Brevet FR2631077A1 — publié le 19891110

La présente invention concerne le matériel utili- sé pour l'exploitation des mines et-des carrières et a notamment pour objet une foreuse hydraulique destinée au forage de trous de mine et de puits. On connaît une foreuse hydraulique comprenant un outil de forage ét un dispositif de percussion hydrau- lique. Le dispositif de percussion de la foreuse est cons- titué d'un corps, d'un piston frappeur, d'un stabilisateur de pression, d'un distributeur du courant de liquide, d'un conduit pneumatique d'alimentation d'appoint avec une source d'air comprimé. Le stabilisateur de pression, ser- vant à réduire les pertes d'inertie de la foreuse et à aug- menter la puissance de frappe du dispositif de percussion hydraulique, est un cylindre avec un piston v flottant libre- ment et partageant le cylindre en deux cavités: une cavité à gaz et une cavité hydraulique. Une portion du liquide uti- lisé dans le dispositif de percussion hydraulique parvient dans la cavité hydraulique. La cavité à gaz du stabilisa- teur est mise en communication avec un réseau d'air et avec une chambre de course à vide (SU, A, 337485). Toutefois, la conception du stabilisateur de pres- sion de la foreuse hydraulique connue est compliquée et impose la fabrication de pièces mobiles d'une haute préci- si.n. La présence des pièces mobiles conditionne leur usure rapide, ce qui diminue notablement la fiabilité du fonctionnement. Depuis la chambre de course utile du dispositif - de percussion hydraulique, le liquide usé est dirigé vers un conduit d'évacuation par le courant impulsionnel et est chassé de la cavité d'évacuation du dispositif de percus- sion hydraulique par un plongeur poussoir, ce qui néces- site une consommation supplémentaire d'énergie. Pour assurer un fonctionnement du stabilisateur de pression, il faut faire appel à un autre type d'énergie, donc à de l'air comprimé. On connaît également une foreuse hydraulique dans laquelle le dispositif de percussion hydraulique com- porte, dans son corps, un frappeur mobile, une chambre de course utile et une chambre de course à vide qui sont pério- diquement reliéestantôt à un conduit de refoulement tantôt à un conduit d'évacuation à l'aide d'un distributeur hydrau- lique, par exemple d'un tiroir rotatif. Un accumulateur hydropneumatique est branché sur le conduit de refoulement. Le dispositif de percussion possède de plus un accumulateur hydraulique qui sert à diminuer les pertes d'inertie du - liquide pendant la course de retour du frappeur. L'accumu- lateur hydraulique a la forme d'un cylindre, dont la cavi- té est partagée par un piston différentiel en deux cham- bres, l'une d'une petite section transversale et l'autre d'une grande section transversale. La première des cham- bres est mise en communication constante avec le conduit de refoulement et la seconde communique avec le conduit d'évacuation et est périodiquement reliée,pendant la cour- se de retour du frappeur, à la cavité de refoulement (SU, A, 354 123). Toutefois, 'la conception de l'accumulateur de cette foreuse hydraulique est compliquée et nécessite une haute précision de fabrication du piston différentiel et le centrage de ses pièces. En outre, cet accumulateur contient une pièce mobile qui est déplacée suivant deux surfaces et contribue à une usure rapide des pièces conjuguées, ce qui crée une fuite du liquide à l'endroit du piston différentiel et di- minue sa fiabilité de fonctionnement. Du dispositif de per- cussion hydraulique, le liquide est périodiquement trans- porté vers le conduit d'évacuation par le piston différen- tiel et par le plongueur dont le fonctionnement nécessite une consommation supplémentaire d'énergie. Le liquide usé se déplace suivant le conduit d'évacuation sous la forme d'un courant impulsionnel, ce qui diminue la tenue du conduit.' On s'est donc proposé de créer une foreuse hydrau- lique dont la conception permettrait de simplifier la com- mande du dispositif de percussion hydraulique et de réduire la consommation d'énergie pour le transport du liquide utilisé dans celle-ci. