Brevet FR2741908A3 — publié le 19970606

FR 2741908 A3 19970606 FR 9613167 A 19961029 "DISPOSITIF POUR LA RÉALISATION DE TROUS FORÉS, A TIGE DE FORAGE COMPOSÉE DE SEGMENTS ACCOUPLÉS" La présente invention concerne un dispositif pour la réalisation de trous forés, en particulier dans des conditions d'espace limitées, qui est constitué essentiellement d'un moteur de forage pouvant se déplacer le long d'un guidage et dmune tige de forage composée de segments accouplés et portant, à son extrémité tournée vers un front de taille, une couronne de fleuret, dans lequel les segments, au moyen d'éléments de guidage correspondants les uns aux autres prévus à leurs extrémités et d'éléments de liaison dentés en prise les uns avec les autres, et au moyen de pinces de serrage, peuvent former, à partir d'une tige de forage flexible, une tige de forage rigide, avec un tuyau d'injection à plusieurs couches disposé dans les segments pour encaisser une force de traction, le tuyau d'injection à plusieurs couches comportant au moins deux couches de fils s'étendant en hélices orientées dans des sens opposes. Un dispositif de ce type est déjà décrit dans le brevet DE-PS 39 05 999. Lors de la réalisation de trous forés au moyen d'un tel dispositif, en particulier en utilisant une tige de forage composée de segments, pouvant être rigidifiée dans la zone de la machine de forage mais se trouvant à état flexible aen dessous de la machine, sont apparus divers inconvénients. La liaison des segments pour former une tige de forage rigide est réalisée au moyen d'éléments de guidage prévus à l'intérieur des segments et d'éléments de liaison externes réalisés sous la forme de dentures. En tant qu'éléments de guidage on peut utiliser des billes de cenmage percées et des coquilles correspondant à ces billes de centrage. Compte tenu de tels segments de guidage particuliers, les dentures doivent être renforcées dans le sens radial. Les dentures rectangulaires, s'engageant les unes dans les autres, des segments individuels ont été, aen particulier à cause de leur nombre, formées d'une manière trop faible, usées ou cassées si bien que le tuyau d'injection s'étendant à travers les segments a été sollicité d'une manière excessive et allongé additionnellement. Le tuyau d'injection disposé jusqu'à présent à l'intérieur des segments pour le transport d'un fluide sous pression, sous la forme d'air ou d'eau, ainsi que pour le guidage des segments est soumis à une très grande usure du fait que les segments sont disposés à rotation et à coulissemnt sur le tuyau et qu'en plus, lors du forage de trous s'étendant horizontalement et vers le bas, la tige de forage rigidifiée doit être tirée hors du trou au moyen du tuyau d'injection. Pour cette raison, le tuyau d'injection est soumis à des forces de traction correspondantes élevées. Les tuyaux d'injection qui ont été utilisés jusqu'à présent, sont constitués d'un tuyau interne en matière plastique sur lequel sont enroulées deux couches de fil rond qui sont à leur tour enveloppées d'une gaine en matière plastique. Les deux couches de fil rond, réalisées en fils ronds minces, sont enroulées d'une manière très serrée, elles présentent un faible pas mais toutefois les deux couches sont enroulées hélicoidalement dans des sens opposés. Par suite du petit pas des couches de fil rond et de leur faible résistance, les tuyaux d'injection sont allongés, sous l'effet des forces de traction apparaissant, dans une mesure exceptionnelle. Par suite de l'allongement du tuyau d'injection, la distance entre les segments pouvant former une tige de forage rigidifiable et les segments suivants n'est plus correcte, ce qui signifie que la course de la pince de serrage est trop courte ou qu'elle doit être rappelée trop vite. Suivant une variante, un autre segment doit être placé sur le tuyau allongé, ce qui prend beaucoup de temps et exige beaucoup de soins pour la manipulation. Un autre inconvénient de la disposition actuelle du tuyau d'injection à l'intérieur des segments a été l'écrasement du tuyau d'injection à l'intérieur du segment de guidage recevant la couronne de fleuret. La section transversale interne du tuyau d'injection a été modifiée par les forces de traction s'exerçant sur le tuyau d'injection. En outre, par suite du manque de rigidité, les tuyaux d'injection actuels n'ont pas formé un guidage suffisant pour les