Brevet FR2640313A1 — publié le 19900615

TREPAN DE FORAGE AVEC FRAIS~ A IUVE'jT DE V:-ET-VIsNT EN SPIRALE Préambule. Une tête de tarière de forage dont le pignon-fraise descend et monte en spirale automatiquement sans fin, permet de fraiser les terrains sédimentaires, et non de les broyer et écraser comme pour un trépan normal, avec une section d'attaque de l'outil réduite à la section des dents de la petite fraise, alors que pour un trépan normal ctest au minimum le rayon du trou qui est section d'attaque, ce qui réduit d'autant la puissance nécessaire à léntratnement de l'outil ainsi que son poids ou dispositif faisant office de point d'appuit.Quand la fraise est en position basse le diamètre de l'outil est inférieur à celui du trou foré et de son tubage, et peut ainsi être retiré sans autre dispositif spécifique. En terrains meubles, le matériau est pour une bonne part chassé vers le haut latéralement à la fraise ce qui permet une haute vitesse de pénétration et laisse intact de gros fragments de matériau fossilifère, par ailleurs la force de point d'appuit devient si faible que l'outil peut devenir autonome, composé seulement du trépan, du moteur électrique et batteries, et dtune queuetarière de façon à réaliser une taupe télécommandée capable de changements de direction, notamment de vertical à horizontal. Description. Le pignon-fraise a est monté fou sur l'arbre0, parallele au flanc du cane 0 . Cet arbre tourne autour du cône, relativement fixe puisque solidaire du terrain par les ailettes i), par l'intermédiaire du pont-porte engrenages et du cylindre de carossage 0 du système de transmission (cf. fig. 1 et 3). Le cône est constitué de deux spirales dentées, l'une mor.tante l'autre descendante, qui se croisent sans interférences de dents ou d'intervalles grâce au choix de leurs nombres et dimensions (cf. fig.2). Les dents sont inscrites en creux dans la matrice du cône et leur forme est à double biseau concave de façon à guider le glissement latéral du pignon-fraise sur son axe, pignon dont les dents sont de forme inverse (à double biseau convexe).La petitesse du cône et donc la forte valeur angulaire des spirales, oblige à faire varier l'angle de l'arbre par décentrement de son pied, de environ -26 pour la situation du pignon en bas du cône et en phase acendante, jusqu'à zéro en haut du cône puis jusqu'à +26 en descente avec changement brusque à de nouveau -26 pour remonter une nouvelle fois. Pour obtenir ce balancement, un engrenage G , vissé sur le train de tubes d'entratnement h , multiplie la vitesse de celui-çi par quatre par i'intermédiaire de l'engrenage en position fixe i. et du couple d'engrenages l+m actionnant ainsi le plateau Dr auquel est articulé , au niveau du grand diamètre du cône, le haut de l'arbre porte-pignon, à la vitesse que nous noterons V.Le bas de l'arbre est articulé avec décentrement à l'axe tournant au centre du c8ne, mû par d'autres engrenages ( g+i et j+k ) à la vitesse V-e/n, n étant le nombre de révolutions du pignon-fraise nécessaires au parcours des deux spirales. On a donc un décalage angulaire du pied de l'arbre par rapport à sa tête de -e/2 quand le pignon-fraise commence sa montée, à zéro en haut du c8ne et e/2 à l'arrivée de nouveau en bas du cône; à ce point une came Qs débraye l'engrenage l de son moyeu à sept cannelures triangulaires su o Le haut de l'arbre ainsi débrayé est freiné par le terrain(ou est mû par un ressort) jusqu'à la butée de départ g , le bas de l'arbre continuant à tourner, permettant ainsi de retrouver l'inclinaison de -e/2 de départ. La figure 1 représente la coupe du trépan; la figure 3 son plan au niveau du système de transmission et débrayage (les engrenages représentés sont du nombre de dents suivant: 28 pour j , 27 pour X , 14 pour k et Qm ); la figure 4 représente le pied et la partie médiane de l'arbre mobile autour du cône. La figure 2 représente la projection sur un plan du cane au niveau du diamètre de pied. Les losanges bisautés I représentent l'empreinte des têtes des dents du pigon fraise. Les dents 2 sont prises dans la masse t du cane. Revendications. 1 - Un trépan de forage destiné à fraiser les terrains sédimentaires avec un pignon-fraise tournant en spirale alternativement montante et descendante, sans fin, de façon à travailler l'espace d'un cylindre de terrain avec un outil de section très réduite (dents du petit pignon-fraise), est caractérisé en ce qu'il comporte un pignon-fraise a monté fou sur un arbre b qui tourne autour d'un engrenage conique relativement solidaire du terrain c .Cet arbre est articulé en haut (au niveau du grand diamètre du c8ne) sur un plateau mû par des engrenages (6g+Q9 et a ) à une vitesse V, et en bas, avec décentrement, sur l'axe tournant au centre du cône, mû par d'autres engre nages ( g+i et j+k ) à la vitesse V- e/n , n étant le nombre de révolutions du pignon-fraise nécessaires au parcours des deux spirales.On a donc un décalage angulaire du pied de l'arbre par rapport à sa tête de -e/2 -quand le pignon-fraise commence sa montée, à zéro en haut du cône et e/2 à l'arrivée de nouveau en bas du cône; à ce point une came s débraye l'engrenage l/o d'entraînement du 7zuut de l'arbre tandis que le bas de l'arbre tourne toujours, permettant de retrouver l'inclinaison de -e/2 de départ, contrôlée par une butée t. 2 - Un trépan de forage à pignon-fraise tournant en spirale alternativement montante et descendante sans fin, est caractérisé en ce qutil comporte un engrenage coniquc central dont la fonction est de guider le pignon satellite dans un mouvement de montée et descente en spirale, et qui se compose de deux spirales dentées symétriques, l'une montante, l'autre descendante, reliées en cercle aux deux extrémités du cane, se croisant sans interférences de dents et d'intervalles grâce au choix de leurs nombres et dimensions de dents. Les dents du cône sont prises dans la masse et sont de forme femelle (double biseau concave) par rapport aux dents miles du pignon (double biseau convexe).