Brevet FR2714419A1 — publié le 19950630

DESCRIPTION L'INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE FORAGE GEOTECHNIQUE, DU TYPE A TETE DE FORAGE COULISSANT SUR UN MAT, PAR ROTATION ET PAR ROTO-PERCUSSION, A DEUX ARBRES D'ENTRAINEMENT PARALLELES. Les machines de forage, en particulier dans le domaine des travaux de génie civil, bâtiment et géotechnique, sont généralement équipées d'un mât de guidage le plus souvent vertical sur lequel se déplace un chariot qui porte la tête de forage et est animé dun mouvement vers le bas pour le forage et vers le haut lors de la remontée de l'outil de forage. Ces machines peuvent être équipées pour réaliser des forages en rotation, par exemple pour le carottage d'un échantillon ou pour le forage destructif avec un outil multilame ou tricône, conjointement avec circulation d'une boue spéciale ou encore pour le forage à la tarière hélicoïdale continue. Elles peuvent être aussi équipées pour travailler en roto-percussion, c'est-à-dire pour entraîner des outils spéciaux soumis simultanément à une rotation et à des chocs cadencés, tels des trépans. La tradition veut que les outils utilisés dans les forages en rotation soient entraînés dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire à droite, tandis que les outils utilisés dans les forages en roto-percussion sont entraînés dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire à gauche. Tout le matériel disponible dans le commerce est donc muni soit de filetage à droite, soit de filetage à gauche, selon qu'il s'agit respectivement de forage en rotation ou de forage en roto-percussion. Quand il faut changer sur la machine de forage la technique de perforation, par exemple passer de celle de rotation à celle de rotation-percussion, on se trouve dans l'obligation, soit de changer la tête d'entraînement de l'outil, c'est-à-dire de passer d'une tête pour rotation à droite, à une tête pour roto-percussion à gauche, ce qui entraîne de longues opérations de changement de raccordements, soit, et pour certains types de machine seulement, d'utiliser un raccord adaptateur spécial comme nous allons le voir. Cette dernière solution est plus facilement envisageable pour les machines à entraînement par fluide (air comprimé ou huile) que pour les machines à entraînement mécanique où les boites de vitesse ne permettent pas la même gamme de vitesse dans les deux sens. Sur les machines à entraînement par fluide, on peut faire tourner l'arbre de rotation dans un sens ou dans l'autre en inversant le sens de circulation de ce fluide. Sur les machines à moteur thermique, par un dispositif mécanique d'inversion et sur les machines à moteur électrique par inversion de 2 phases, on peut également changer le sens de rotation de l'arbre d'entraînement. On peut donc, soit concevoir une extrémité d'arbre avec deux filetages adjacents, I'un à droite, I'autre à gauche, mais l'expérience a montré qu'il s'agit d'un dispositif fragile. On peut aussi envisager d'utiliser un raccord à filetage à droite d'un côté, à gauche de l'autre, dont la fixation sur l'arbre pour entraînement dans le sens opposé au filetage de l'arbre, est obtenue par une goupille traversant cet axe, ce qui entraîne là aussi une certaine fragilité du montage et de l'arbre percé. La présente invention a pour objet un dispositif permettant l'utilisation des machines de forage géotechnique, à mât de guidage, soit en rotation, soit en roto-percussion, grâce à l'échange de deux arbres d'entraînement parallèles par une simple translation et l'inversion du sens d'entraînement des deux arbres. Selon une première caractéristique, I'invention vise un dispositif permettant l'utilisation des machines de forage géotechniques du type à mât de forage sur lequel coulisse un chariot supportant une tête de forage avec un moteur d'entraînement, soit pour le forage en rotation, soit pour le forage en roto-percussion, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tête de forage comprenant deux arbres en parallèle, I'un pour la rotation à droite, I'autre pour la rotopercussion à gauche, et montée déplaçable en translation, perpendiculairement à l'axe du mât de guidage, par rapport au chariot coulissant sur le dit mât. Ce dispositif permet d'utiliser dans l'axe du mât, soit l'arbre