Brevet FR2764633A1 — publié le 19981218

L'invention concerne un procédé de commande d'un forage de roche exécuté au moyen d'une perforatrice de roche ou marteau perforateur, pourvu d'un marteau à entraînement par pression et d'un moteur de rotation, le forage de roche du procédé étant commandé au moyen de différents paramètres de commande dont l'un est la vitesse de rotation de la tige de fleuret ou de mèche. Dans le forage de roche, le forage est typiquement commandé au moyen de différents paramètres dont les plus généraux sont la pression d'avance, la pression de rotation et la pression de percussion du marteau. Ces valeurs sont typiquement transformées en signaux électriques au moyen desquels un ordinateur peut commander le forage en conformité avec les algorithmes ou limites que l'on souhaite. Dans le forage, la vitesse de rotation de la tige de fleuret est aussi déterminée de différentes manières. Dans une solution manuelle, elle est déterminée par estimation approximative. La solution utilisée dans un "équipement de données" à commande par ordinateur est une solution dans laquelle la valeur du signal de commande fourni à la valve à commande électrique est indiquée sous forme de pourcentages de la gamme de commande maximale. I1 est possible aussi d'utiliser un capteur électrique situé sur le moteur de rotation ou dans sa boîte de vitesses, le capteur rendant possible une mesure de la vitesse de rotation de la tige de fleuret. L'un des inconvénients de ces solutions est que l'estimation visuelle de la vitesse de rotation est difficile et imprécise. Par ailleurs, la vitesse de rotation exprimée en pourcentages est difficile à comprendre. En outre, un capteur séparé mesurant la vitesse de rotation dans une perforatrice de roche est susceptible d'être endommagé et il n'est donc pas nécessairement fiable. Un autre problème se présentant dans ce cas est que ces valeurs de la vitesse de rotation ne sont en fait utilisées en aucune manière dans la commande du forage. Par conséquent, la vitesse de rotation est fixée approximativement à une valeur estimée être convenable et la commande de forage réelle s'effectue en ajustant les autres paramètres. Le but de la présente invention est de fournir un procédé de commande d'un forage de roche dans lequel la vitesse de rotation de la tige de fleuret est mesurée d'une manière fiable et au moyen duquel elle peut être utilisée pour commander le forage de roche réel d'une manière convenable. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que, pour la commande, la vitesse de rotation de la tige de fleuret est définie sur la base de la valeur du signal de commande utilisé pour commander la valve de réglage qui ajuste le débit du fluide sous pression fourni au moteur de rotation et en ce que la valeur du signal de commande indiquant la vitesse de rotation est utilisée en tant que paramètre de commande. L'idée essentielle de l'invention consiste à mesurer la tension de commande ou la pression de commande de la valve de réglage du moteur de rotation et à convertir la tension et la pression, de manière qu'elle corresponde à la vitesse de rotation, au moyen d'une mise à l'échelle appropriée. Etant donné que le débit volumique produit par la tension ou pression de commande au moyen du moteur de rotation peut être exprimé sous forme d'une ligne droite rectiligne, la tension et la pression de commande converties fournissent d'une manière correspondante une vitesse de rotation linéaire. L'idée essentielle d'un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention consiste à utiliser, en sus des autres paramètres pour commander le forage de roche, le paramètre, tel que la pression de commande, qui exprime la vitesse de rotation. L'avantage de l'invention est que, lorsque la pression ou la tension de commande de la valve de réglage du moteur de rotation est utilisée pour indiquer la vitesse de rotation, on obtient un indicateur de vitesse de rotation fiable qui n'est pas aisément perturbé. La vitesse de rotation peut ainsi être réglée à la fois manuellement et d'autres manières avec la précision voulue. En outre, lorsqu'en sus des autres paramètres de commande, l'élément de commande, ou signal de pression ou signal électrique, de la valve de réglage du moteur de rotation est utilisé pour commander le forage de roche, il est possible de tenir compte de toute variation éventuelle dans les conditions, par exemple dans l'automatisation de fissure, et la vitesse de rotation peut être ajustée pour être optimale à l'égard de la percussion. En outre, si le réglage de pression d'avance est basé sur la pression de rotation, c'est-à-dire si on utilise un ajustement de couple, le paramètre indiquant la vitesse de rotation peut être utilisé pour commander la valeur opérationnelle correcte. