Brevet FR2618483A1 — publié le 19890127

MachLine de forare par rotticn et par louvciement La presente invention concerne une machine de forage co.prenant un kelly suspendu a une fleche montee pivotante sur un chassis, une table de rotary a travers laquelle le kelly est déplaçabie axiaiement, des organes moteurs prévus dans la table de rotary pour entraîner le kelly en rotation, et un outil de forage rotatif, notamment une tarière, fixé a l'extrémité inférieure du kelly. Dans les machines de forage de ce type, la table de rotary doit être reliée rigidement a la fleche pour lui permettre de résister aux efforts très intenses auxquels elle est soumise pendant les opérations de forage. La nécessite d'une telle liaison n'est toutefois pas satisfaisante. Le couple engendre par la rotation du kelly peut en effet ainsi être transmis à la flèche de sorte que la machine de forage est constamment soumise a l'action d'efforts de renversement l'empéchant de fonctionner dans de bonnes conditions. La hauteur au-dessus du sol de la table de rotary des machines de forage actuelles est géneralemer:t de l'ordre d'une dizaine de metres. L'existence d'une telle distance entre la ablie e le soel a cependant l'inconvénient non seulement. de i lmiter la stablite de la machine mai egalemrent de reduire de maniere corre-spondante la profondeur possible de forage. La precentc invention se propose de remédier aux inconvénients merntionnes ci-dessus et, pour ce faire, elle a pour objet une machine de forage du type précite qui se caracterise en ce que la table de rotary comporte au moins deux protubérances latérales s'étendant symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du kelly, en ce que le chassis comporte deux canaux de guidage disposes l'un en face de l'autre de manière à recevoir les protuberances, et en ce que des moyens de verrouillage sont prévus pour immobiliser les protubérances a une hauteur quelconque prédéterminée dans les canaux de guidage. Cet ensemble de dispositions, en évitant que le couple engendré par la rotation du kelly soit transmis à la flèche, permet de reporter les efforts de renversement sur l'axe de forage et améliore donc le fonctionnement de la machine. Il permet par ailleurs de rapprocher la table de rotary du sol et d'augmenter de manière correspondante la profondeur des forages susceptibles d'être réalisés. Avantageusement, les moyens de verrouillage comprennent des crémaillères prévues sur les faces en regard des canaux de guidage, des corps dentés prévus sur les protubéearances- et dont les dents correspondent à celles des crémailleres, les corps dentes etant positionnes de manière à faire face aux cremailleres a3,B zo; ap aqn:; ai a-tua;nos znod enua-,aa ap iaTlloo un wa Ivameanomr ucs gzzettp 5 I!,nb 4u-puad los al suvp a2ol ap aqn4 al xaouo;ua inod sutl3A sap 'a2eaO; op aqn% nw %a %uema!oanol ap jailloo nv Isue a-eIwlnolIo %uaiaAnom un xanbTunumoo anod sutiaeA sep sTssçsqo np uIpE)m lguTpn:T2uol uvId al suep gn%s %se exv,l %uop aî-o; 'ap aqnmT un Iaiaesua e ade %uauaeoAnol ap iaeiloo un aano ua a%4aodmoo uo!;ua4uT, l uolas auTqouIlunoIl aao 1 oa!paaap uT; Oú sawa;Qm og ap snICd 3p sagelo; sap lasileai ST073;nOl uaAned aU 1:;uaumapTdvx talvA p agv,4use^-e.:uo -inb ssa;Sea eiTa,î Tnb!nlao aeo-emai -Top!nb I!%no,l aviJo; 31D;x,l suvp zuaalp!dvl _ua3ms=nod s-TseqD,al ans -lztqo al zeoiePdep3 Tsu!zw ins ii 5 uIpa iulpnm. or ue!d ucs F ^laalallJed a2tuuop 30 ans arq-e5i2-rdp:XcTvaqo un _n2d aalaod nsa is is-sse q:D np ue!pai lequTpnz3uoI uvlid al suvp IIa aI 3=moo 'upu%as ii%,qo puaoos un - aaoddn$ mnod sueaKosep azaoduoo aqcalt gi 'zq3D= " a '3=alqoad z.e 30 e uc.,r,,,os afuntaldepasodoat 3p u'c--u'3.%:-Iu3see_^î - a oz eO.lno,[ ap l s'inp) s.1ooSaD0 r->;9,l 'uZIuel% un a:d=3x3 _ea 'lwroads 17no un aasT:, 7n,p s7essezau iu3ulrvau-93:.s, ri x'e,e 3!nolpudlsd l?