Brevet FR2802970A1 — publié le 20010629

La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation hydraulique d'un appareil de forage roto-percutant. L'appareil dont il s'agit est employé pour le forage de trous destines à l'extraction des roches et minerais, et comporte un outil forage animé d'un mouvement de rotation et entraîné en percussion à l'aide d'un dispositif de frappe agissant indépendamment de la rotation. L'appareil est monté sur un dispositif d'avance, qui permet à l'outil de créer une force d'appui sur le terrain lors du forage. La figure 1 du dessin schématique annexé représente dispositif de type connu. Ce dispositif comprend un marteau perforateur 2 équipé d'un outil 3 associé à un dispositif d'entraînement en rotation 4 et à un dispositif de frappe 5. Un distributeur 6 permet de réaliser le mouvement alternatif du piston 7 du dispositif de frappe 5. Le marteau perforateur est monté déplaçable vis-à-vis du terrain dans lequel un forage doit être effectué, à l'aide d'un système d'avance monté sur des glissières. Le système d'avance 9 comprend un vérin hydraulique dont la tige 10 prend appui sur un point fixe 12. Le système d'avance est guidé par des glissières 13. L'appareil comprend également un dispositif 14 d'aspiration des poussieres entraînées par un moteur hydraulique 15. Les différents mouvements sont obtenus à partir d'une source de liquide hydraulique sous pression à travers un diviseur de débit 16, par exemple de type à engrenages ou statique, qui alimente par l'intermédiaire de quatre distributeurs 17, 18, 19 et 20 respectivement le moteur hydraulique du dispositif d'entraînement en rotation, le dispositif de frappe, le vérin du système d'avance, et le moteur hydraulique du dispositif d'aspiration des poussières. Les liaisons sont réalisées par l'intermédiaire d'une série de flexibles. Les appareils de forage roto-percutants connus se caractérisent par débits et des pressions hydrauliques différents selon les mouvements commandés. La pression la plus élevée est celle du dispositif 14, 15 d'aspiration des poussières et du système d'avance 9-13. La pression du dispositif de frappe 5 représente environ les deux tiers de la valeur de la pression la plus élevée, tandis que la pression du dispositif d'entraînement en rotation 4 représente environ un tiers de la pression la plus élevée. L'avantage essentiel de cet appareil est sa simplicité, car les alimentations des différents mouvements sont indépendantes les unes des autres, et ne nécessitent aucun composant autre que des distributeurs pour réaliser toutes les fonctions. L'inconvénient essentiel réside dans les différences de pression importantes entre les corps du diviseur de débit 1 Compte tenu de la technologie employée pour ce type de composant hydraulique, ces différences importantes de pression induisent fuites de fluide hydraulique entre les corps du diviseur, ce qui se traduit par un rendement hydraulique faible du dispositif d'alimentation hydraulique de l'appareil de forage. Le but de l'invention est de fournir un dispositif d'alimentation hydraulique ce type, permettant de minimiser les différences de pression entre les différents actionneurs et, par suite, d'ameliorer le rendement hydraulique l'appareil, sans mettre en oeuvre de solutions techniques complexes, notamment d'un point de vue hydraulique. cet effet, le dispositif selon l'invention, destiné à l'alimentation hydraulique d'un appareil de forage roto-percutant dont l'outil est, d'une part, entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre et, d'autre part, soumis à l'action d'un dispositif frappe agissant indépendamment de la rotation, d'un dispositif hydraulique d'avance permettant ' l'outil de créer une force d'appui sur le terrain, et éventuellement d'un dispositif d'aspiration des poussières de forage, entraîné par moteur hydraulique, les différents organes d'actionnement hydrauliques étant entraînés à partir d'une source de liquide hydraulique sous pression à travers un diviseur de débit hydraulique, un ensemble de distributeurs et un ensemble de tubulures extérieures à l'appareil, telles que des flexibles, est caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation du dispositif de frappe, pour ajouter au débit d'alimentation du dispositif de frappe, le débit de retour du dispositif d'entraînement en rotation. Avantageusement, l'une des extrémités de la tubulure de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation du dispositif frappe est reliée au distributeur de commande de l'alimentation du dispositif d'entraînement en rotation. doit être noté que la tubulure de mise en communication du retour du dispositif hydraulique et de l'alimentation du dispositif de frappe est située a l'extérieur des deux actionneurs hydrauliques