Brevet FR2682156A1 — publié le 19930409

ENGIN MOBILE DE FORAGE L'invention concerne un engin mobile de forage comprenant un véhicule sur lequel est monté un mât orien- table pouvant être rabattu à l'horizontale. Dans le cas des engins mobiles de forage à mât ra- battable, la longueur du mât est normalement limitée par le fait que, lorsque le mât est à l'horizontale, le véhi- cule est soumis à un excédent de poids et décolle du sol à l'une de ses extrémités Un autre problème réside en ce que le vérin de levage qui sert à amener le mât en posi- tion verticale ne peut se trouver qu'à une distance limi- tée de l'articulation de levage en raison des dimensions du véhicule, et n'est donc pas capable de déplacer un grand mât sur la totalité de l'angle de pivotement Habi- tuellement, de nombreux vérins et, à l'intérieur du méca- nisme de levage, de nombreuses articulations sont néces- saires pour amener un mât de grande hauteur en position verticale Cependant, une structure d'articulation com- plexe se traduit par une grande instabilité du mât car chaque articulation possède un certain jeu et ces jeux s'additionnent. L'invention a pour but de fournir un engin mobile de forage qui comporte un dispositif de levage simple pour le mât et autorise de grandes longueurs de mât. Conformément à l'invention, ce but est atteint en ce que l'articulation de levage est placée sur un premier chariot sur lequel le mât est guidé de manière coulis- sante, en ce que le vérin de levage coopère avec un second chariot sur lequel le mât est guidé de manière coulis- sante, et en ce que l'un des chariots est relié au mât par un vérin d'appui pour faire coulisser le mât le long des deux chariots. Dans l'engin de forage conforme à l'invention, le mât est guidé dans deux chariots qui sont espacés l'un par rapport à l'autre L'un des chariots est monté sur l'articulation de levage tandis que le vérin de levage agit sur l'autre chariot L'un des chariots est relié au mât par l'intermédiaire d'un vérin d'appui Le vérin d'appui permet de déplacer le mât par rapport aux cha- riots Lorsqu'il est en position horizontale, le mât peut ainsi être déplacé par rapport au véhicule, de sorte que certaines parties du mât peuvent dépasser du véhicule vers l'avant et vers l'arrière et le centre de gravité du mât peut être amené dans la zone du véhicule Un autre avan- tage réside en ce que, lorsqu'il est dressé, le mât peut être déplacé verticalement, par exemple pour être posé au sol ou pour ménager un espace libre au-dessus du sol. En outre, il est avantageux que les composants qui maintient le mât en position verticale ne nécessitent qu'un très petit nombre d'articulations En l'occurrence, il s'agit surtout des deux articulations qui sont situées aux extrémités du vérin de levage et dont le jeu peut com- promettre la stabilité du mât dressé. Selon un perfectionnement avantageux de l'invention, le premier chariot et le second chariot sont reliés l'un à l'autre par un vérin de rattrapage Ce vérin de rattrapage détermine l'écartement mutuel des deux cha- riots et permet d'employer un vérin de levage relativement court Le vérin de levage ne prend en charge qu'une partie du levage du mât Lorsqu'il est entièrement sorti mais que le mât est encore incliné, le vérin de rattrapage est ren- tré, ce qui a pour effet de faire descendre le second cha- riot sur le mât et, simultanément, d'amener ce dernier en position verticale Dans la phase o le levage du mât exige une force importante, le second chariot se trouve à une grande distance du premier chariot, de sorte que la force du vérin de levage produit un couple de levage élevé En revanche, dans la dernière phase de levage, le couple de levage nécessaire est plus faible Le vérin de levage est déjà entièrement sorti et le levage complet in- tervient lorsque le vérin de rattrapage tire le second chariot vers le premier chariot La longueur du vérin de levage