%axz e -xn,p2no%. 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Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-apres a titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: 10. la figure ' est une vue de c6té schématique d'une machine de forage conforme à l'invention, cette machine étant équipée d'une tariere et d'un trepan.; la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie effectuée selon la ligne II-Ii de la figure I; 15. la figure est une vue en coupe horizontale et a echelle agrandie effectue a; niveau du canal de guidage le plus haut sur la figure 2; la figure 4 es- une vue en couse effectuée selon la ligne IV-IV de la ficure; la fiure 5 est- une vue analogue à la figure 1 mais montrant la machine en posiion pour effectuer ur. forage incliné par rapport a la verticale; et À la figure 6 est une vue de côte schématique montrant la machine de la figure 1 lorsqu'elle est utilisée pour réaliser un forage par louvoiement. - La Imachine de Forage que l'on peut voir sur la figure 1 comprend un chassis 1 reposant sur des chenilles 2, une flèche 3 montée sur un chariot 4 déplaçable sur la chassis 1, parallelement à l'axe longitudinal de celui-ci, un kelly 5 suspendu par un cable 6 à l'extrémité supérieure de la flèche, une table de rotary 7 à travers laquelle le kelly est déplaçable axialement, et une tarière 8 installée à l'extrémité inférieure du kelly. Le chassis 1 comporte un bâti antérieur 9 dans le prolongement de ses côtes longitudinaux, ce bâti étant constitué de montants 10 reliés par des entretoises 11 et s'appuyant sur le sol par l'intermédiaire de patins 12 commandés par des vérins hydrauliques 13. Il comporte par ailleurs d'une manière connue en soi un groupe moteur- 14 et une unité hydraulique centrale 15. Quant au chariot 4, il supporte non seulement la flèche 3, mais également une cabine de commande 16, un premier treuil 17 sur le tambour duquel est -4- enroulc le catie c, et un sócsnd treul 18 don- le coblc 19 pae-e a l'extrem:te su?:erieure de la fleshe e-.utcne un trepan 20.:1 cosnsrtE par ailleure ut vrern hydrauiiquú 22 es- une 22 pour faire pivoter la flehse le premier dans. le plan Icnritudinal médianz du chàssis et la seconde autour d'un axe vertical contenu dans ce plan. La fleche 3 est pourvue sur sa face antérieure d'une potence 23 destinée a im..mobiliser l1 table de rotary 7 ( voir la figure 6) lorsque la tarière 8 n'est pas utilisée ou lorsque l'opérateur fait pivoter la fleche 3 autour de l'axe vertical precite pour décharger les déblais retenus sur les spires de la tariere. Elle es- contituée d'élements télescopiques dans l'exemple représente, mais il va de soi cu'elle pourrait avoir une structure rigide. Con crmeer.t a l 'inventor, la table de rotary 7 comporte deui: protuberances lateraiez 24 s'esendant symétriquement par rapport a l'axe lo, gi.....n.du kelly, de par+t et d'autre du plan longitudinal médian du chàssis. En outre, le b surrorte interieurement un berceau 2t (visible sur lez f igures 2 e-. comportan- sur les faces internes de see céses iongitut:nau: ceu. catac:: ce gui&a[ 2{ dispsses l'un en face de l'autre pour recvo:.r les protuberances. Des rT. s y de- verrouillage 27 sont par ailleurs prévus pour imm'bl-ser +"les ' 24 dans les canaux 2C. Comme le monzrent parfaitement les figOrcs 3 et 4, les moyens de verrouillage 2" comprennent des cremailléres 28 fixées sur les faces en regard des canaux 26, des corps dettes 29 logés dans les faces des protubérances 24 qui sont devant les cremailleres 26 lorsque la table de rotary est en place date le berceau, les dents des crémaillres et des corps dentes étant conformees pour s'imbriquer intimement les unes dans les autres, et des moyens de commande 30 apter. à déplacer les