Brevet FR2772654A1 — publié le 19990625

L'invention concerne un dispositif de nettoyage de trous forés. Pour réaliser des fixations sûres, il est habituellement nécessaire et aussi souvent obligatoire de nettoyer le trou foré réalisé par un outil de forage avant d'y introduire et d'y sceller un élément de fixation. Lors du nettoyage, on retire d'abord la poussière de forage générée par le forage et demeurée dans le trou foré. La fraction libre de la poussière de forage présente dans le trou foré peut être évacuée par les pompes soufflantes spéciales connues pour cet usage. Cependant, l'opération d'évacuation par soufflage du trou foré est souvent ressentie comme désagréable par l'utilisateur car elle s'accompagne d'un dégagement non négligeable de poussière dans son environnement immédiat. Pour cette raison, il peut arriver qu'on renonce à nettoyer le trou foré par soufflage. La pompe soufflante ne permet habituellement d'éliminer du fond du trou foré que la fraction libre de la poussière de forage qui s'y trouve. Or une partie de la poussière de forage adhère aussi à la paroi du trou foré et est plus ou moins plaquée contre celle-ci par l'opération de forage. Pour nettoyer à fond le trou foré, il faut donc aussi utiliser une brosse permettant de détacher la poussière de forage qui adhère à la paroi du trou foré. La poussière de forage détachée est éliminée du trou foré en majeure partie par le brossage. En raison des mouvements de brossage, une partie de la poussière de forage retombe au fond du trou foré. Pour chasser également cette poussière de forage hors du trou foré, l'utilisateur est souvent tenté d'éliminer la fraction restante hors du trou foré en se servant une nouvelle fois d'une pompe soufflante. L'opération de soufflage s'accompagne d'une production indésirable de poussière. De la poussière de forage peut aussi se redéposer sur la paroi du trou foré, ce qui n'est pas souhaitable. L'opération de nettoyage avec écouvillon et pompe soufflante est fastidieuse et longue et soumet l'utilisateur à une exposition indésirable à la poussière. L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients des dispositifs de nettoyage de l'état de la technique. Elle se propose de fournir un dispositif de nettoyage de trous forés permettant d'éliminer en toute fiabilité du trou foré la poussière de forage libre et celle adhérant à la paroi du trou foré. Il s'agit de simplifier l'opération de nettoyage du trou foré et de raccourcir le temps nécessaire à sa réalisation. Il s'agit de supprimer en grande partie l'exposition de l'utilisateur à la poussière. Ces buts sont atteint avec un dispositif de nettoyage de trous forés selon l'invention, caractérisé par une tige tubulaire qui est munie d'une extrémité insérable pour la relier à un mandrin d'outil d'un outil de forage et qui est creuse sur la majeure partie de son extension longitudinale, la cavité allongée entourée par la surface périphérique de la tige débouchant à l'extrémité avant de la tige située à l'opposé de l'extrémité insérable et étant en communication avec au moins un orifice qui, dans la portion extrême de la tige adjacente à l'extrémité insérable, est ménagé dans la surface périphérique, et par le fait que, sur la tige, sont disposés des organes de brossage qui dépassent sensiblement radialement du côté extérieur de sa surface périphérique. Le dispositif selon l'invention est agencé en vue d'une exécution automatique du nettoyage conjointement avec un outil de forage. La tige insérée dans le mandrin de l'outil de forage est introduite dans un trou préalablement foré et est mise en rotation. Les organes de brossage disposés sur le côté extérieur de la surface périphérique de la tige détachent la poussière de forage adhérant à la paroi du trou foré. La poussière de forage détachée par brossage est acheminée par un courant d'air en direction d'un anneau d'aspiration disposé en surface. Une pression négative règne au niveau de l'orifice d'aspiration. Sous l'effet de cette pression négative, de l'air est aspiré dans la tige creuse à travers l'orifice ménagé dans la portion arrière de la tige. L'air aspiré parvient à l'orifice débouchant de la cavité situé à l'extrémité avant de la tige tubulaire et sert à évacuer sur son passage la poussière de forage. En direction du mandrin d'outil, l'anneau d'aspiration est étanché par des