peut ainsi être réduite par rapport à ce qui serait nécessaire si le vérin de levage était assujetti à un point fixe du mât. Un exemple de réalisation de l'invention sera pré- senté en détail ci-après en référence aux dessins. Sur les dessins sont représentées à: la figure 1, une vue de côté de l'engin de fo- rage avec le mât dressé, la figure 2, une vue de face de la figure 1, et la figure 3, une vue de côté de l'engin de fo- rage avec le mât couché. L'engin mobile de forage représenté comporte un véhicule 10 qui est conçu ici sous la forme d'un véhicule chenillé et possède un train de roulement à chenilles 11. La superstructure 13 est montée sur le train de roulement à chenilles par l'intermédiaire d'une couronne de pivote- ment 12 Sur le véhicule 10, une flèche 15 tournée vers l'avant est montée de manière pivotante autour d'une arti- culation horizontale à côté de la cabine de conduite 14. La flèche 15 est déplacée autour de l'articulation 16 par un vérin de flèche 17 qui prend appui sur le véhicule 10. L'extrémité avant de la flèche 15 coopère, par l'intermédiaire d'une articulation 18, avec un premier chariot 19 sur lequel le mât 20 est guidé par coulissement longitudinal. Le guidage du mât est également assuré par un se- cond chariot 21 qui coopère avec la même glissière de gui- dage 22 du mât 20 que le premier chariot 19 Avec le se- cond chariot coopèrent, par l'intermédiaire d'articulations 23, deux vérins hydrauliques de levage 24, 24 a qui prennent appui sur la superstructure 13 du véhi- cule par l'intermédiaire d'articulations 25, 25 a, sensi- blement au milieu de l'extension longitudinale de la su- perstructure 13, c'est-à-dire à proximité du plan médian transversal du train de roulement à chenilles 11 lorsque la superstructure 13 est orientée dans le sens du train de roulement à chenilles Comme le montre la figure 2, les articulations 25 et 25 a sont disposées dans les zones latérales opposées de la superstructure 13, de sorte que, en vue de face, les vérins de levage 24 s'étendent latérale- ment en oblique vers le haut et vers l'intérieur, et for- ment, avec la superstructure 13, un triangle isocèle dont le sommet est formé par le second chariot 21 Les deux vé- rins de levage 24 et 24 a sont mis en pression de manière synchrone L'un des vérins de levage, 24 a, est muni d'un dispositif de variation de longueur 26 réalisé sous la forme d'un vérin hydraulique qui est commandé séparément et qui permet de modifier la longueur du vérin de levage 24 a au moyen d'une commande d'appoint, pour faire basculer le mât 20 latéralement dans une plage angulaire limitée. Les inégalités de la surface du sol sur laquelle se trouve le véhicule 10 peuvent ainsi être compensées latéralement à la superstructure 13. Les deux chariots 19 et 21 sont reliés l'un à l'autre par un vérin hydraulique, le vérin de rattrapage 27, qui s'étend parallèlement au mât 20 à proximité immé- diate de ce dernier et qui permet de modifier l'écartement des deux chariots 19 et 21. Parallèlement au mât 20 est disposé un autre vérin hydraulique, à savoir le vérin d'appui 28 dont l'une des extrémités est reliée au premier chariot 19 et dont l'autre extrémité est reliée au mât 20 par l'intermédiaire d'une articulation 29 Le vérin d'appui 28 s'étend latéra- lement à côté du vérin de rattrapage 27 et sert au dépla- cement longitudinal du mât 20 par rapport aux deux cha- riots 19 et 21. A l'extrémité inférieure du mât 20 se trouve, sous le premier chariot 19, un treuil 30 d'o part un câble 31 qui aboutit à un jeu de poulies 32 disposé à l'extrémité supérieure du mât 20 A l'extrémité retombante du câble 31 est accroché un train de tiges de forage 33 qui est repré- senté ici sous la forme d'une tige carrée télescopique A l'extrémité inférieure de la tige carrée est fixée une ta- rière 34 qui pénètre dans le sol par rotation pour réali- ser un trou de forage Le train de tiges de