corps dentés 29 par rapport aux crémailléres afin de verrouiller ou de déverrouiller les protubérances 24 dans les canaux 26. Dans l'exemple représenté, les canaux 26 sont délimités chacun par deux tubes à section carrée 31 fixés parallèlement l'un A l'autre sur les faces internes des côtés longitudinaux du berceau et ménageant un espace s'élargissant progressivement à leur partie supérieure (voir les figures 1, 5 et 6) pour faciliter l'introduction des protubérances 24 entre eux. Par ailleurs, les moyens de commande 30 sont constitués par des vérins 32 montés dos-a-dos dans les protubérances 24 et aptes à déplacer en sens inverse les deux corps dentc 29 d'une même protubérance. Le-- verinr - sont aptes a être reliés a une source de fluide scu- pressionr. non represen..ec par une conduite unique 33 debouchanz dans leur chambre c6té fond ou par deux,conduites 34 débouchant dans leur chambre céte tige. Leur tige est attelée au corps dente correspondant par l'intermédiaire d'une goupille 35, ce qui leur permet d'appliquer les corps dentés 29 contre les crémaillères 28 lorsqu'un fluide sous pression est envoyé dans leur chambre côte fond' ou de les éloigner des crémaillères lorsque le fluide sous pression est envoyé dans leur chambre côté tige. On précisera ici que les corps dentes.29 sont guidés dans leur déplacement par des clavettes 36 visibles sur les figures 3 et 4, ces clavettes étant logees dans des cavités complémen.taires ménagees dans les faces en regard des prctuberancez 24 et des corps dentes deplaçables dans ces dernieres. La machine de forage selon l'invention peut être utilisée pour la réaiisation de forage- inclines par rapport a la verticale. A cet effet, son berceau 25 es- articule sur ic bâts 9 autour d'un axe horizontal 57 perpendiculaire a l'axe c ongitudinal median du chassis 1 et peut pivoter sous la commande de den:: ve.ins _ s'etendant perpendiculairement a l'axe 37. En se refcrans àus par::culieremen: a la figure 5, on remarquera que les vérin 3 son article sur la chisess 1 par le fond de leur cylindre et a l'extrémite inférieure -du cote transversal postérieur du berceau 25 par l'extreémité libre de leur tige de piston. On remarquera également que l'axe 37 prend appui sur les montants postérieurs 10 du bâti 9, au-dessus de la liaison des vérins 38 avec ie berceau 25. On remarquera encore qu'un support 39 a eéte installe à l'extremite libre de la potence 23 afin de soutenir le kelly 5 lors de la remontée de la tariere 8 depuis le fond du trou de forage. Pour réaliser un forage incliné, il convient de verrouiller les protubérances 24 de la table de rotary 7 dans les canaux de guidage 26 du berceau 25 qui a été préalablement disposé verticalement, de commander les vérins 38 pour donner au berceau l'inclinaison voulue, et de déplacer le chariot 4 sur le chassis 1 de sa position visible sur la figure i à sa position représentée sur la figure 5 pendant qu'on incline le berceau vers la gauche. On notera ici qu'il n'est pas nécessaire de déplacer le chariot 4 lorsqu'on incline le berceau vers la droite. La machine selon la présente invention peut par ailleurs être utilisée pour effectuer des forages par louvoiement. A cet effet, elle comporte d'une maniere connue en soi un collier de louvoiement 40 apte à enserrer un tube de 2 6 18 4 8 3 forare 41. deux verins c d ouvoimeer 42 pour commu.n:cuer un mouemer crcu'a.re alternatif au c....er 49 et au tube 41, deux verins de travail 4; articules s.ur les côte_ longiudir.aux du bati 9 et auxquels est suspendu i- collier 40C, et un collier de retenue 44 pour soutenir le tube 41 pendant sa remontée hors du trou de forage. Le collier de louvoiement 40, dont l'axe est situé dans le plan longitudinal médian du châssis 1, est situé au-dessous de l'extrémité inférieure des canaux