segments en prise les uns dans les autres. Au contraire l'invention a pour but de fournir une tige de forage constituée de segments qui, par suite de la conformation des segments et en particulier par suite du mode de réalisation du tuyau d'injection, permet d'éviter les inconvénients précités et permet de réaliser un forage efficace et économique. Ce but est atteint, suivant la présente invention, du fait que les éléments de liaison des segments formant la tige de forage présentent une denture à trois dents, la couche interne, parmi les couches de fil, du tuyau d'injection est constituée de fils ronds s'étendant les uns à côté des autres en formant une hélice de grand pas, et la couche externe enveloppant les fils ronds est constituée d'un fil plat enroulé en hélice avec une distance entre les spires, la couche de fil plat étant enroulée en sens inverse par rapport à la couche de fils ronds et présentant un petit pas. A la place des couches de fil rond utilisées jusqu'à présent, réalisées en fils minces, la couche de fil rond, constituée de fils ronds disposés étroitement les uns à côté des autres et ayant un plus grand diamètre, empêche, par suite de sa disposition hélicoidale à grand pas, laquelle est maintenue par l'enroulement du fil plat à distance et en hélice de sens opposé, à un allongement indésirable du tuyau d'injection et en même temps elle améliore la stabilité et le guidage assuré de ce fait pour les segments. La couche externe en matière plastique pénètre dans les intervalles entre les fils plats et elle contribue ainsi au renforcement et à la stabilité de l'ensemble du tuyau. Grâce à l'amélioration et à la stabilisation de la denture à trois dents présentant des flancs s'étendant perpendiculairement sur les côtés tournés dans le sens de rotation et des chanfreis situés sur les côtés opposés au sens de rotation, l'usure est réduite, la transmission des forces est améliorée et en outre, grâce à la prévision des chanfreins, une meilleure venue en prise des segments est possible. Un avantage particulier de l'invention est que le montage à rotation, sans toutefois possibilité de coulissement, du tuyau d'injection dans le segment de guidage portant la couronne de fleuret ne permet plus aucun rtrécissement de sa section transversale. L'extrémité du tuyau d'injection, avec les fils ronds repliés sur euxmêmes de 180 et qui sont noyés additionnellement dans de la matière plastique, est logée dans un manchon adapté à la surface interne élargie du segment de guidage et additionnellement un manchon intermédiaire est prévu entre le tuyau interne et les fils ronds. Le manchon recevant le tuyau prend appui sur un épaulement périphérique, dans le segment, et de cette façon il se trouve être monté dans le segment de guidage de manière à ne pas pouvoir coulisser lors de l'apparition des forces de traction élevées, tout en pouvant cependant tourner. Un autre avantage de l'invention est qu'à l'extrnémité du tuyau d'injection, entre le raccord pour le fluide sous pression et le dernier segment formant la tige de forage, est disposé un dispositif de réglage influant sur la longueur du tuyau d'injection. Ce dispositif de réglage compense un certain allongement inévitable du tuyau d'injection si bien que l'on évite de cette façon les inconvénients précités qui résultent de l'allongement du tuyau d'injection. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitati une forme d'exécution de la présente invention, aen référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue an élévation partielle d'une tige de forage composée de segments emboîtés les uns dans les autres. La figure 2 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, du tuyau d'injection à couches multiples. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du segment de guidage d'une tige de forage recevant le tuyau d'injection. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de réglage disposé à l'extrémité du tuyau d'injection. Ainsi qu'il est illustré sur la figure 1, des segments 2 qui constituent une tige de forage 1 et reçoivent à l'intérieur un tuyau d'injection 4, comportent des éléments de liaison 3 présentant des dents 9 et des creux 10 correspondant aux dents 9. Pour assurer une stabilité suffisante des éléments de liaison en prise les uns avec les autres, les segments présentent une denture à trois dents. Les dents 9, de mêmne que les creux 10 qui correspondent les uns avec les autres, présentent, sur leurs côtés tournés dans le sens de rotation, des flancs 11 s'étendant perpendiculairement. Sur les flancs opposés au sens de rotation, les dents 9 et les creux 10 sont pourvus de chanfreins 12 qui permettent un accouplement plus régulier des éléments de liaison 3. Le tuyau d'injection qui s'étend à travers les segments 2 et qui transmet les forces de traction, est représenté avec un arrachement partiel sur la figure 2. Le tuyau d'injection comporte, à l'intérieur, un tuyau en matière plastique 5 sur lequel sont enroulés en hélice, avec un très grand pas, des fils ronds 6 serrés étroitement les uns contre les autres. Sur la couche de fils ronds 6 qui, par suite de son grand pas, permet un faible allongement, est enroulé en hélice, en sens oppose, avec une distance a entre les spires, un fil plat 7. Le fil plat 7 est à son tour noyé dans une couche externe 8 qui est constituée de matière plastique. Sur la figure 3 est représenté partiellement en coupe le segment de guidage 13 de la tige de forage 1, dans son principe A son extrémité antérieure, le segment 13 présente un creux 14 pourvu d'un filetage interne 15 pour l'engagement d'une couronne de fleuret non représentée. Le segment de guidage 13 présente une partie 21 à section transversale élargie dans laquelle est monté à rotation un manchon 17 recevant le tuyau d'injection 4. Dans la surface interne de la partie du manchon 17 qui est située vers l'avant, en direction de la couronne de fleuret, se trouve une partie élargie tronconique 18. Cette partie élargie tronconique délimite un espace pour la partie 16, repliée à sur elle-même, des fils ronds 6, laquelle est additionnellement noyée dans une masse de matière plastique. Pour éviter, lors de l'apparition de forces de traction correspondantes, un rétrécissement de la section transversale du tuyau d'injection 4, il est prévu un manchon intermédiaire 19 logé entre le tuyau interne 5 et les fils ronds 6 en entourant le tuyau 5 dans sa zone antérieure. A l'extrémité de la partie élargie 21 et entre celle-ci et la section transversale interne du segment de guidage 13 est formé un épaulement périphérique 22 et une bague de pression 20, par exemple en laiton, est disposée entre l'épaulement 22 et l'extrémité du manchon 17, en avant de celui-ci. La configuration du manchon 17 recevant le tuyau d'injection 4 et son montage permet la rotation du segment autour de la tige de forage et en même temps la transmission de forces de traction correspondantes. La partie extrême du tuyau d'injection 4 est représentée en coupe sur la figure 4. Un dispositif de réglage 24 est prévu sur le tuyau d'injection 4 afin de pouvoir adapter la longueur du tuyau d'injection 4 aux circonstances présentes. Le dispositif 24 comporte essentiellement une douille de serrage 25 dans laquelle est engagé et peut être vissé un tirant 26 entourant le tuyau d'injection 4 et qui peut être fixé en position sur la tige de forage 1 et plus particulièrement au tuyau d'injection 4 au moyen d'au moins un élément de blocage 28 en deux parties. Par exempe deux éléments de blocage 28 sont constitués chacun de deux demi-coquilles qui sont liées l'une à l'autre et peuvent être serrées par l'intermédiaire de vis correspondantes 30. Les éléments de blocage 28 sont avantageusement décalés de 90 l'un par rapport à l'autre. A l'extrémité du tuyau d'injection 4 est prévu, entre le tuyau interne 5 et les fils ronds 6, un tube 31 d'alimentation en fluide sous pression qui présente, à son extrémité, un filetage 32 pour le vissage d'un raccord de fluide sous pression 23 et sur lequel sont disposés les éléments de blocage 28. Le dispositif de réglage 24 est ainsi disposé entre le raccord 23 et le dernier des segments 2 constituant la tige de forage 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la réalisation de trous forés, en particulier dans des conditions d'espace limitées, qui est constitué essentiellement d'un moteur de forage pouvant se déplacer le long d'un guidage et d'une tige de forage (I) composée de segments (2) accouplés et portant, à son extrémité tournée vers un front de taille, une couronne de fleuret, dans lequel les segments (2), au moyen d'éléments de guidage correspondants les uns aux autres prévus à leurs extrémités et d'éléments de liaison (3) dentés en