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue schématique illustrant la dépendance entre le débit volumique linéarisé en fonction de la pression de commande de la valve de réglage prévue dans le moteur de rotation et la vitesse de rotation de la tige de fleuret et la figure 2 est une vue schématique d'un raccordement hydraulique dans lequel la valeur de pression de commande de la valve réglant la rotation est utilisée pour commander l'opération qu'il est convenu d'appeler opération d'automatisation de fissure. La figure 1 est une vue schématique représentant la relation linéaire existant entre la pression de commande de la valve de réglage située dans le moteur de rotation et le débit volumique fourni à ce moteur de rotation, c'est-à-dire la vitesse de rotation. Sur la figure, la ligne A correspond à la pression de commande et la ligne B à la vitesse de rotation du moteur de rotation. Le point essentiel réside dans le fait qu'il existe une relation essentiellement linéaire entre le débit volumique et la vitesse de rotation, de sorte que cette vitesse de rotation peut être définie sans ambiguïté en mesurant la pression de commande du débit volumique. En outre, lorsqu'une commande électrique est utilisée, il existe une relation linéaire analogue entre la tension de commande et la vitesse de rotation. La tension de commande de la valve à commande électrique peut ainsi être utilisée pour indiquer sans ambiguïté la vitesse de rotation de la tige de fleuret. Un graphe linéaire de la vitesse de rotation et de la tension de commande ou pression de commande peut être réalisé techniquement au moyen de plusieurs méthodes de linéarisation connues en elles-mêmes. La figure 2 est une vue schématique illustrant la manière dont la pression de commande de la valve réglant la rotation peut être utilisée pour commander ce qu'il est convenu d'appeler une automatisation de fissure. La figure représente un moteur de rotation 1 raccordé par des conduits 2 et 3 à une valve de réglage de type proportionnel 4. Un conduit de fluide sous pression 5, qu'une pompe 6 alimente en fluide sous pression, est raccordé à la valve de réglage 4. Le fluide sous pression peut passer par un conduit 7 jusqu'à un réservoir de fluide sous pression 8. La valve de réglage 4 est ici une valve commandée par pression et elle reçoit la pression de commande par un conduit de pression de commande 9. A partir du conduit de fluide sous pression 3 du moteur de rotation 1, un conduit de pression de commande 10 s'étend jusqu'à une valve de limitation de pression 11 qui est elle-même raccordée par un conduit 12 à ce qu'il est convenu d'appeler une valve de commande de fissure 13. Le conduit de pression de commande 9 est en outre raccordé à la valve de limitation de pression 11, de sorte qu'il fournit une pression de référence et commande le moment auquel la valve de limitation de pression 11 permet à la pression de commande, fournie par le conduit 10, de commander la valve de réglage de fissure 13. En outre, à partir du conduit 3 du moteur de rotation, un conduit de commande 15 est raccordé, en passant par un étranglement 14, à la pompe de fluide sous pression 6, laquelle est ce qu'il est convenu d'appeler une pompe volumétrique à commande par pression. Lorsque la commande est en service, une pression de commande est fournie à la valve 4 en passant par le conduit de commande 9 et la pression fait tourner le moteur de rotation 1 dans le sens normal de rotation. La pression de commande est obtenue d'une manière continue, à partir du conduit d'alimentation en fluide sous pression 3 menant au moteur de rotation, en passant par le conduit 15 et jusqu'à la pompe 6, de sorte que le débit volumique traversant le moteur de rotation reste essentiellement constant. La pression du conduit d'alimentation du moteur de rotation influe simultanément sur la valve ou interrupteur de limitation de pression 11 en passant par le conduit de commande 10. Etant donné que la pression de commande de la valve 4 commande aussi la valeur de différence de pression de la valve de limitation de pression 11, l'augmentation de pression dans le conduit 3 qui est due à la résistance de rotation ne va pas influer sur la valve de fissure 13 jusqu'à ce que la différence de pression entre le conduit 3 et le conduit de pression de commande 9 soit égale à la valeur préfixée. La vitesse de rotation peut ainsi être maintenue à la valeur préfixée, tandis que la commande de la vitesse de rotation est utilisée pour offrir à la résistance de rotation une valeur de seuil convenable avant que l'alimentation soit commutée