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une foreuse hydraulique comportant un outil de forage relié, par un réducteur, à un moteur hydraulique ayant un conduit de refoulement et un conduit d'évacuation, et un dispositif de percussion hydraulique ayant une chambre de course à vide et une chambre de course utile, un conduit de refoule- ment et un conduit d'évacuation, qui sont reliés au dispo- sitif de percussion hydraulique par un distributeur hydrau- lique, un accumulateur hydraulique branché sur un conduit de refoulement du dispositif de percussion hydraulique et des pompes hydrauliques caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un dispositif pour l'aspiration forcée du liquide, de la chambre de course utile du dispositif de percussion hydraulique, pendant sa course à vide,qui comporte une chambre de mélange qui est branchée sur le conduit d'éva- cuation du dispositif de percussion hydraulique à travers un distributeur hydraulique, un éjecteur et un diffuseur qui sont disposés dans la chambre de mélange, en ce que l'éjecteur est branché sur le conduit d'évacuation du mo- teur hydraulique et sa buse est logée dans le diffuseur qui est mis en communication avec un conduit d'évacuation qui est commun au moteur hydraulique et au dispositif de percussion hydraulique. en utilisant, dans la foreuse hy- draulique, un dispositif pour l'aspiration forcée du li- quide, de la chambre de course utile du dispositif de per- cussion hydraulique, on peut notablement simplifier la -commande du dispositif de percussion hydraulique et de plus, la solution constructive proposée augmente la fiabilité de son fonctionnement car il ne contient plus aucune pièce mobile. L'aspiration forcée du liquide, de la chambre de travail du dispositif de percussion, pendant la course à vide de son frappeur, crée un courant continu du liquide dans le conduit d'évacuation,ce qui augmente la tenue de ce conduit car on supprime dans ce cas les coups de bélier et le déplacement impulsionnel du liquide. Il convient de noter que l'on utilise, pour le transport du liquide par le conduit d'évacuation, le liquide moteur usé provenant du moteur hydraulique qui entraîne l'outil de forage en rotation et ne nécessite donc pas de frais supplémentaires, ce qui augmente le rendement total de la foreuse hydrau- lique et simplifie les postes de pompage qui y sont utili- sés. En outre, l'aspiration forcée du liquide, de la chambre de travail du dispositif de percussion hydraulique pendant la course à vide de son frappeur, contribue à une diminution rapide de la pression dans la chambre de course utile,ce qui augmente la course du frappeur, l'énergie de frappe et respectivement le rendement de la foreuse hydrau- lique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin non limitatif annexé dans lequel: - la figure unique montre un schéma de principe d'une foreuse hydraulique selon l'invention. La foreuse hydraulique selon l'invention comporte un outil de forage 1, qui est réalisé selon une conception connue et qui est relié par un réducteur 2 à un moteur hydraulique 3, et un dispositif de percussion hydraulique 4, qui comprend un frappeur 5 qui agit sur l'outil de fora- ge 1, une chambre de course à vide 6 et une chambre de course utile 7. Le moteur hydraulique 3 possède un conduit de refoulement 8 qui est relié à la pompe hydraulique 9 et un conduit d'évacuation 10. Le dispositif de percussion hydrau- lique 4 comporte un conduit de refoulement 11 qui est relié à la pompe de refoulement 12 et sur lequel est branché un accumulateur hydraulique 13 et un conduit d'évacuation 14. Le conduit de refoulement 11 et le conduit d'éva- cuation 14 du dispositif de percussion hydraulique 4 sont reliés aux chambres de course à vide et de course utile par un distributeur hydraulique 15 qui est réalisé