prise les uns avec les autres, et au moyen de pinces de serrage, peuvent former, à partir d'une tige de forage flexible, une tige de forage rigide, avec un tuyau d'injection (4) à plusieurs couches disposé dans les segments (2) pour encaisser une force de traction, le tuyau d'injection (4) à plusieurs couches comportant au moins deux couches de fils s'étendant en hélices orientées dans des sens opposés, caractérisé en ce que les éléments de liaison (3) des segments (2) formant la tige de forage (1) présentent une denture à trois dents (9), la couche interne, parmi les couches de fil, du tuyau d'injection (4) est constituée de fils ronds (6) s'étendant les uns à côté des autres en formant une hélice de grand pas, et la couche externe enveloppant les fils ronds (6) est constituée d'un fil plat (7) enroulé en hélice avec une distance (A) entre les spires, la couche de fil plat (7) étant enroulée en sens inverse par rapport à la couche de fils ronds (6) et présentant un petit pas. 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments de liaison (3) formant une denture à trois dents sur les segments (2) sont constituces de dents (9) et de aeux (10) recevant les dents correspondantes (9), disposés suivant un cercle, les dents (9) présentant, sur leurs côtés tournés dans le sens de rotation, des flancs (11) s'étendant perpendiculairement et, sur leurs côtés opposés au sens de rotation, des chanfreins (12). 3. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le tuyau d'injection (4) est fixé, de manière à pouvoir tourner et à encaisser des forces de traction, dans le segment de guidage (13) sur lequel peut être vissée une couronne de fleuret. 4. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les fils ronds (6) entourant le tuyau interne (5), disposés à côté les uns des autres en formant une hélice de grand pas, sont repliés sur eux-mêmes de 180 à l'extrémité dirigée vers la couronne de fleuret et ils sont montés, en étant noyés dans une matière plastique, dans un manchon (17) dont la surface interne est élargie et a une forme tronconique dans sa section antérieure, et en ce qu'un manchon intermédiaire (19) est logé entre le tuyau interne (5) et les fils ronds (6). 5. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le segment de guidage (13) recevant la couronne de fleuret présente, en section transversale et dans le sens de la longueur, une partie élargie (21) s'étendant sur le manchon (17) et une bague de pression (20) montée en avant du manchon (17) de telle façon qu'un épaulement périphérique (22) soit formé à l'extrémité de la partie élargie (21), entre celle-ci et la section transversale interne du segment de guidage (13). 6. Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la bague de pression (20) est disposée entre l'extrémité du manchon (17) et l'épaulement (22). 7. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un dispositif de réglage (24), permettant de régler la longueur du tuyau d'injection (4), est disposé à l'extrémité du tuyau d'injection (4) entre un raccord pour un fluide sous pression (23) et le dernier des segments (2) constitant la tige de forage (1). 8. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le dispositif de réglage (24) comporte une douille de serrage (25) et un tirant (26) entourant le tuyau d'injection (4), engagé dans la douille de serrage (25) et pouvant tre vissé dans celle-ci, le tirant (26) pouvant -re fixé au tuyau d'injection (4) par l'intermédiaire d'au moins un élément de blocage (28). 9. Dispositif suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'il est prévu, pour la fixation du tirant (26), deux éléments de blocage (28) en deux parties, pouvant être reliées et serrées au moyen de vis (30), les deux éléments étant décalés de 90 l'un par rapport à l'autre. 10. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu'à l'extrémité du tuyau d'injection (4), entre le tuyau interne (5) et la couche formée de fils ronds (6), il est prévu un tube d'alimentation en fluide sous pression (31) sur l'extrémité duquel peut être vissé un raccord de fluide sous pression (23) et sur lequel sont disposés les éléments de blocage (28). 1l. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le tube (31) d'alimentation en fluide sous pression est prévu, à son extrémité, avec un filetage (32) pour le vissage d'un raccord de fluide sous pression (23).