en mouvement de retour par la valve de fissure 13. Lorsque la pression provenant du conduit 3, c'est-à-dire du conduit d'alimentation, du moteur d'avance excède la pression de la valve de commande 4 et du conduit de commande 9, de la valeur de seuil fixée pour la valve de limitation de pression 11, la pression du conduit 3 est fournie, en passant par la valve de limitation de pression 11, à la valve de commande de fissure 13 qui commute à son tour le moteur d'avance de la perforatrice de roche (non représenté) en mouvement de retour, d'une manière connue en elle-même, jusqu'à ce que la pression diminue de nouveau au-dessous de la valeur de seuil fixée pour la valve 11. L'invention peut aussi être appliquée de façon que la vitesse de rotation soit utilisée lorsque la fréquence de percussion de la perforatrice de roche varie avec la pression de percussion. La valeur de la vitesse de rotation peut ainsi être réglée en fonction de la fréquence de percussion, ctest-à- dire ici de la pression de percussion, de façon telle que la rotation du fleuret ou taillant entre les percussions ait une valeur voulue et que les boutons ou reliefs les plus extérieurs du fleuret descendent dans une position convenable entre les positions de bouton de la percussion précédente. Cela accroît l'effet de rupture de roche de la percussion. L'invention n'est décrite dans le mémoire ci-dessus et aux dessins qu'à titre d'exemple et elle ne doit pas être comprise comme y étant limitée. La particularité essentielle consiste à mesurer la vitesse de rotation, ou la définir sur la base de l'élément de commande, tel que la tension ou la pression, de la valve de réglage du circuit de rotation, et à utiliser alors la valeur résultante de la vitesse de rotation, si nécessaire avec les autres paramètres, pour commander le forage de roche. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un forage de roche exécuté au moyen d'une perforatrice de roche pourvue d'un marteau à entraînement par pression et d'un moteur de rotation (1), le forage de roche du procédé étant commandé au moyen de différents paramètres de commande dont l'un est la vitesse de rotation de la tige de fleuret, caractérisé en ce que, pour la commande, la vitesse de rotation de la tige de fleuret est définie sur la base de la valeur du signal de commande utilisé pour commander la valve de réglage (4) qui ajuste le débit du fluide sous pression fourni au moteur de rotation (1) et en ce que la valeur du signal de commande indiquant la vitesse de rotation est utilisée en tant que paramètre de commande. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valve de commande (4) utilisée est une valve à commande électrique et en ce que le paramètre de commande utilisé est la valeur du signal de commande électrique de ladite valve (4). 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valve de commande (4) utilisé est une valve commandée par la pression du fluide sous pression et en ce que le paramètre de commande utilisé est la valeur du signal de pression, ou pression de commande, de ladite valve (4). 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans un dispositif de forage de roche dans lequel des moyens de commande (13) servent à commuter l'alimentation de la perforatrice de roche en mouvement de retour lorsque la résistance de rotation du fleuret excède une valeur de seuil préfixée, le signal de commande indiquant la vitesse de rotation sert à fixer une valeur de référence pour les moyens de commande (13) et en ce que les moyens de commande (13) ne commutent la perforatrice de roche en mouvement de retour qu'après que la résistance de rotation de la tige de fleuret excède ladite valeur de référence d'une valeur préfixée. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur de référence utilisée est la pression de commande de la valve (4), à commande par fluide sous pression, de réglage du moteur de rotation (1), en ce que la valeur indiquant la résistance de forage est la pression du fluide sous pression dans le conduit d'alimentation (3) du moteur de rotation (1) et en ce qu'une valve de limitation de pression (11) reglable est disposée entre le conduit de pression de commande de la valve (4) de réglage du moteur de rotation (1) et le conduit d'alimentation (3) du moteur de rotation (1), de façon telle que, lorsque la pression dans le conduit d'alimentation (3) du moteur de rotation (1) excède la pression dans le conduit de pression de commande (9) de la pression fixée pour l'interrupteur ou valve de limitation de pression (11), la pression dans le conduit d'alimentation (3) du moteur de rotation (1) commute le moteur d'avance de la perforatrice de roche en mouvement de retour.