Brevet FR2528490A1 — publié le 19831216

Appareil de manutention d'éléments de trains de foraae La présente invention concerne un appareil de manu- tention d'éléments de trains de forage, en particulier pour une installation de forage montée sur un véhicule à chenilles Le train de forage dont il est question ici comprend un tête de forage, une conduite de forage et analogue, la série d'éléments de train de forage inter- connectés constituant précisément ledit train de forage. Il a toujours été nécessaire de monter successive- ment une suite de tiges de forage ou de tiges de prolon- gement dans une installation de forage montée sur un véhicule à chenilles, ceci au fur et à mesure de la pro- gression des opérations de forage Par conséquent, à proximité de l'organe de guidage d'une installation de forage montée sur un tel véhicule est installé un appa- reil de manutention de tiges de forage,qui prélève suc- cessivement les tiges dans son magasin pour les amener au train de forage, et, lorsque l'opération de forage est terminée, pour faire retourner dans le magasin les tiges de forage extraites dudit train En outre, dans un tel appareil de manutention de tiges de forage, on a utilisé jusqu'à présent un procédé d'amenée de tiges de forage préalablement disposées dans un magasin vers un appareil de manutenttion des tiges au moyen d'un bras tournant Cependant, ce procédé s'est avéré désavanta- geux du fait de la construction particulière du magasin et du fait que l'agencement du bras tournant est compli- qué, leur poids étant en outre important; en outre, du fait que le magasin dépasse considérablement vers l'ex- térieur 1 'organe de guidage, celui-ci doit lui-même être conçu de grandes dimensions et avoir une structure ro- buste. Le but de la présente invention est donc de fournir un appareil de manutention d'éléments de train de forage qui soit compact, mais qui puisse cependant manipuler lesdits éléments de façon efficace et mieux que par le passé. Un autre but de la présente invention est de four- nir un appareil de manutention d'éléments de train de- forage monté sur un véhicule à chenilles, et dans lequel lesdits éléments soient soigneusement disposés autour d'un organe de guidage et puissent être transférés vers une position de connexion ou de déconnexion par une mise en rotation des éléments autour de cet organe de guidage. Selon un premier aspect de l'invention, un tel ap- pareil, destiné à équiper une foreuse et à transporter des éléments de train de forage entre un magasin conte- nant de tels éléments et un train de forage, ainsi qu'à connecter lesdits éléments audit train ou à les en dé- connecter, est conformément à l'invention caractérisé en ce qu'il comporte un organe de guidage allongé; une tête de forage coulissante montée sur ledit organe de guidage, de sorte à pouvoir se déplacer le long de celui ci dans un sens ou dans l'autre; plusieurs éléments de train de forage destinés à l'élaboration d'un train de forage; un manchon monté de façon pivotante sur ledit organe de guidage; un magasin destiné au stockage des- dits éléments de train de forage, ce magasin étant assu- jetti fixement audit manchon et comportant plusieurs trous de support pour la réception desdits éléments; plusieurs butées, montées chacune sur ledit manchon en une position diamétralement opposée audits trous de sup- port correspondants par rapport à un centre de rotation du manchon; et des moyens propres à entraîner en rota- tion ledit manchon autour de l'organe de guidage, chaque centre des trous de support et la projection d'un centre dudit train de forage se trouvant sur un cercle commun dont le centre coïncide avec le centre de rotation dudit manchon. Des moyens comprenant plusieurs vérins sont enoutre montés sur le magasin, chacun faisant face à l'un des trous de support correspondants, ceci pour supporter et retenir les éléments du train de forage, tels que les tiges ou conduites de forage, à l'intérieur desdits trous de support En outre, des moyens de blocage com- prenant également un vérin sont montés sur l'organe de guidage pour coopérer-avec les butées et verrouiller le magasin dans une position prédéterminée, permettant ain- si une connexion ou une déconnexion s'effectuant entre le magasin et le train de forage. Dans un mode de réalisation préféré, il est prévu deux magasins le long de l'organe de guidage allongé, ceci pour supporter les extrémités supérieures et infé- rieures desdits éléments du train de forage. