Brevet FR2593548A1 — publié le 19870731

-1- La présente invention est relative aux disques de coupe pour machines à travailler la roche,telles que les machines à forer. Les machines à disques de coupe du type précité possèdent des disques de coupe qui comprennent un corps asujetti à tourillonner autour d'un arbre solidaire de la machine à travailler la roche. Sur le corps est disposé un anneau de coupe en acier qui est fixé à ajustement serré par exemple par rétrécissement à chaud. Lorsque de la roche abrasive doit être travaillée,les anneaux d'acier des disques de coupe classiques s'émoussent très rapidement; il en résulte que les machines à travailler la roche munies de tels disques de coupe sont d'un emploi peu économique. Il a cependant été proposé de remplacer le bord de coupe en acier d'un tel disque par un métal dur tel que le carbure de tungstène cémenté au cobalt ou le carbure de titane. Les premières propositions à cet égard concernent la fixation de segments de métal dur sur le corps, voir brevets américains no 3.981.370 et no 3.982.595. Ces propositions n'ont cependant pas reçu d'application pratique, probablement à cause des défauts des faces en regard des segments. Le brevet américain no 3.766.998 propose un anneau continu de métal dur. L'anneau,de section, en forme de losange, estbloqué entre des faces inclinées qui exercent une tension de cerclage radiale vers l'extérieur. Le brevet met en garde contre l'application d'une tension trop élevée à l'anneau, mais ilplaide -2- en faveur de l'application d'une force de contrainte pour commencer. Cette proposition n'a pas non plus été commercialisée et la Demanderesse estime qu'un tel anneau se romperait en cours d'utilisation en raison des effets cumulatifs de la tension de cerclage initiale et des tensions causées par les charges à couper. La géométrie du support d'anneau n'a pas de raideur suffisante pour fournir un support convenable à l'anneau. Les contraintes des tensions de cerclage induites dans la portion inférieure du profil par les charges à couper,ajoutées aux contraintes de tension de cerclage dues à l'ajustage provoqueront la rupture de l'anneau. Selon l'invention,l'anneau de coupe de métal dur a une forme ajustée exactement au corps,ou à ajustement serré,et est maintenu au corps par deux épaulements annulaires latéraux,sans exercer de forces radiales vers l'extérieur sur l'anneau de coupe,l'un au moins des épaulements étant amovible. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'anneau de coupe a une section en forme de pignon de maison, avec deux faces parallèles partant du corps, l'anneau étant encadré par un épaulement fixe et un épaulement amovible. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'anneau a une section triangulaire,et est encadré par deux épaulements fixés de manière amovible à des faces inclinées du corps et s'appuyant sur les faces inclinées de l'anneau. La figure 1 est une vue partielle en section d'un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue analogue d'un autre mode de réalisation. -3- Dans chacun des modes de réalisation,un corps 10 est asujetti à tourillonner autour d'un arbre 11 grâce à des paliers à rouleaux de manière classique. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le corps 10 comporte lun épaulement fixe 12. Contre l'épaulement est appuyé un anneau de coupe 13, ayant en section la forme d'un pignon de maison, constitué de carbure de tungstène cémenté. L'anneau 13 est ajusté circu- lairement au corps 10. Un épaulement annulaire amovible 14 est vissé sur le corps 10. Dans le mode de réalisation de la figure 2, un anneau de coupe 15 a une section triangulaire. L'anneau 15 est ajusté au corps 10. De chaque c8té de l'anneau 15, il y a un anneau de serrage 16 fixé à une face inclinée du corps au moyen de boulons. Le but des anneaux de serrage 16 est d'introduire des tensions de compression résiduelles dans l'anneau de métal dur 15 lorsqu'on le met en place. Des cales de laiton 17 sont interposées entre les anneaux 15 et 16 pour assurer une compression uniforme. Dans chacun des modes de réalisation,l'anneau 13 ou 15 est maintenu fixement contre les mouvements latéraux. Les anneaux sont immédiatement réaffutables. Des tests de laboratoire ont montré que pour une pénétration donnée,les forces de coupe d'un anneau de métal dur de la figure 1 sont essentiellement les mêmes que celles d'un anneau de coupe en acier aiguisé,dans la norite. Cependant,un disque de coupe en acier émoussé produit seulement,pour une force donnée, la moitié de la pénétration obtenue avec un disque de coupe en métal dur. -4- Ceci est illustré par le tableau ci-après: Acier aiguisé force de force de poussée roulement énétration(2mm) Acier émoussé force de force de poussée roulement 141 kN 8,3 kN 194 kN 10,7 kN Métal dur force force de de poussée roulement 153 kN 7,7 kN >énétration(4mm) 188 kN 17,7 kN 271 kN 17,7 kN 191 kN 13,8 kN Il a été réalisé un essai utilisant six disques de coupe selon la figure 1 dans une foreuse Robbins à cannelure. Les sept autres disques de coupe étaient des anneaux d'acier classiques. Un trou de m de longueur a été foré. Les anneaux d'acier ont été remplacés à 31 m et,à la fin des 55 m, leur remplacement était encore nécessaire. Par ailleurs, les six anneaux de métal dur étaient intacts et,des mesures d'usure effectuées,il a été déterminé que les anneaux de métal dur auraient eu une vie de 400 mètres de coupe. Dans les mêmes conditions, les anneaux d'acier ont une vie moyenne de 25 mètres. -5- REVENDICATIONS 1. Disque de coupe pour machine à travailler la roche comprenant un corps asujetti à tourillonner autour d'un arbre solidaire de la machine et un anneau de coupe fixé audit corps, caractérisé en ce que l'anneau de coupe est en métal dur, a une forme ajustée exactement au corps ou à ajustement serré,est fixé au corps par deux -épaulement annulaires latéraux sans exercer sur l'anneau de coupe de forces radiales vers l'extérieur, l'un au moins des épaulements étant amovible. 2. Disque de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de coupe a une section en forme de pignon de maison avec deux faces parallèles partant du corps, l'anneau étant encadré par un épaulement fixe et par un épaulement amovible. 3. Disque de coupe selon la revendication i, caractérisé en ce que l'anneau de coupe a une section triangulaire et est encadré par deux épaulements amovibles fixés sur des faces inclinées du corps et s'appuyant sur les faces inclinées de l'anneau.