de guidage 26 du berceau 25 et est verrouillable sur le tube 41 par des vérins hydrauliques non représentés. Il peut en outre être ouvert au niveau de sa partie qui est dirigée vers les côtés transversaux antérieurs du berceau et du b&ti 9, allr de fa-iliter la mise er. place du tube 41 dans le collier ainri que l'e.nlevemer.t dudit tube. C'est d'ailleurs dans ce but que le berceau et le bâti 9 sont egalement ouverts au niveau de leurs côtes transversaux anterleurs vcir la figure 2,. Le tube de forage 4i est classique et n'a pas a être decrit ici. On precisera simpiezen. qu'iL est pourvu d'une trousse coupante à son extrerit inftrieure et se conmpose de tronçons raccordés les uns a la suite des autres au fur et a mesure de leur enfoncement dans ie sol. E. ce qui concerne le- verins de louvoiement 42, ils sont interposes entre le chassis i et deux pattes 45 faisant saillir le collier de louvoiement sur les côtes lonEitudinaux du bai. Quarnt au col.lier de retenue 44, il est articulée sur les côtés longitudinaux du bâti 9 autour d'un axe horizontal 46 et est verrouillable sur le tube 41 par des vérins hydrauliques non représentés. Tout comme le collier de louvoiement 40, il peut être ouvert au niveau de sa partie qui est dirigée vers les côtés transversaux antérieurs du berceau 25 et du bâti, également pour faciliter la mise en place et l'enlèvement du tube 41. On précisera ici qu'un asservissement hydraulique non représenté est prévu pour interdire l'ouverture du collier de retenue avant le verrouillage du collier de louvoiement sur le tube de forage et inversement, de manière à éviter que le tube de forage retombe au fond du trou de forage pendant sa remontée. La machine de forage comporte par ailleurs une benne preneuse 47 pour évacuer les déblais s'accumulant dans le tube de forage 41. Cette benne, que l'on peut voir sur la figure 6, est accrochée à l'extrémité libre du câble 19 et doit s'étendre coaxialement avec le tube 41 dans lequel il est nécessaire de l'introduire pour lui permettre de prélever les déblais. suTlaA sap a2T: zgoo saaq=vqo sel suep uoTssaid snos apTnl; np elona uo 'fi:m3 al iauano%. lugsTI; sanS;Ineapkq sinaom sel aaI.ze uo 'aeua2sT;;ns; sa a-.i.e Sú vl ap saiTds sl a;ua seuTs.immu scglq?.P ap:,T.uwnb eI anbslol 's.na los al suvp zie.%quçd aigTie.;l azipuTv;%uoo:nod g9 suT.ag sl aeuuoToz oÀ r.p nsaA;u nu,nbsnf g 8ax;Tvi vl a.puaosep inod,i Itnal% ai auuoto; uoOú g flla[ np uo ;loi -e:;upuguuoo sanbT.Inmapúq sinaor sal a3uoT;o uo ! g nao.aeq al su2p, X.%-4oi ap alqg% ei 1atTInoIaA ap 4a g saei-;IIm"aio sea oaàe asTId aue 6z sa,%uap sd.1oo sael aam ep s.>e ?c s=UTa, Sap puo;,%9o sa-qmqo se1 sucp 'ao!ssead snos apnl; np I a!.'a ue o u : g a2gp;nS ap xnuo saet ssep %a:oueAw,s 8 saonu-zUiqno.:d sel eno e, eieusm ep - n.eoiaq np ane;aI.5;i- e /[z%oi eap ejqv QI ezeuaosap _ncd &I IInaei- 3. atuzo.P uo oos Lrte e erb fiar.oes a ep an5 zaq 31 2eo O e-XrOD ^ F sS C, 'Ta-, snD --nad *3'3; 2I 3 ASScmI"3 a15 oz :e. -a^aAlnTfs. uc sv'o ao e-ur ianz;.:ea i2._c:z%:C saE- ' I 3c%: a ' ? 3 np 3u Bce; el 9-Zl- iTsaC 53:X, A= 3,' .v. ca 'a 39 3.d aw- C'1 dp n.enb z.u.D sSddns u- %e ea2I:. e=un zag 39se..ln _-. e.a, rnsm*o "_;-_3*uii _O'JSa5'lqc2a2T3?1 almf-o7±0313_-a? *--3^em e: * zz tne ep -u? _uc -; 7 _e tcs Do sdOTz.0Qo3 ap elq%.3? DsP e2-p;n3 ae l: inco =-al Za.eI E D-2 azadooo e WaU.T;sep r' aenTI; 11.C.> O- Xn'. 7:2, p a.:aIz-e'. T3 aznaeI1.adnr.s sa7et sine- MIS San.InOd _.'_CSereo-3 ac,e3p V sa2 isq-.c:d -2a1 :Ta! o s al 5oi _a o*TC e 3 PTI J |3 eT QI eI 9.ens@Ug 3P UT;p 9 '*.i 183 el e.Xu21no.uaa 6 a-eiilnuut9 -tcdans In +3 Ze.o12 OL %p alql. QI ap aenaiicldns aez;-.d et eaua zos ua anuuoo a:eTru aun,p sasodialuT uo0S S t nlle[ np anp 'a zled ap snTs g xneD9T%:A 5su;z- i xnap -p etq%4 l sU2p sPSot (s$Puasazdea ucu) sanblneipXq szna;o= xnap 2ld Tos a anuuoo azpT;u-: aun,p aznss- %se útlas np Uoa%;;oz 1 1, uaaI À sanbTdoosa!9%. snamale s.naTsnld ap anT;sucoo aelae %!uinod IT 'eaiz.a 3p au3,uvn;rbu;:3 aun t3m.n -.u:.cd sa2eci a3? u;s-v.