Brevet FR2648862A1 — publié le 19901228

La présente invention concerne un dispositif ayant pour objet de produire l'excentration d'une partie de la structure de coupe d'un trépan rotatif monobloc destiné au forage des roches. Dans certaines situations de forage on utilise des trépans, qui peuvent être introduits à l'intérieur d'un sondage de diametre nominal D, et qui peuvent, par rotation, engendrer un trou de diamètre D plus grand que DN. Ces trepans sont connus sous le nom de trépans excentrés. Les trépans excentrés existants sont realisés, à partir d'un trépan de diamètre exterieur d plus petit que DB, en disposant, sur un côté de la périphérie, une protuberance, faisant partie de la masse du trépan. Cette protubérance, munie d'éléments de coupe, engendre un forage elargi par rotation de l'outil autour de son axe. Un problème rencontré dans la mise en oeuvre des trépans excentrés existants provient du déséquilibrage provoqué par la protubérance, généralerent importante, du corps de l'outil. Protubérance qui est à l'origine d'oscillations latérales et de vibrations. 11 en resulte un mouvement déséquilibré du trépan qui travaille de façon alternée dans sa partie frontale. Ce problème provoque un mauvais rendement de l'outil, et une usure irrégulière, parfois rapide, des taillants. La présente invention a pour objet de preserver l'efficacité de fonctionnement de la partie frontale du trépan par un mode de réalisation nouveau qui élimine toute protuberance, et par voie de conséquence, tout dèséquilibrage du corps de l'outil. Le trepan excentre suivant l'invention est composté, d'une part, d'une partie travaillant en "pilotage", constituée par un trépan classique de diametre inferieur å celui du sondage, comportant une partie frontale destinée a l'attaque des roches, et une partie latérale appelée "Jupe" destinee å maintenir le centrage du pilote dans la partie forée, et, d'autre part, d'une partie produisant l'élargissement, aménagée dans le prolongement de la jupe de la partie pilote, dans laquelle sont implantés des taillants diamants en saillie par rapport A l'avant-trou foré par le pilote. Selon l'invention aucune protuberance d'un coté ni reduction de profil à l'opposé n'est nécessaire; l'implantation des taillants destinés à I'élargissage se fait sur une section du corps d'outil dans laquelle les masses sont équilibrées autour de l'axe de l'outil, c'est à dire que le centre de gravité de cette section se trouve au voisinage de l'axe de rotation. Selon un mode de réalisation préférentiel, les taillants servant A l'élargissement sont implantés, le long de la jupe latérale, perpendiculairement å celle-ci, sur une partie seulement de sa longueur, et dans le secteur le plus eloigné du trepan pilote. Les logements d'implantation de taillants peuvent se trouver aussi bien dans une partie cylindrique latérale de jupe que dans un canal d'irrigation de cette jupe. Les taillants produisant l'élargissement peuvent également être implantés sur un raccord séparé venant s'accoupler au dessus d'un trépan sous-dimensionné faisant office de pilote. Selon un mode de réalisation préférentiel les taillants utilisés ainsi que leur mode d'assemblage sont tels que décrits dans les brevets B- 87 00822 et 87 13088. Pour obtenir une excentration ( distance entre l'axe d'encombrement de la pièce et l'axe de rotation ) d'une quantité e , on dispose d'un trépan pilote de diamètre: d = DB - 2e Les taillants excentrés dans la partie supérieure de jupe sont mis en saillie de telle manière que le plus grand diamètre d'encombrement du trepan dans la partie excentrée ne dépasse pas le diamètre nominal DB. L'exposition maximale E des taillants dans la partie excentrée est de: E=2e Le diametre engendré par la rotation du trepan est de: D = DB + 2e Les dessins annexes illustrent, a titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation selon l'invention: La figure 1 montre le principe d'excentration d'un trépan. La figure 2 représente un trepan vu-de face. La figure 3 représente un trépan vu de coté. La figure 4 montre la disposition des taillants dans le secteur excentre. Les figures 5, 6, 7, montrent un trépan dont les taillants produisant l'excentration sont fixes sur la partie cylindrique laterale de jupe. Le mode de réalisation représenté sur les figures 2, 3, 4, comporte un trépan pilote pouvant forer un trou plus petit que le diamètre du sondage dans lequel il est descendu, ce pilote comporte une partie de coupe frontale (1) et une jupe latérale cylindrique de centrage (2), sur un méplat (3) de la jupe faisant office de canal d'irrigation, dans le secteur (4) le plus éloigné du pilote, des taillants (5) comportant un corps dur comme élément de coupe sont disposés en saillie par rapport au diamètre fore par le trépan pilote, certains taillants en diamant polycristallin (6) qui forment le bord d'attaque de la partie elargissnnte sont partiellement tournés vers le front de taille d'un angle de dépouille latérale a permettant une meilleure prise de copeau, cet angle est compris entre 40 et 60 degrés. Selon une variante dont le mode de réalisation est illustre par les figures 5, 6, et 7, les taillants (7) produisant l'excentration sont disposés sur la jupe laterale (2) servant au centrage du pilote dans la partie la plus éloignée de la tête du trépan. Les taillants, utilisés aussi bien sur la tete de forage appelée pilote que sur les parties produisant l'excentration, peuvent contenir, comme eléments de coupe, des matériaux durs de toutes natures tels que par exemple: diamants polycristallins, diamants thermostables, diamants naturels, pièces en carbure... REVEXDICATIOS 1) Trépan rotatif et monobloc de forage des roches, dit excentré, caracterise en ce qu'il comporte, d'une part, un trépan pilote pouvant forer un trou plus petit que le diamètre du sondage dans lequel il est descendu, partie pilote se composant, d'une structure de coupe frontale 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps du trépan dans la partie travaillant en élargissage a une forme, presentant une répartition équilibrée des masses autour de l'axe de rotation; la forme du corps doit etre telle, que le centre de gravité d'une section du corps au niveau de l'èlargissage se trouve au voisinage de l'axe de rotation du trépan. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les taillants d'èlargissage (5) peuvent se trouver aussi bien dans une partie cylindrique de jupe latérale (2) que dans un canal d'irrigation de la jupe (3). 4) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les taillants en diamant polycristallin (6) qui sont sur le bord d'attaque de la partie élargissante, sont partiellement tournés vers le front de taille d'un angle de dépouille latérale a compris entre 40 et 60 degrés. 5) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les taillants produisant l'élargissement peuvent être inplantés sur un raccord séparé venant s'accoupler au dessus d'un trépan sous-dimensionné faisant office de pilote. 6) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les taillants utilisés pour produire l'excentration peuvent contenir, comme éléments de coupe, des matériaux durs de toute nature tels que par exemple: diamants polycristallins, diamants thermostables, diamants naturels, pièces en carbure...