de rotation, soit l'arbre de roto-percussion, les deux arbres étant liés cinématiquement et le moteur d'entraînement étant pourvu d'une commande d'inversion du sens de rotation. Selon d'autres caractéristiques: - la translation de la tête de forage, par rapport au chariot de guidage s'effectue par un vérin hydraulique ou à air comprimé à commande manuelle, interposé entre la tête de forage et la chariot, -le moteur de la tête de forage entraîne directement l'arbre de rotation, - L'arbre de roto-percussion est entraîné à partir de l'arbre de rotation par l'intermédiaire d'un système de pignons et chaînes. La description qui va suivre en regard de la planche de dessins annexée, est donnée à titre d'exemple non limitatif. Elle est basée sur l'usage d'une machine à entraînement par moteur hydraulique. Une description du même genre pourrait être réalisée pour une machine à entraînement par tout autre type de moteur. Les particularités qui ressortent, tant du dessin que du texte, font bien entendu partie de l'invention. La figure I est une vue en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est devant la machine de forage et regarde vers le mât de guidage, lequel est situé en arrière du dispositif. La figure 2 est une vue en coupe horizontale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est en dessous du dispositif et regarde les arbres en bout. La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention, en supposant que l'observateur est sur le côté de la machine et regarde vers le mât de chant. En référence à ces figures, les deux arbres, I'un de rotation à droite (3), I'autre de rotopercussion à gauche (4) qui sortent de la tête de forage (1), sont guidés par le chariot (2) qui coulisse sur le mât de forage (11). L'arbre de rotation à droite (3) est entraîné par un moto réducteur (5) en tête. Par un système de pignons (6), (8) et chaîne (7), L'arbre de rotation (3) entraîne l'arbre de roto- percussion (4). Lors d'un forage en rotation à droite, L'arbre de rotopercussion (4) n'est pas utilisé et tourne à vide, à droite. Quand on veut réaliser un forage en roto- percussion à gauche, on change le sens de circulation de l'huile hydraulique dans le moto réducteur (5). L'arbre de rotation (3) qui n'est pas utilisé, tourne à gauche à vide. L'arbre de roto- percussion (4) est entraîné à gauche et reçoit en tête les chocs cadencés d'un marteau hydraulique (9) Quand sur un même forage, la technique de forage doit être inversée, c'est-à-dire quant il faut passer d'une rotation à droite, à une roto- percussion à gauche et, vise-versa, il suffit d'échanger la position des deux arbres (3) et (4) par translation perpendiculaire au mât (11). Cette translation s'effectue à l'aide d'un vérin hydraulique (10) commandé manuellement et interposé entre le chariot (2) et la tête de forage (1). REVENDICATIONS I - Dispositif permettant l'utilisation des machines de forage géotechniques du type à mât de guidage, sur lequel coulisse un chariot supportant une tête de forage avec moteur d'entraînement, soit pour le forage en rotation, soit pour le forage en roto-percussion, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tête de forage (1) comprenant deux arbres en parallèle, I'un pour la rotation à droite (3), I'autre pour la roto-percussion à gauche (4), et montée déplaçable en translation perpendiculairement à l'axe du mât de guidage (11), par rapport au chariot (2) coulissant sur le dit mât, permettant d'utiliser dans l'axe du mât (11), soit l'arbre (3) soit l'arbre (4), et en ce que les deux arbres (3) et (4) sont liés cinématiquement et en ce que le moteur d'entraînement (5) est pourvu d'une commande d'inversion de sens de rotation. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la translation de la tête (1) par rapport au chariot de guidage (2) s'effectue par un vérin hydraulique ou à air comprimé à commande manuelle (10), interposé entre la tête (1) et le chariot (2). 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moteur (5) de la tête de forage (1) entraîne directement l'arbre de rotation (3). 4 - Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'arbre de roto percussion (4) est entraîné en rotation à partir de l'arbre (3), par l'intermédiaire d'un système de pignons (6) (8) et chaînes (7).