Brevet FR2526852A1 — publié le 19831118

La présente invention se rapporte à un guide- tige de forage ou perçage pour une machine de forage ou perforatrice, ce guide comprenant un bâti, deux machoîres montées mobiles sur ce bâti au moyen de bras supports et formant des évidements destinés à recevoir la tige de fo- rage, des moyens de liaison qui relient les bras supports les uns aux autres de manière que les mâchoires se dépla- cent dans des sens opposés lors de l'ouverture ou de la fermeture des évidements, et au moins un dispositif d'ac- tionnement destiné à déplacer lesdites mâchoires. Dans les opérations de forage utilisant des tiges de forage segmentées, on utilise communément des guides de ce type pour accoupler et désaccoupler les tiges de forage élémentaires (barres et tubes de forage) Les guides blo- quent un manchon entre les tiges de forage stationnaires et servent de guides de forage pendant le forage Les gui- -des de retenue qui sont habituellement utilisés actuelle- ment ne centrent pas la tige de forage sur le centre de forage et sont d'une construction compliquée parce qu'ils comprennent plusieurs portées et joints qui sont sujets à usure et qui sont lourds comparativement à leur force de blocage. Le brevet suédois 215 154 décrit un guide dans lequel les deux bras supports de l'une des mâchoires sont montés coulissants dans un bâti et sont reliés à la tige de piston d'un vérin à fluide sous pression fixé à l'autre mâchoire de sorte que les deux mâchoires peuvent se rap- procher et s'éloigner l'une de l'autre Le vérin à fluide sous pression peut être déplacé entre deux butées de posi- tion extrêmes prévues dans le bâti Les mâchoires ne cen- trent la tige de forage que lorsque le cylindre vient en appui contre l'une des butées de positions extrêmes au mo- ment o les mâchoires sont fermées, parce que l'unité formée par les mâchoires, les bras supports et le vérin à fluide sous pression peut se déplacer par rapport au bâti dans les positions intermédiaires des mâchoires. -2- Le brevet suédois 391 769 décrit un guide qui comprend deux mâchoires montées dans un bâti pour pouvoir se rapprocher et s'éloigner l'une de l'autre le long d'une glissière Les mâchoires sont reliées à un vérin à fluide sous pression par l'intermédiaire d'une tige de liaison montée au moyen d'un joint à rotule sur chaque mâchoire et par l'intermédiaire de bras oscillants montés dans le bâti Les mâchoires ne centrent pas automatiquement la tige de forage parce que les mâchoires peuvent se dépla- cer dans le même sens par rapport au bâti. Le brevet finlandais 41 525 et le brevet de la République Fédérale d'Allemagne l 232 091 décrivent des guides qui comprennent deux mâchoires montées pour couls- ser dans un bâti et dont chacune est munie de vérins à fluide sous pression qui leur sont propres et qui sont reliés à un système de canaux d'alimentation commun pour l'alimentation en fluide sous pression Les mâchoires ne centrent pas automatiquement la tige de forage parce qu'une des mâchoires peut se déplacer sans que l'autre ne soit dé- placée de façon correspondante dans le sens opposé. Le but de l'inrention est de réaliser un guide qui élimine les inconvénients mentionnés plus haut et qui permette un centrage fiable de la tige de forage sur le centre de forage Ce but est atteint au moyen d'un guide selon l'invention qui est caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent des roues de transmission montées dans le bâti et qui coopèrent par engagement, avec les bras supports des mâchoires de manière que le mouvement de l'une des mâchoires par rapport au bâti provoque un mouvement de l'autre mâchoire de même amplitude mais de sens inverse par rapport au bâti, et en ce qu'au moins l'une des mâchoires est soumise à l'action des moyens d'actionnement. L'invention est basée sur l'idée de commander positivement les mouvements des mâchoires de manière que -3- le mouvement de l'une des mâchoires par rapport au bâti provoque toujours un mouvement de l'autre mâchoire de même amplitude mais de sens inverse par rapport au bâti. Ceci peut être réalisé au moyen d'un simple mécanisme à engrenages dans lequel les roues intermédiaires montées dans le bâti impriment un mouvement forcé aux mâchoires. Ce guide assure un centrage fiable de la tige de forage sur le centre de forage Le guide est léger comparative- ment à sa force de blocage et il ne comporte pas de joint soumis à usure parce que les machoires et leurs bras sup- ports ne décrivent qu'un mouvement linéaire Le guide est plat et très court dans la direction du forage, ce qui raccourcit la longueur totaledu dispositif d'avance. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la des- cription détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés sur lesquels: Les Figures 1 et 2 sont des vues schématiques, respectivement de côté et en bout, qui illustrent le prin- cipe de fonctionnement d'un guide selon l'invention; La Figure 3 est une vue en bout, en partie en coupe et à plus grande échelle de la construction détaillée du guide représenté sur les-Figures 1 et 2; La Figure 4 est une vue de côté du guide La Figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la Figure 3; et Les Figures 6 à 10 illustrent des variantes de réalisation du guide. Les Figures 1 et 2 des dessins illustrent une forme préférée de réalisation d'un guide selon l'invention. Le guide O est monté fixe à l'extrémité d'unebarre d'avance S d'un appareil de forage, barre le long de laquelle la machine de forage entraînant la tige de forage peut se déplacer pendant le forage. -4- Le guide O comprend un bâti 1 présentant la forme d'une plaque et deux mâchoires 2 et 3 qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre et sont munies d'évidements 2 a,3 a en forme d'encoches (Figure 3), au moyen desquelles les mâchoires attaquent une manchon de tige de forage pendant les manoeuvres d'accouplement et de désaccouplement de la tige de forage et centrent la tige de forage sur le centre de forage pendant le forage. L'une des mâchoires 2 est fixée à deux bras supports cylindriques 4,5 qui sont montés coulissants dans des alésages correspondants 6,7 du corps L'autre mâchoire 3 est fixée de même à un bras support cylindrique 8 qui est monté coulissant dans un alésage correspondant 9 du corps En supplément, le corps est muni de surfaces de guidage 10 qui guident la mâchoire 3 et empêchent le bras support 8 de tourner dans l'alésage 9. Le bras support 8 de la mâchoire 3 est fixé à une tige de piston il qui forme un prolongement axial de cette mâchoire Le piston 12 de ladite tige de piston peut se déplacer dans-un cylindre ou vérin 13 du bâti Le cylin- dre est fermé par un couvercle 14 Les références numéri- ques 15 et 16 désignent des moyens de liaison destinés à introduire un fluide sous pression dans le cylindre ou à le laisser échapper de ce cylindre, selon le sens du mou- vement du piston Les moyens de liaison sont reliés par des conduits à une source de fluide sous pression, par l'intermédiaire d'un distributeur de commande à l'aide duquel le fluide sous pression est envoyé sélectivement à l'un ou l'autre côté du pi-ston. Les bras supports sont munis de dents qui se font face Chaque bras supports 4,5 de-la mâchoire 2 est muni de dents 17,18 respectivement et le bras support 8 de la mâchoire 3 est muni de dents 19 et 20 qui sont diri- gées dans des sens opposés Les dents sont en prise, par paires, avec deux roues dentées 21 et 22 montées sur des arbres 23 et 24 qui sont supportés par le bâti et sont perpendiculaires au plan des bras supports et placés respectivement entre les bras supports 4 et 8 et entre les bras supports 5 et 8. Les mâchoires 2,3 sont représentées dans la position intermédiaire sur la Figure 3 Lorsqu'un fluide sous pression est introduit dans le cylindre 13, côté opposé au couvercle du piston, la tige de piston attire le bras support 8 et la mâchoire 3 dans le sens qui les éloigne de la première mâchoire 2, de sorte que les deux roues dentées tournent sur leurs arbres sous l'effet de l'action des dents du bras support 8 Le mouvement des roues dentées oblige les bras supports 4,5 de la mâchoire 2 à se déplacer sur la même distance mais en sens inverse du mouvement du bras support 8, de sorte que les mâchoires s'éloignent l'une de l'autre pour prendre la position extrême d'ouverture. Lorsque le fluide sous pression est introduit dans le cylindre sur l'autre côté du piston, la tige de piston pousse le bras support 8 et la mâchoire 3 vers la première mâchoire 2, de sorte que les deux roues dentées tournent à nouveau autour de leurs arbres sous l'effet de l'action des dents du bras support 8 Le mouvement des roues dentées oblige les bras supports 4,5 de la mâchoire 2 à se déplacer d'une distance égale mais en sens inverse du mouvement du bras support 8, de sorte que les mâchoires se rapprochent l'une de l'autre en se dirigeant vers la position extrême de fermeture. Dans la construction décrite, en dépit de leurs mouvements de rotation, les roues dentées conservent leur position fixe par rapport au corps De cette façon, le centre entre les échancrures 2 a,3 a des mâchoires sera toujours centré sur le centre de forage PK de la machine de forage, voir Figure 1, bien que les mâchoires décrivent des mouvements de va-et-vient La tige de forage peut de -6- cette façon être centrée fiablement sur le centre de forage. Les formes de réalisation représentées aux Figures 6 à 9 ne diffèrent de celles décrites plus haut en ce qui concerne la position des moyens d'actionnement. Sur la Figure 6, un vérin à fluide sous pression 63 compris dans les moyens d'actionnement est monté sur le bâti 1 sous la forme d'une unité séparée La tige de piston du vérin est fixée au bras support 8 de la mâchoire inté- rieure 3. Sur la Figure 7, les moyens d'actionnement com- prennent deux vérins ou cylindres à fluide sous pression 73,73 ' qui sont montés sur le bâti 1 en qualité d'unités séparées La tige de piston de chaque cylindre est fixée à l'un des bras supports 4 et 5 respectivement, de la mâchoire extérieure 2. Sur la Figure 8, les moyens d'actionnement com- prennent