forage 33 tra- verse un bloc d'entraînement rotatif 35 constitué d'un dispositif d'entraînement 36, qui renferme une couronne de rotation et entoure le train de tiges de forage, et d'au moins un moteur hydraulique 37 qui entraîne la couronne de rotation Le bloc d'entraînement rotatif 35 est monté sur un chariot d'avance 38 qui est guidé sur une autre glissière de guidage 39 du mât 20. Le chariot d'avance 38 est muni d'un dispositif d'entraînement pour se déplacer le long de la glissière de guidage 39 Ce dispositif d'entraînement comporte deux pi- gnons 40, 40 a qui sont chacun entraînés par un moteur 41 et, respectivement, 4 la et qui coopèrent chacun avec une crémaillère 42 et, respectivement, 42 a Chaque crémaillère 42, 42 a est constituée d'une chaîne à tourillons qui est tendue le long du mât 20 et s'étend parallèlement à ce dernier Chaque chaîne à tourillons comporte deux montants latéraux entre lesquels s'étendent des tourillons qui for- ment, d'une certaine manière, les barreaux d'une échelle. Les pignons 40 et 40 a coopèrent avec les tourillons trans- versaux des crémaillères de façon que leurs entredents re- çoivent les tourillons Le chariot d'avance 38 possède donc son propre système d'entraînement pour se déplacer le long du mât. A l'extrémité arrière de la superstructure 13 du véhicule 10 est monté un autre treuil 44 d'o part un câble 45 qui aboutit au jeu de poulies 32 Un crochet de grue 46 est fixé à l'extrémité retombante du câble 45. Lorsque le mât 20 se trouve dans la position cou- chée représentée à la figure 3, le véhicule 10 est en ordre de marche et de transport En l'occurrence, le mât peut être déplacé dans son sens longitudinal par l'action du vérin d'appui 28, de sorte que l'extrémité avant du mât peut être déplacée dans le sens de la marche et, même en présence d'un très long mât, le centre de gravité du mât peut être amené dans la zone médiane du véhicule (dans le sens longitudinal) La flèche 15 se trouve en position basse, c'est-à-dire presque horizontale, et les vérins de levage 24, 24 a sont orientés vers l'arrière à partir des articulations 25, 25 a Le premier chariot 19 se trouve donc devant les articulations 25, 25 a et le second chariot 21 derrière ces articulations A l'extrémité arrière de la superstructure 13 se trouve un repose-mât 46 qui peut être déplacé verticalement par un vérin auxiliaire 47 et qui se trouve pour l'instant en position basse pour supporter le mât couché. Pour redresser le mât à partir de la position re- présentée sur la figure 3, le mât 20 est d'abord amené en position arrière extrême par le vérin d'appui 28, sans mo- difier les positions des chariots 19 et 21 A l'aide du vérin auxiliaire 47, le repose-mât 46 est ensuite levé pour agrandir l'angle compris entre le mât 20 et les vérins de levage 24, 24 a Le levage ultérieur du mât s'effectue en déployant les vérins de levage 24 et 24 a. Lors des opérations décrites jusqu'ici, le vérin de rattrapage 27 est sorti, c'est-à-dire que l'écartement entre les chariots 19 et 21 est à son maximum. La longueur des vérins de levage 24, 24 a ne suffit pas pour amener le mât 20 en position verticale lorsque le vérin de rattrapage 27 est sorti Lorsque les vérins de levage 24, 24 a sont entièrement sortis, le mât 20 se trouve à un angle d'environ 60 par rapport à l'horizontale La dernière phase de l'opération de levage est effectuée en rentrant le vérin de rattrapage 27 Ceci a pour effet de rapprocher le second chariot 21 du premier chariot 19 et donc de dresser le mât Les dimensions du vérin de rattrapage 27 sont calculées pour que le mât puisse encore être déplacé d'un petit angle d'environ 4 au- delà de la position verticale afin de compenser une éventuelle inclinaison du véhicule sur le sol (dans le sens longitudinal) Le vérin de rattrapage peut également effectuer ce type de compensation angulaire dans le sens opposé. En actionnant le vérin de flèche 