selon une conception connue et qui a une cavité de refoulement et une cavité d'évacuation. La foreuse hydraulique est munie d'un dispo- sitif 16 pour l'aspiration forcée du liquide, de la cham- bre de travail 7 du dispositif de percussion hydraulique pendant la course à vide de son frappeur, dispositif qui comporte une chambre de mélange 17, un éjecteur 18 et un diffuseur 19. La chambre 17 est branchée sur le conduit d'évacuation 14 du dispositif de percussion 4, l'éjecteur 18 est branché sur le conduit d'évacuation 10 du moteur hydraulique 3 et sa buse 20 est logée dans le diffuseur 19, celui-ci étant relié au conduit d'évacuation 21 qui est commun au moteur hydraulique 3 et au dispositif de percus- sion hydraulique 4. La foreuse hydraulique selon l'invention fonctionne de la manière suivante. A partir de la pompe hydraulique 9, l'outil de forage 1 de la foreuse est mis en action par le moteur hydraulique 3. Le courant de liquide moteur est amené, de la pompe 12, par le conduit de refoulement 11, au dispo- sitif de percussion hydraulique 4. Le conduit de refoule- ment 11 est mis en communication constante avec la chambre 6 de course à vide. La chambre 7 de course utile est reliée alternativement, par le distributeur hydraulique 15, tantôt au conduit de refoulement 11, tantôt au conduit d'évacuation 14. Au moment o la chambre de course utile 7 est reliée au conduit de refoulement 11, le frappeur 5 ef- fectue sa course utile et au moment o elle est reliée au conduit d'évacuation, il effectue sa course à vide. Le liquide utilisé est évacué sous la forme d'un courant impulsionnel, vers le conduit d'évacuation 21 à travers le dispositif 16 d'aspiration forcée. Depuis le moteur hydrau- lique 3 entraînant l'outil de forage en rotation, le cou- rant de liquide est amené par le conduit d'évacuation 10, à l'éjecteur 18 et est éjecté, à travers sa buse 20, dans le diffuseur 19, en formant un jet s'échappant à une cer- taine vitesse et y créant une dépression. Le liquide usé dans le dispositif de percussion hydraulique 4 est amené, par le conduit d'évacuation 14, dans la chambre 17, dont le volume doit être supérieur à celui du liquide qui y arrive. Le liquide usé est aspiré dans le diffuseur 19 par le jet 22 formé entre la buse 20 et le corps du diffuseur 19. Les deux courants se mélangent dans ce diffuseur 19.- Le courant impulsionnel de liquide usé se transforme en un courant continu. Le courant mélangé est évacué par le conduit d'évacuation 21 qui est commun au moteur hydrau- lique 3 et au dispositif de percussion hydraulique 4, vers un réservoir 23. R E V E N D I C A T I 0 N Foreuse hydraulique du type comportant un outil de forage qui est relié, par l'intermédiaire d'un réduc- teur, à un moteur hydraulique ayant un conduit de refoule- ment et un conduit d'évacuation, un dispositif de percus- sion hydraulique ayant une-chambre de course à vide et une chambre de course utile, un conduit de refoulement et un conduit d'évacuation, qui sont reliés au dispositif de percussion hydraulique par un distributeur hydraulique, un accumulateur hydraulique branché-sur un conduit de refou- lement du dispositif de percussion et des pompes hydrauli- ques,-raractérisée en ce qu'elle -est munie d-'un dispositif (16) pour l'aspiration forcée du liquide, de la chambre de course utile (7) du dispositif de percussion-hydrau- lique (4), pendant sa course à vide, qui comporte une cham- bre (17) de mélange qui est branchée sur le conduit d'éva- cuation (14) du dispositif de percussion hydraulique à travers un distributeur hydraulique (15), un éjecteur (18) et un diffuseur (19) disposés dans la chambre (17) de mé- lange, en ce que l'éjecteur (18) est branché sur le con- duit d'évacuation (10) du moteur hydraulique (3) et sa buse (20) est logée dans le diffuseur (19) qui est mis en communication avec un conduit d'évacuation (21) qui est commun au moteur hydraulique (3) et au dispositif de per- cussion hydraulique (4).