deux vérins ou cylindres à fluide sous pression 83,83 ', dont les alésages de cylindres sont formés direc- tement dans le corps ou bati 1, de la façon représentée sur la Figure 3 La tige de piston de chaque vérin est fixée à l'un des bras supports 4 et 5 respectivement de la mâchoire extérieure 2. Sur la Figure 9, le vérin à fluide sous pression 93 inclus dans les moyens d'actionnement est monté sur le bâti 1 sur lequel il constitue une unité séparée La tige de piston du vérin est fixée directement à la mâchoire exté- rieure 2. Si on le désire, il est également possible de monter les moyens d'actionnement destinés à agir sur les bras support de chaque mâchoire, par exemple en combinant les constructions représentées sur les Figures 2et 8 dans le même dispositif. Dans la construction représentée sur la Figure 10, on n'utilise pas de piston séparé mais les extrémités -2526852 -7- des bras supports 4,5 et 8 se comportent en même temps comme des pistons. Sur les bras supports, sont montées des garni- tures d'échantéité 104,105 et 108 qui établissent des joints étanches entre les bras et les alésages correspondants 103,103 ' et 103 " formés dans le corps et qui se comportent comme des cylindres de vérins à fluide sous pression. Dans cette construction, les mâchoires 2 et 3 s'ouvrent lorsqu'on envoie le fluide sous pression dans les alésages 103 et 103 ', de sorte que les bras supports 4 et 5 se déplacent vers l'extérieur Les mâchoires 2 et 3 se referment de façon correspondante lorsqu'on envoie un fluide sous pression dans l'alésage 103 ", de sorte que le bras support 8 se déplace vers l'extérieur. Dans cette construction, on peut n'utiliser qu'un seul bras support, 4 ou 5, pour ouvrir les mâchoires, puis- que le mouvement de l'un des bras est transmis à l'autre bras, 5 ou 4 respectivement par l'intermédiaire du méca- nisme à roues dentées, en provoquant un déplacement cor- respondant de ce bras. Les dessins et la description servent uniquement à illustrer le principe de l'invention Le guide selon l'invention peut varier dans ses détails sans pour cela sortir du cadre de l'invention. -8 REVENDICATIONS 1. Guide-tige de forage pour une machine de forage, ce guide (O) comprenant un bâti ( 1), deux mâ- choires ( 2,3) montées mobiles sur ce bâti au moyen de bras supports ( 4, 5,3) et munies d'évidements ( 2 a,3 a) destinés à recevoir la tige de forage, des moyens de liaison qui relient les bras supports les uns aux autres de manière que les mâchoires se déplacent l'une en sens inverse de l'autre lors de l'ouverture ou de la fermeture des évidements, et au moins un moyen d'actionnement ( 11,12,13; 63; 73,73 '; 83,83 '; 93; 103,103 ',103 ") destiné à déplacer lesdites mâchoires, ce guide étant caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison compren- nent des roues de transmission ( 21,22) montées dans ledit bâti et qui coopèrent, par engagement avec les bras sup- ports ( 4,5,8) des mâchoires ( 2,3) de manière que le dé- placement de l'une des mâchoires par rapport au corps provoque un déplacement de l'autre mâchoire de même amplitude mais de sens inverse par rapport au bâti; et en ce qu'au moins l'une des mâchoires ( 2 ou 3) est soumise à l'action desdits moyens d'actionnement ( 11,12,13; 63; 73,73 '; 83,83 '; 103,103 ',103 "). 2. Guide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites roues de transmission ( 21,22) sont des roues dentées et en ce que lesdits bras supports ( 4,5,8) sont des crémaillères. 3. Guide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bras supports ( 4,5,8) sont montés dans des alésages parallèles ( 6,7,9) formés dans le bâti ( 1). 4. Guide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement ( 11,12,13) compren- nent un cylindre ( 13) de vérin à fluide sous pression dont la tige de piston ( 11) est fixée audit bras support ( 8) de ladite autre machoire ( 3). 9 - 5. Guide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement ( 73,83 '; 83,83 ') comprennent deux cylindres de vérins à fluide sous pres- sion dont les tiges de pistons sont fixées auxdits bras supports ( 4,5) de la première mâchoire ( 2). 6. Guide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement ( 93) comprennent un cylindre de vérin à fluide sous pression dont la tige de piston est fixée à la première mâchoire ( 2). 7 Guide selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement ( 103,103 ',103 ") comprennent trois cylindres de vérins à fluide sous pres- sion dont les pistons sont reliés auxdits bras supports ( 4,5,8) des deux mâchoires. 8 Guide selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits bras supports ( 4,5,8) des machoires se comportent comme des pistons dans lesdits cylindres. 9. Guide selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit cylindre ( 13) ou lesdits cy- lindres ( 83,83 "; 103,103 ',103 ") respectivement, sont formés dans le bâti ( 1). 10. Guide selon l'une quelconque des revendica- tions 4, 5 et 6, caractérisé en ce que ledit cylindre ( 63 93) ou lesdits cylindres ( 73,73 ') est ou sont fixé(s) au bâti ( 1).