ce perçage s'étendant à travers le manchon de la surface externe du man- chon, au flanc 12 a de la dent correspondante Au droit des perçages 14, il est prévu dans le corps 1 de la machine une gorge périphérique qui entoure le manchon et forme un canal de liaison 15 pour tous les perçages. Le corps est muni d'un perçage 16 qui relie la gorge de liaison à un raccord 17, lequel est relié par un tu- yau 18 à une pompe 19 qui aspire l'huile de lubrifi- cation dans un réservoir 20 Dans le corps est ménagé un deuxième perçage 21 qui relie une chambre avant 22, ménagée dans le corps pour recevoir la queue, à un raccord 23, lequel est fixé au corps et relié au ré- servoir d'huile 20 par un tuyau 24 à travers un filtre à huile 25 Pour empêcher l'huile de s'écouler directement entre le corps 1 et le manchon 2, des gar- nitures d'étanchéité 26 et 27 sont montées dans le corps de part et d'autre de la gorge de liaison 15 Pour empêcher l'huile de pénétrer dans le volume du piston de percussion 9 et également de sortir de la machine en passant entre la tige de forage et le corps, des garnitures d'étanchéité 28 et 29 sont montées respecti- vement dans le manchon et dans le corps. Lorsque la perforabice effectue un forage, la pompe 19 refoule l'huile dans le perçage 16, par l'intermédiaire du tuyau 18 et, de là, dans les per- çages 14 du manchon par l'intermédiaire de la gorge de liaison 15 De ces perçages, l'huile pénètre dans une rainure longitudinale 30 ménagée dans le flanc 13 a de chaque dent 13 de la couronne dentée de la queue (figure 3) De la gorge 30, l'huile s'écoule-à l'exté- rieur entre les flancs 12 a et 13 a des dents 12 et 13 lorsque la pression de l'huile s'élève à un niveau su- périeur à la force qui produit un mouvement de rotation et qui applique les flancsl'un contre l'autre L'huile -35 s'écoule par les intervalles formés entre les dents de la queue et les dents du manchon pour pénétrer dans la chambre avant 22 d'on elle s'écoule, sous l'effet de la pression, à travers le perçage 21 et le tuyau 24, vers-le filtre 25 et, de là, vers le réservoir d'huile 20. Dans la perforatrice à percussion représentée sur la figure 4, le dispositif de lubrification ne diffère du dispositif décrit plus haut que par le fait que l'huile est évacuée de la machine au moyen d'air comprimé Dans le corps 1, est pratiqué un per- çage 31 qui est relié à un raccord 32 fixé au corps, qui mène à une gorge 33 ménagée dans l'espace de percussion du piston de percussion 9 Le raccord est relié par un tuyau 34 à une source d'air comprimé (non représentée) Dans ce cas, il n'est pas prévu de garniture d'étanchéité entre le manchon et la queue de la tige de forage Le tuyau 24 communiquant avec la chambre avant 22 est relié au filtre 25 à travers un refroidisseur d'huile 35 et, de là, à un séparateur air/ huile 36. L'air comprimé qui pénètre par le perçage 31 s'écoule pa'r les intervalles formés entre le manchon et la queue pour pénétrer dans la chambre avant 22 et il en évacue l'huile en excès en l'entraînant. Un réservoir d'huile peut être prévu entre le séparateur 36 et la pompe 19 pour emmagasiner une plus grande quantité d'huile. Si on utilise de l'air comprimé pour éliminer, par exemple, les déblais de forage du trou de forage, air qui est introduit dans le trou de forage en passant le long d'un canal ménagé dans la tige de forage, l'air comprimé nécessaire pour éliminer l'huile peut être pris, à travers un perçage, sur un réseau de canaux d'alimentation reliés audit canal, auquel cas il n'est pas nécessaire de prévoir de moyens séparés 31 à 34 d'alimentation en air comprimé pour éliminer l'huile. La perforatrice à percussion représentée aux figures 5 et 6 est d'un type dans lequel le sens de rotation du manchon tournant s'inverse continuellement pendant le forage Dans ce cas, les deux flancs 12 a et 12 b et 13 a et 13 b respectivement de chaque dent de chacune des deux couronnes dentées 10 et 11 consti- tuant l'accouplement à cannelures (voir figure 6) se comportent comme des flancs de transmission du couple qui exigent une lubrification Pour assurer la- lubrification, le réseau de canaux d'alimentation en huile 14 à 17 destiné à lubrifier les flancs 12 a des dents du manchon est complété par un réseau ana- logue séparé de canaux d'alimentation en huile 14-' à 17 ' prévu pour les autres flancs 12 b des dents du man- chon Les réseaux de canaux d'alimentation en huile sont placés à une certaine distance l'un de l'autre dans la direction axiale de l'emmanchement et sont isolés l'un de l'autre au moyen d'une garniture d'é- tanchéité 26 montée dans le corps Un raccord 17 ' est relié à la pompe 19 par l'intermédiaire d'un distributeur à trois voies qui est monté dans le tuyau 18 et qui reçoit sa commande 38 des moyens de rotation 4 de sorte que lorsqu'on fait tourner les moyens de rotation 4 dans les sens A et B différents, le distri- buteur 37, en travaillant en séquence, ferme la commu- nication entre la pompe et l'un des raccords et ouvre la communication entre la pompe et le raccord du réseau de canaux d'arrivée d'huile qui, dans chaque cas parti- culier, mène aux flancs 12 a ou 12 b de transmission du - couple Dans ce cas, une gorge longitudinale 30 ' (figure 6) est également pratiquée dans l'autre flanc 13 b des dents 13 de la queue. Les figures 7 et 8 montrent deux variantes de formation de la gorge de liaison 15 Sur la figure 7, la gorge de liaison 15 " est simplement formée par une gorge annulaire Pratiquée dans le manchon 2 Sur la figure 8, les gorges annulaires qui, ensemble, constituent un canal de liaison 151 '', sont pratiquées à la fois dans le corps 16 et dans le manchon 2 Dans les deux cas, les garnitures d'étanchéité sont montées dans le corps lb parce que, en raison de son épaisseur, le corps offre habituellement plus de place que le man- chon pour loger les garnitures d'étanchéité En variante, la garniture d'étanchéité peut naturellement être également montée dans le manchon. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. REVENDICATIONS 1 Dispositif de lubrification pour une queue de tige de forage d'une perforatrice à percussion, cette perforatrice comprenant un corps (la, lb) , \ un manchon rotatif ( 2) qui tourillonne dans le corps et présente un bo Xtier ( 5) destiné à recevoir la queue ( 7) d'une tige de forage ( 6 a, 6 b); une couronne den- tée ( 10) prévue dans le manchon et en prise, libre en coulissement axial et bloquée en rotation, avec une couronne dentée ( 11) portée par la queue de la tige de forage, un dispositif de lubrification ( 14 à 17, 21 à 23) destiné à lubrifier lesdites couronnes dentées ( 10, 11), des moyens de rotation ( 4) servant à entraîner le manchon en rotation autour de l'axe de la couronne dentée ( 10) et des moyens de percussion ( 9) destinés à appliquer des percussions axiales à la queue de tige de forage, ce dispositif étant caractérisé en ce que le dispositif de lubrification ( 14 à 17, 21 à 23) amène le lubrifiant sous pression entre les flancs ( 12 a, 13 a ou 12 a, 13 a et 12 b, 13 b) des dents ( 12, 13) desdites couronnes dentées ( 11) qui sont pressées les unes contre les autres, deux à deux, lorsque la queue ( 7) de la tige de forage ( 6 a, 6 b) est entraîné en rotation par ledit manchon ( 2). 2 Dispositif de lubrification selon la revendication 1, d'une perforatrice à percussion dans laquelle les moyens de rotation ( 4) font tourner le man- chon ( 2) dans un seul sens (A), caractérisé en ce qu'il comprend un réseau de canaux d'alimentation en huile ( 14, 17) qui peut être relié à une source de lubri- fiant ( 20; 36) et qui se termine dans le flanc ( 12 a) de chaque dent ( 12) de la couronne dentée ( 10) qui est situé en avant dans le sens de la rotation (A) du manchon. 3 Dispositif de lubrification selon la revendication 1, pour une perforatrice à percussion dans laquelle les moyens de rotation ( 4) peuvent faire tourner le manchon au choix dans deux sens opposés, (A, B), caractérisé en ce qu'il comprend deux réseaux de canaux d'alimentation séparés ( 14 à 17 et 14 ' à 17 ') qui peuvent être reliés alternativement à une source de lubrifiant ( 20; 36) et dont l'un ( 14 à 17) se termine dans les flancs ( 12 a) situés sur le même côté (A) des dents ( 12) de la couronne den- tée ( 10) du manchon ( 2) et dont l'autre ( 14 ' à 17 ') se termine dans les flancs ( 12 b) placés sur le côté opposé (B) des dents ( 12) de la couronne dentée ( 10) du manchon. 4 Dispositif de lubrification selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le réseau de canaux d'alimentation ( 14 à 17 ou 14 ' à 17 ' respectivement) comprend pour chaque dent ( 12) de la couronne dentée ( 10) du manchon ( 2) un perçage ( 14 ou 14 ' respectivement) qui s'étend de la périphérie extérieure du manchon jusqu'au flanc ( 12 a ou 12 b respectivement) de la dent à travers le manchon, et un canal de liaison ( 15 ou 15 ' respectivement) qui relie les extrémités des perçages dirigés vers ladite périphérie extérieure à un perçage d'entrée ( 16 ou 16 ' respectivement) prévu dans le corps (lb) et qui peut être relié à la source de lubrifiant ( 20; 36). Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal de liaison ( 15 ou 15 ' respectivement) est une gorge annulaire ménagée dans le corps (lb) et qui s'ouvre vers le manchon ( 2). 6 Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal de liaison ( 15 ") est une gorge annulaire ménagée dans le manchon ( 2) et qui s'ouvre vers le corps (lb). 7 Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal de liaison ( 15 ") est formé par des gorges annulaires ménagées dans le-corps (lb) et dans le manchon ( 2). 8 - Dispositif de lubrification selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les perçages d'entrée ( 16, 16 ') des deux réseaux de canaux d'alimentation ( 14 à 17, 14 ' à 17 ') peuvent être reliés à la source de lubrifiant ( 20; 36) à travers un distributeur ( 37) qui est actionné par les moyens de rotation ( 4) et qui relie successivement les réseaux de canaux d'alimentation à la source de lubrification, en séquence, selon le sens de rotation (A, B) du manchon ( 2). 9 Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le flanc ( 13 a) ou les flancs ( 13 a et I 3 b) de chaque dent ( 13) de la couronne dentée ( 11) de la queue ( 7) de la tige de forage ( 6 a, 6 b) est ou sont muni(s) d'une gorge longi- tudinale ( 30 ou 30 ' respectivement) qui, lorsque le flanc est pressé contre le flanc ( 12 a ou 12 b respec- tivement) d'une dent ( 12) de la couronne dentée ( 10) du manchon ( 2) est en communication avec ledit per- gage ( 14 ou 14 ' respectivement) ménagé dans le manchon.