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en élévation de profil d'un véhicule à chenilles portant une installation de forage équipée d'un appareil de manutention d'éléments de train de forage conforme à la pré- sente invention; la figure 2 est une vue en élévation d'un organe de guidage sur lequel est montée de façon coulissanteune tête de forage; la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'organe de guidage, la tête de forage étant représentée seulement en trait mixte spectral; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du magasin supérieur et du magasin inférieur, les moitiés de droite étant représentées décalées de 90 parrapport à leur position réelle; la figure 5 est une vue en coupe transversale du magasin supérieur selon la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe transversale du magasin inférieur selon la ligne VI-VI de la figure 4; la figure 7 est une vue en coupe transversale dé- veloppée des butées, montrant la coopération d'une de i 528490 ces butées avec les moyens de blocage; la figure 8 est une vue en plan d'un organe de retenue de l'extrémité supérieure d'une tige de forage; la figure 9 est une vue correspondante en éléva- tion de profil; la figure 10 est une vue en élévation de face correspondante; et la figure 11 est une vue en élévation de profil de la tête de forage,avec coupe partielle pour montrer clairement comment une tige de forage peut être connec- tée avec cette tête. Dans le dessin, la référence 1 désigne un châssis de véhicule à chenilles autopropulsé grâce à des trains de roulement 3 portant des-chenilles 2 Ce véhicule est pourvu à sa partie avant d'un bras articulé 5 qui peut se déplacer librement vers le haut ou vers le bas sous l'action d'un vérin de manoeuvre 4 Un organe de guidage 7 est monté de façon pivotante à l'extrémité libre du bras articulé 5 et peut lui également se déplacer libre- ment vers le haut ou vers le bas sous l'action d'un vé- rin 6 de commande de l'organe de guidage. Un curseur ou tête de forage coulissante 8 est mon- té sur l'organe de guidage 7 de manière telle qu'il puisse coulisser librement en direction longitudinale, et un premier et un second magasins, respectivement M et M 2, sont montés de chaque côté, en direction longitudi- nale, l'ensemble constituant ainsi un appareil de manu- tention de tiges de forage. Comme cela a été représenté aux figures 2 et 3, l'organe de guidage 7 comporte une paire de cadres 7 a en forme de U, espacés l'un de l'autre et interconnectés par une traverse (non représentée), un rail de guidage 9 s'étendant le long de chacun de ces cadres 7 a Chacun des rails de guidage 9 porte un coulisseau 10 monté fixement sur le fond de la tête 8 Reliée par ses deux extrémités à la tête de forage 8, une chaine à rouleaux 13 s'étend autour de deux pignons à chaîne 11 et 12 por- tés respectivement aux extrémités supérieure et infé- rieure de l'organe de guidage 7, de sorte que la tête 8 puisse être déplacée librement le long de-cet organe de guidage sur les rails 9, du fait du déplacement de la chatne 13. Le premier magasin M est constitué comme suit Un organe de guidage 20 est monté sur la paire de cadres 7 a, une plaque de guidage circulaire 21étant en outre montée sur cet organe de guidage 20 en étant concentrique au centre ou axe 7 ' de l'organe de guidage 7,, cette plaque de guidage 21 comportant un manchon 22 monté de façonrotative par l'intermédiaire de coussinets 23 Le manchon 22 est maintenu par des ailes de retenue 25 desti- nées àl'empêcher de quitter son emplacement. Un organe de retenueen arc de cercle 26 ainsi qu'une couronne dentée également en arc de cercle 70 sont montés de façon fixe sur le manchon 22, en étant - espacés l'un de l'autre dans la direction de la circon- férence L'organe de retenue 26 comporte des premier, second, troisième et quatrième trous de support 271,272, 273 et 274 prévus à espaces égaux en direction de la circonférence, et qui sont localisés le long d'un cercle géométrique X dont le centre coïncide avec le centre 7 ' de l'organe de guidage 7 Le cercle géométrique X a un rayon qui est égal à la distance entre le centre 7 ' de l'organe de guidage 7 et le centre d'une tige 8 a de la tête de forage 8 La tige 8 a est destinée à être connec- tée au train de tiges de forage En outre, les premier et quatrième trous de support 271 et 274 sont reliés par une cannelure ouverte 28 Chacun des trous de support 271 à 274 a un diamètre qui est légèrement supérieur à celui du manchon 52 d'une tige de forage 50, et la can- nelure ouverte 28 est plus étroite que le manchon 52 et plus large que le corps 51 de