organes de brossage en saillie radiale ou par des dispositifs analogues. Le dispositif selon l'invention permet de nettoyer le trou foré de manière rapide et avec des moyens mécaniques simples. Le décollement de la poussière de forage de la paroi du trou foré à l'aide des brosses, l'évacuation de la poussière de forage vers la surface et le soufflage de la poussière de forage à partir du fond du trou foré s'effectuent en une seule opération. La poussière de forage ne peut pas se redéposer sur la paroi du trou foré sous l'action du soufflage car, en dernier lieu, la paroi du trou foré est toujours brossée lors du retrait du dispositif hors du trou foré. L'air aspiré à travers la tige creuse transporte la poussière de forage vers l'orifice débouchant du trou foré. Du fait de l'aspiration au niveau de l'orifice débouchant du trou foré, il ne se produit aucun dégagement de poussière à l'extérieur de l'anneau d'aspiration. Si aucun outil de forage n'est disponible, le dispositif selon l'invention peut être utilisé comme un écouvillon classique et le trou foré peut alors être nettoyé à la main comme d'habitude. Étant donné que l'implantation des organes de brossage s'étend sur environ 50 % à environ 80 % de la longueur de la tige tubulaire, le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre pour toutes les profondeurs de trous forés habituellement réalisées. En présence d'assez grandes longueurs, les organes de brossage soutiennent la tige à l'intérieur du trou foré, ce qui empêche toute déformation accidentelle de la tige tubulaire. Pour les propriétés d'acheminement de la poussière de forage, il s'avère avantageux que l'implantation des organes de brossage s'apparente au tracé d'une vis convoyeuse et présente un pas compris entre environ 10 et environ 30'. Le cercle d'enveloppe décrit, lors de la rotation, par les extrémités libres des organes de brossage en saillie sensiblement radiale possède un diamètre d'enveloppe qui se trouve de préférence dans un rapport d'environ 2 à environ 4 avec le diamètre extérieur de la tige tubulaire. Ainsi conçu, le dispositif de nettoyage de trous forés peut être utilisé avec des différences de diamètre relativement grandes. Un seul et même dispositif ne permet certes pas de couvrir tous les diamètres de trous forés. Cependant, avec les conditions dimensionnelles adoptées, le dispositif convient a la majorité des diamètres de trous forés habituellement réalisés. Il est garanti qu'en présence de plus petits diamètres les organes de brossage ne provoquent pas une résistance par frottement excessive. Pour la vitesse d'écoulement de l'air soufflé vers l'extérieur, il est avantageux que l'orifice débouchant de la cavité à l'extrémité avant de la tige tubulaire présente une section transversale qui est inférieure ou égale à la section transversale de l'orifice ou à la somme des sections transversales des orifices pratiqués dans la surface périphérique de la tige. La vitesse d'écoulement est ainsi suffisamment grande pour chasser la poussière de forage du plus profond du trou foré. Du point de vue des propriétés abrasives et de leur durée de vie, des organes de brossage en soies synthétiques souples se révèlent avantageux. Dans une variante de réalisation avantageuse de l'invention, les organes de brossage sont disposés sur un support en forme de bande qui peut être fixé en spirale sur le côté extérieur de la surface périphérique. La bande porteuse peut ainsi être remplacée de manière simple en cas de besoin, par exemple pour remplacer des organes de brossage usagés. La tête d'aspiration en forme de pot est pourvue d'un orifice traversant pour la portion arrière, dépourvue d'organes de brossage, de la tige et est munie d'un dispositif de raccordement pour un dispositif d'aspiration de poussière. La poussière de forage transportée vers la surface est immédiatement aspirée. L'évacuation par soufflage s'effectue par un refoulement forcé d'air à travers le dispositif d'aspiration de poussière et peut également s'effectuer à des vitesses d'écoulement supérieures de l'air de soufflage. L'orifice traversant de la tête d'aspiration est muni d'un dispositif d'étanchéité formé, de préférence, par des lamelles ou des soies en saillie radiale. Les lamelles ou soies permettent à la tige de passer sans être gênée. En cas normal, elles garantissent une protection quasi parfaite