17, la flèche 15 peut être soulevée pour faire monter les chariots 19 et 21, et donc également l'ensemble du mât 20 Lors du levage du mât, l'extrémité inférieure 20 a de ce dernier se trouve dans l'espace compris entre les chenilles du train de rou- lement à chenilles 11, de sorte qu'elle ne peut pas heur- ter les chenilles du véhicule En actionnant le vérin de levage 17, l'extrémité inférieure 20 a du mât est soulevée au-dessus des chenilles du véhicule, de sorte que la su- perstructure 13 peut pivoter avec le mât 20 sans être gê- née par les chenilles du véhicule La montée du premier chariot 19 par rapport au véhicule 10 a également pour avantage d'augmenter la garde au sol des treuils 30, qui sont placés sous le premier chariot 19 lorsque le mât est dressé, ce qui évite de les salir. A la place de la flèche 15 manoeuvrable par le vé- rin de flèche 17, on peut également prévoir un dispositif de levage à effet exclusivement vertical qui déplace le chariot 19 verticalement sans faire intervenir de compo- santes horizontales. Pour coucher le mât, on rentre d'abord le vérin de flèche 17 et on abaisse le mât Ensuite, on sort le vérin de rattrapage 27, ce qui a pour effet de basculer le mât à environ 60 La descente ultérieure s'effectue en rentrant les vérins de levage 24, 24 a jusqu'à ce que le mât ait atteint le repose-mât 46 en position haute La dernière phase de la descente s'effectue en rentrant le vérin auxiliaire 47 Ensuite, on rentre le vérin d'appui 28 pour amener le mât couché sur le véhicule 10 dans une position longitudinale appropriée au déplacement du véhicule. Au lieu du vérin de rattrapage 27 qui modifie l'écartement mutuel des chariots 19 et 21, les chariots peuvent également être solidarisés l'un à l'autre Dans ce cas, le vérin de levage 24 doit cependant être assez long pour pouvoir amener le mât en position verticale. REVENDICATIONS 1 Engin mobile de forage comprenant un véhicule ( 10), un mât ( 20) qui est monté sur le véhicule et peut être amené en position verticale et en position horizon- tale et qui peut pivoter autour d'une articulation de le- vage ( 18), et au moins un vérin de levage ( 24) prenant ap- pui sur le véhicule ( 10), caractérisé en ce que l'articulation de levage ( 18) est placée sur un premier chariot ( 19) sur lequel le mât ( 20) est guidé de manière coulissante, en ce que le vérin de levage ( 24) coopère avec un second chariot ( 21) sur lequel le mât ( 20) est guidé de manière coulissante, et en ce que l'un des cha- riots ( 19, 21) est relié au mât ( 20) par un vérin d'appui ( 28) pour faire coulisser le mât ( 20) le long des deux chariots. 2 Engin de forage selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le premier chariot ( 19) et le second chariot ( 21) sont reliés l'un à l'autre par un vérin de rattrapage ( 27). 3 Engin de forage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'articulation de levage ( 18) est réglable à différentes hauteurs au moyen d'un dispositif de levage ( 15, 17) du véhicule ( 10). 4 Engin de forage selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le dispositif de levage est constitué d'une flèche ( 15) pouvant pivoter sur le véhicule ( 10) et d'un vérin de flèche ( 17) pour faire pivoter la flèche. Engin de forage selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le véhicule ( 10), à distance de l'articulation de levage ( 18), un vérin auxiliaire ( 47) à effet vertical qui sup- porte un repose-mât ( 46) et, lors du levage, amène le mât ( 20) en position inclinée jusqu'à ce que le levage ulté- rieur soit pris en charge par le vérin de levage ( 24). 6 Engin de forage selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé qu'il est prévu deux vé- rins de levage ( 24, 24 a) qui prennent appui sur les côtés opposés du véhicule ( 10) et dont au moins un comporte un dispositif supplémentaire de variation de longueur ( 26) pour incliner le mât latéralement.