- agie.ai _r.o. 3 ad -r. . Cd SCIU T a-ZI 12 a-- 3 eU 3 1n -F e 3n i.;t_ CO T E a _ - 7e :z'.cu _rg& SeZin _;z:es _ T un. C 1 e_ _ cD _; s_. L 9 z igucnwa;ZD 0ú n.uBauac.Onflr np eOnDexBdsaiessaoau s3u-e9o sel -pa nTTensn 9a.ue IE ap! 122D0o Cpqr.n!T aoa!d uaai a? ' Do pnc np axe,0 z su'lp L asnauad auuaq e. zeua=e,p u;e Q eqo 'I _-.S ozzeo n? 't5 sod F 'uo!%wado a%ao;aTlq e =auam lr.od 'uam=ao^noI s Pot a! a iSr._r. ap;ue;Auoo::-a'gm 3I e OS 3p _aepuoDo_-daun arpmT. zxnc -'sgz ap nad zaz1 %-p 'pr' ap 3? ao ' zoI e? noi% np ?x,l suep zL uvdae al iauuaio;sod e uoSw; ap end2 eI ap i eq al ans b o qo al iaovldap ap %.a aoueaod QI ap anelatle;ut azQ; Q! auoo L g.Qeo ap a!V QI l es!i7lcu-up ai;;a uaItIJI;; ns,r as!n ap aasna^e n.cd. 7 cdaz^ a! 'Se anp sai; saqooJ ap seqor.o sap ^-e uoouai aaleT!. e a2ac; np sarnco ne 'lS _a i. Machine de forage comprenant un kel.ly (5) suspend a une fiele '. montes pivotante sur un chassis (1), une table de rotary 17) a travers laquelle le kelly est deplaçable axiaiement, des organes moteurs prévus dans la table de rotary pour entraîner le kelly en rotation, et un outil de forage rotatif (8), notamment une tarière, fixe à l'extrémité inférieure du kelly, caractérisée en ce que la table de rotary (7) comporte au moins deux protubérances latérales (243 s'étendant symétriquement par rapport & l'axe longitudinal du kelly (5), en ce que le chassis (i) comporte deux canaux de guidage (26) disposés l'un en face de l'autre de maniere à recevoir les protubérances (24), et en ce que des moyens de verrouillage (27) sont prévus pour immobiliser les protubérances (24) à une hauteur quelconque prédeterminée dans les canaux de guidage (26). 2. Machine de forage selon la revendication 1, caracterisée en ce que les moyens de verrouillage (27) comprennent des crémaillères (28) prévues sur les faces en regard des canaux de guidage (26), des corps dentes (29) prévus sur les- protubérances (24 et dont les dents correspondent à celles des crémaillères, les corpn dentées (29> étant positionnes de maniere à faire face aux crémaillères (2e lorsque les protuberances (24) son, inserées dans les canaux de guidage (26,, et des moyens de commande (30 pour réaliser urn deplacement relatif entre les creéma illeères (28, et les corps dentés (29) afin de mettre leurs dents en prise. 3. Machine de forage selon la revendication 2, caracterisée en ce que les crémailieres (28) sont solidaires des faces en regard des canaux de guidage (26) tandis que les corps dentés (29) sont déplaçables par rapport aux crémailleres (28). 4. Machine de forage selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de commande (30) sont constitués par des vérins montés dosà- dos dans les protubérances (24) de manière à déplacer les corps dentés (29) en sens inverse. 5. Xachine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les canaux (26) sont portés par un berceau (25) monté pivotant sur un bâti (9) solidaire du châssis (1), autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal médian de ce dernier. 6. Kachine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérises en ce que la flèche (3) comporte des moyens (19) pour supporter un second outil (20) s'étendant, comme le kelly (5), dans le plan longitudinal -3Z Saam1aL 3 e oap ans 9SOdal (1),-.,SqD ar anY -"Z ua 3es- a go saquapa-axd _ucrvleo;?pa suT.iaà sep '(IV) a3via; op aqn:q ne2:a (Ob):uamaic..ncj az Yaitloo nt, ipu-ran,,e a1TelnoiTo uamanomc un manbTunmoo mnod (ZV) sumaA sap (I) s;ssqo np ue2pm iuTpni3ol uald al suep enfgs jsa aX.,1 XuOp (19) a2 oI 3p aqna un maliasua % at0dg