contre l'aspiration de l'air ambiant sans entraîner de liaison en rotation entre la tête d'aspiration et la tige. L'invention sera décrite ci-après en référence à un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé: L'unique figure illustre le dispositif de nettoyage de trous forés selon l'invention, engagé dans un trou foré B réalisé dans le support G. Le dispositif comprend une tige tubulaire 1 munie, à son extrémité arrière, d'une extrémité insérable 2 destinée au mandrin, suggéré et désigné par T, d'un outil de forage. La tige tubulaire 1 comporte une surface périphérique 3 qui entoure une cavité allongée 4. La cavité 4 débouche au niveau de l'extrémité avant 5 de la tige 1, située à l'opposé de l'extrémité insérable 2. Dans la zone de la tige creuse 1 adjacente à l'extrémité insérable 2, un orifice 7 est ménagé dans la surface périphérique 3. L'orifice débouchant 6 de la cavité allongée 4 située à l'extrémité avant 5 de la tige 1 présente une section transversale n qui est inférieure ou égale à la section transversale o de l'orifice 7 de la zone arrière de la tige 1. Si plusieurs orifices 7 sont prévus dans la surface périphérique 3, certains de ces orifices peuvent présenter une section transversale plus petite que l'orifice débouchant 6 de la cavité 4. Dans ce cas, la section transversale débouchante n de la cavité 4 est inférieure ou égale à la somme des sections transversales de tous les orifices 7 de la surface périphérique 3. Sur son côté extérieur, la tige creuse 1 est garnie d'organes de brossage 8 qui s'étendent sensiblement radialement à la paroi W du trou foré. Les organes de brossage 8 sont constitués de préférence par des soies synthétiques et s'étendent sur environ 50 % à 80 % de la longueur de la tige 1. Dans l'exemple de réalisation représenté, les organes de brossage 8 sont implantés à la façon d'une vis convoyeuse 9 dont le sens de rotation est choisi de préférence de façon à produire, en cas de rotation de la tige 1 en sens horaire, un mouvement d'acheminement depuis le fond P du trou foré vers sa surface S. Il est entendu que la rotation de l'agencement en forme de vis convoyeuse 9 des organes de brossage peut aussi s'effectuer en sens inverse. Dans ce cas, la tige 1 doit être mise en rotation en sens antihoraire pour acheminer la poussière de forage. Lors de la rotation de la tige 1, les extrémités libres des organes de brossage 8 décrivent un cercle d'enveloppe dont le diamètre d'enveloppe e se trouve dans un rapport d'environ 2 à environ 4 avec le diamètre extérieur d de la tige 1. En position d'utilisation, le diamètre d'enveloppe e, indiqué sur la figure 1, des extrémités libres des organes de brossage 8 est déterminé par le diamètre du trou foré. Il est entendu que le diamètre d'enveloppe e des extrémités libres des organes de brossage 8 est légèrement supérieur au diamètre du trou foré lorsque la tige 1 se trouve à l'extérieur du trou foré B. L'agencement en forme de vis convoyeuse 9 des organes de brossage 8 présente un pas a compris entre environ 10 et environ 30 . Les organes de brossage 8 peuvent être fixés directement à la surface périphérique 3 de la tige creuse 1. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, les organes de brossage peuvent aussi être fixés sur une bande porteuse qui est enroulée en spirale sur le côté extérieur de la tige 1. Comme le montre la figure, le dispositif de nettoyage de trous forés selon l'invention comporte une tête d'aspiration en forme de pot 10 qui est pourvue d'un orifice traversant 11 pour la tige 1. L'orifice traversant 11 est muni d'un dispositif d'étanchéité 12 qui est formé, par exemple, par des lamelles ou des soies. Le dispositif d'étanchéité 12 a pour fonction de permettre un libre passage de la tige 1 et d'obturer l'orifice traversant 11 de façon quasi étanche lorsque la tige 1 le traverse. Le dispositif d'étanchéité 12 doit cependant s'opposer à une liaison en rotation entre la tête d'aspiration 10 et la tige 1. La tête d'aspiration est munie d'un raccord 13 destiné à un dispositif d'aspiration de poussière qui y est relié, par exemple, par un tuyau flexible C. Pour nettoyer un trou foré, le dispositif est inséré dans le mandrin T d'un outil de forage et introduit dans le trou foré B. Les organes de brossage 8 implantés en forme de vis convoyeuse sont appliqués avec une certaine précontrainte