la tige En face des trous de support 271,272, 273 et 274 sont prévus des premier, second, troisième et quatrième vérins de blocage 291, 29 293 et 294 qui servent à maintenir les tiges de fo- rage 501,502 ' 503 et 503 qui sont insérées chacune dans les trous de support 271,272/273 ét 274 respectivement. Un pignon 32,porté par l'arbre rotatif 31 d'un mo- teur 30 monté fixement sur l'organe de guidage 20,est en prise avec la couronne dentée 70 Celle-ci comporte des- première,seconde,troisième et quatrième butées 33133 333 et 334 montées fixement sur elle en des emplacements diamétralement opposés à ceux desdits premier, second, troisième et quatrième trous de support 271, 272/273 et 274/ ceci par rapport au centre 7 ' de l'organe de gui- dage 7, ainsi qu'une butée d'indexation de position ini- tiale 34, également montée fixement sur la couronne en un emplacement diamétralement opposé au centre de la tête 8, ceci également par rapport au centre 7 ' de l'or- gane de guidage 7 L'organe de guidage 20 comporte un vérin de positionnement 35 monté fixement sur lui enface- de ladite butée d'indexation de position initiale 34. Le vérin 35 permet à une barre de blocage 36 de s'enga- ger ou de se dégager librement de gorges de blocage 37 des butées 331 '332 333 et 334 (voir figures 4 et 7). La référence 40 désigne un organe de retenue monté fixement sur l'organe de guidage 7 et qui sert à posi- tionner la tige deforage 50 longitudinalement Cet or- gane de retenue 40 comprend une bride 41 pourvue d'une plaque 42 montéefixement sur elle, une extrémité 42 a de la plaque 42 étant courbée comme représenté, de sorte que, même lorsque la tige de forage 50 est légèrement décalée vers le haut par rapport à sa position normale, cette partie pliée 42 a puisse effectuer la correction de position nécessaire. Du fait que la constitution du second magasin M 2 est semblable à celle du premier magasin M 1, il est inu- tile d'en répéter la description détaillée Cependant, le second magasin M 2 ne comporte pas de vérin de blocage c.528490 29, et les trous de support 27 ' de l'organe de retenue 26 ' ont des dimensions qui permettent à une partie file- tée 53 de la tige de forage 50 d'y être insérée et main- tenue. En outre, un organe de retenue détiges 55 est mon- té sur l'organe de guidage 7 Les organes de retenue 26 et 26 ' des premier et second magasins M 1 et M 2 sont re- liés au moyen d'une barre de connexion 60. On va maintenant décrire le fonctionnement d'un appareil de manutention de tiges de forage conforme à l'invention. La tête 8 se déplace vers le haut, de sorte que la tige ia arrive au-dessus du premier magasin M 1. Dans ces conditions, les barres de blocage 36 et 36 ' sont extraites des gorges de blocage 37 et 37 ' des bu- tées d'indexation de la position initiale 34 et 34 ' au moyen des vérins de positionnement 35 et 35 ', et les mo- teurs 30 et 30 ' sont entraînés pour faire tourner les manchons 22 et 22 ' dans le sens anti-horaire, par l'in- termédiaire des pignons * 32 et 32 ' et des couronnes den- tées 70 et 70 ' Il en résulte que les organes de retenue 26 et 26 ' sont entraînés en rotation et déplacés de telle sorte que la première tige de forage 50 puisse être ame- née en face de la tige 8 _ et être alignée avec elle. Ensuite, les barres de blocage 36 et 36 ' coopèrent avec les gorges de blocage 37 et 37 ' des premières bu- tées 33 et 331 ' au moyen des vérins de positionnement et 35 ', de sorte à aligner l'axe de la première tige de forage 50 et la tige 8 a. Après cela, la tête 8 est déplacée vers le bas, et la partie filetée de la tige 8 a est vissée dans le trou taraudé 54 du manchon 52 de la première tige de forage , ensuite de quoi le premier vérin de blocage 291 se rétracte pour libérer cette première tige de forage 50. Ensuite,'la tête 8 se déplace vers le haut, de sorte que le manchon 52 de ladite première tige de forage 50 puisse a 528490 être extrait vers le haut du premier trou de support 27 k, pour amener ainsi le corps 51 de la tige dans ce premier trou de support 27 î. Dans ces conditions, les manchons 22 et 22 ' sont pivotés dans le sens horaire,de sorte à entraîner en ro- tation les organes de retenue 26 et 26 ' dans le sens ho- raire, ce qui fait retourner ces organes dans leur posi- tion initiale, en laissant la première tige de forage 50 dans la position qu'elle occupe. Par lasuite, les barres de blocage 36 et 36 ' s'en- gagent dans les gorges de blocage 37 et 37 ' des butées d'indexation de position initiale 34 et 34 ' au moyen des vérins de positionnement 35 et 35 ', ceci pour maintenir fixement les organes de retenue 26 et 26 ' dans leur po- sition appropriée prédéterminée. Ensuite, la tête 8 est déplacée vers le bas pour permettre àlapremière tige de forage 50 d'être vissée et reliée au trou taraudé 54 du manchon de la tige de fo- rage précédente. Ainsi, les tiges de forage peuvent être connectées commodément à la suite les unes des autres seulement par actionnement des vérins de positionnement 35 et 35 ', des moteurs 30 et 30 ' et des vérins de blocage 29. Comme cela a été indiqué plus haut, selon la pré- sente invention, les magasinsretenant les tiges de forage ne font pas saillie de façon importante par rapport à l'organe de guidage, et le dispositif lui-même est simple et peu encombrant, ce qui permet de réduire les dimen- sions et le poids de l'organe de guidage lui-même. De plus, les centres des trous de support 27 et 27 ' peuvent être alignés précisément avec le train de forage au moyen des butées de positionnement 33,33 ' et des or- ganes de positionnement 36,36 ', et il devient donc pos- sible d'effectuer la manipulation des tiges de forage dans un temps très court, ce qui permet d'augmenter considérablement 1 'efficacité opérationnelle de 1 'installation. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. ç 528490 REVENDICATIONS 1 Appareil pour installation de forage,destiné à déplacer des éléments de train de forage entre unmagasin de tels éléments et un train de forage,et à connecter lesdits éléments audit train ouà leseni déconnecter,carac- térisé en ce qu'il comporte: un organe de guidage al- longé ( 7); une tête de forage coulissante ( 8) montée sur ledit organe de guidage ( 7), de sorte à pouvoir se déplacer le long de celui-ci dans unsens oudans l'autre plusieurs éléments de train de forage destines à l"éla- boration d'un train de forage; un manchon ( 22) monté de façon pivotante sur ledit organe de guidage ( 7); un ma- gasin (M 1) destiné au stockage desdits éléments de train de forage, ce magasin étant assujetti fixement audit manchon et comportant plusieurs trous de support ( 27) pour la réception desdits éléments; plusieurs butées ( 33), montées chacune sur ledit manchon ( 22) enume posi- tion diamétralement opposée auxdits trous de support correspondants ( 27) par rapport à un centre de rotation ( 7 ') du manchon ( 22); et des moyens ( 30,31 32 70) pro- pres à entraîner en rotation ledit manchon ( 22) autour de l'organe de guidage ( 7), chaque centre des trous de support ( 27) et la projection d'un centre dludit train de forage se trouvant sur un cercle commun dont le centre coïncide avec le centre de rotation ( 7 ') dudit manchon. 2 Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre plusieurs premiers vérins dont 'chacun est monté sur ledit magasin à l'opposé des trous de support correspondants, de sorte à supporter lesdits éléments à l'intérieur desdits trous de support. et des moyens de blocage comprenant un second vérin des- tiné à manoeuvrer lesdites butées et à bloqaer ledit ma- gasin (M 1) dans une position prédéterminée. 3 Appareil selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que lesdits moyens propres à entraîner en ro- tation ledit manchon comprennent un moteur ( 30) monté X528490 il sur ledit organe de guidage, un pignon ( 32) relié audit goteur, et une couronne dentée ( 70) assujettie fixement audit manchon ( 22) et adaptée à venir en prise avec le pignon ( 32). 4 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une butée supplémentaire ( 34) montée sur ledit manchon ( 22) en une position diamétralement opposée au train de forage, par rapport au centre de rotation ( 7 ') du manchon. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: un second manchon ( 22 ') monté de façon pivotante sur ledit organe de guidage ( 7) et espacé longitudinale- ment dudit premier manchon ( 22); un second magasin (M 2) destiné au stockage desdits éléments de train de forage, ce second magasin étant assujetti fixement audit second manchon ( 22 ') et comportant plusieurs seconds trous de support ( 27 ') pour la réception desdits éléments; plu- sieurs secondes butées ( 33 '), montées chacune sur ledit second manchon ( 22 ') en une position diamétralement op- posée auxdits seconds trous de support correspondants ( 27 ') par rapport à un centre de rotation ( 7 ') du second manchon ( 22 '); des moyens ( 30 ',31 ',32 ',70 ') propres à entraîner en rotation ledit second manchon ( 22 ') autour de l'organe de guidage ( 7); et des moyens ( 60) pour re- lier ledit second magasin (M 2) au premier magasin (M 1).