contre la paroi W du trou foré. La tête d'aspiration en forme de pot 10 repose sur la surface S du support G et entoure l'orifice débouchant du trou foré B. La tête d'aspiration 10 est reliée à un dispositif d'aspiration de poussière par le tuyau flexible C relié au dispositif de raccordement 13. La mise en marche de l'outil de forage a pour effet de faire tourner la tige 1 autour de son axe. Les organes de brossage 8 chassent ainsi la poussière de forage qui adhère à la paroi W du trou foré. Sous l'effet de la pression négative générée par le dispositif d'aspiration de poussière, de l'air est aspiré par l'orifice 7 de la zone arrière de la tige 1, sort au niveau de l'orifice débouchant 6 de la tige 1, lequel est situé, en fonctionnement, dans la zone du fond P du trou foré, et refoule la poussière de forage vers la tête d'aspiration 10. La tige 1 peut coulisser librement dans le sens axial par rapport à la tête d'aspiration 10. L'orifice débouchant 6 peut ainsi être poussé jusqu'au fond P du trou foré. L'air sortant chasse en direction de la surface S la poussière de forage déposée au fond P du trou foré et la poussière de forage décollée de la paroi W du trou foré. La poussière de forage acheminée jusqu'à la surface S est finalement aspirée par le tuyau flexible C vers un collecteur du dispositif d'aspiration de poussière. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nettoyage de trous forés, caractérisé par une tige tubulaire (1) qui est munie d'une extrémité insérable (2) pour la relier à un mandrin d'outil (T) d'un outil de forage et qui est creuse sur la majeure partie de son extension longitudinale, la cavité allongée (4) entourée par la surface périphérique (3) de la tige (1) débouchant à l'extrémité avant (5, 6) de la tige (1) située à l'opposé de l'extrémité insérable (2) et étant en communication avec au moins un orifice (7) qui, dans la portion extrême de la tige (1) adjacente à l'extrémité insérable (2), est ménagé dans la surface périphérique (3), et par le fait que, sur la tige (1), sont disposés des organes de brossage (8) qui dépassent sensiblement radialement du côté extérieur de sa surface périphérique (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'implantation des organes de brossage (8) s'étend sur environ 50 % à environ 80 % de la longueur de la tige tubulaire (1). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les organes de brossage (8) sont implantés à la façon d'une vis convoyeuse (9) dont le pas (a) est compris entre environ 10 et environ 30. 4. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la rotation de la tige (1), le cercle d'enveloppe décrit par les extrémités libres des organes de brossage en saillie sensiblement radiale (8) possède un diamètre d'enveloppe (e) qui se trouve dans un rapport d'environ 2 à environ 4 avec le diamètre extérieur (d) de la tige tubulaire (1). 5. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige tubulaire (1) peut être reliée à une tête d'aspiration en forme de pot (10) qui est pourvue d'un orifice traversant (11) pour la portion arrière dépourvue d'organes de brossage et est munie d'un dispositif de raccordement (13) pour un dispositif d'aspiration de poussière. 6. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice traversant (11) de la tête d'aspiration (10) est muni d'un dispositif d'étanchéité (12) formé, de préférence, par des lamelles ou des soies en saillie radiale. 7. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice débouchant (6) de la cavité (4) à l'extrémité avant (5) de la tige tubulaire (1) présente une section transversale (n) qui est inférieure ou égale à la section transversale (o) de l'orifice (7) ou à la somme des sections transversales des orifices (7) pratiqués dans la surface périphérique (3) de la tige (1). 8. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu plus d'une implantation en forme de vis convoyeuse (9) d'organes de brossage (8), lesquels sont répartis de manière uniforme sur la périphérie de la surface périphérique (3) de la tige (1). 9. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de brossage (8) sont des soies synthétiques souples. 10. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de brossage (8) sont disposés sur au moins un support en forme de bande qui peut être fixé en spirale sur le côté extérieur de la surface périphérique (3).