respectivement en rotation et en frappe, de telle sorte qu'un dispositif de structure connue peut être utilisé avec mise en oeuvre d'un moteur hydraulique qui soit intégré à l'appareil ou indépendant de celui-ci, tout en offrant une solution technique simple tant dans la réalisation de la tubulure de liaison que dans la maintenance de celle-ci, puisque cette liaison est faite à l'extérieur de la partie principale de l'appareil. Suivant une première forme d'exécution, la tubulure de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation du dispositif frappe est constituée par la ligne d'évacuation de liquide hors du dispositif d'entraînement en rotation, qui débouche dans la ligne d'alimentation du dispositif de frappe, en amont distributeur de commande d'alimentation de celui-ci. s'agit simplement, dans ce cas, de relier ligne d'évacuation de liquide hydraulique hors du dispositif d'entraînement en rotation à la ligne d'alimentation du dispositif de frappe, au lieu de relier directement au réservoir hydraulique. Suivant une autre forme d'exécution de ce dispositif, la tubulure de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation du dispositif de frappe débouche dans cette ligne d'alimentation du dispositif de frappe, en aval du distributeur de commande d'alimentation de celui-ci. Suivant une autre forme d'exécution de ce dispositif, la tubulure de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation du dispositif de frappe débouche, d'une part, dans cette ligne d'alimentation du dispositif de frappe et, d'autre part, dans une valve de mise en communication de la tubulure de retour du dispositif d'entraînement en rotation et de la ligne d'alimentation du dispositif de frappe, cette valve étant pilotée et réalisant la mise en communication des deux circuits lorsque le dispositif de frappe est actionné. De préférence, dans ce cas, la valve de mise en communication des deux circuits est commandée par une prise de pression sur la ligne d'alimentation du dispositif de frappe. Lorsque le dispositif de frappe n'est pas actionné, la ligne de retour du moteur hydraulique entraînement en rotation est reliée au réservoir, alors que lorsque le dispositif de frappe est en fonctionnement, la valve est actionnée afin de canaliser le liquide hydraulique de sortie du dispositif d'entraînement en rotation vers la ligne d'alimentation du dispositif de frappe. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schematique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif Figures 2 à 4 sont trois vues schématiques similaires à la figure 1 representant trois formes d'exécution ce dispositif d'alimentation hydraulique. Dans les différentes formes d'exécution des figures 2 à 4, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que dans la figure 1. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, la tubulure 22 de retour dispositif d'entraînement en rotation 4 l'outil est mise en communication avec la ligne 23 d'alimentation du dispositif de frappe, par l'intermédiaire de la ligne 24 d'évacuation de liquide hors du dispositif d'entraînement en rotation, après passage à travers le distributeur 17. A cet effet, la ligne 24 débouche dans la ligne d'alimentation 23 du dispositif de frappe, dans la zone de celle-ci comprise entre le diviseur de débit 16 et le distributeur 8. Lorsque le dispositif d'entraînement en rotation est alimenté en liquide hydraulique, et que le dispositif de frappe ne fonctionne pas, le liquide évacué à travers le distributeur 18 vers réservoir 25. II s'agit de la position représentée à la figure 2. Au contraire, lorsque le distributeur 1 est dans sa position d'alimentation du dispositif de frappe, le débit de retour du dispositif d'entraînement en rotation vient s'additionner débit d'alimentation du dispositif de frappe. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, le dispositif comporte tubulure 26 de mise en communication la tubulure de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la tubulure 23 de la ligne d'alimentation du dispositif de frappe. Cette tubulure 26 debouche dans la ligne 23 en aval du distributeur 18 de commande de l'alimentation du dispositif de frappe. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, le dispositif d'entraînement en rotation 4 est alimenté pour pouvoir tourner dans les deux sens. A effet, le distributeur 17 est agencé pour pouvoir alimenter de façon croisee les deux lignes d'alimentation et de retour du dispositif 4 pour que la ligne d'alimentation puisse être utilisée comme ligne de retour et inversement. La tubulure 26 est reliée au distributeur 17, et est mise en communication avec la ligne de retour 22, cette ligne de retour étant la ligne haute basse au dessin, c'est-à-dire celle ne réalisant pas l'alimentation du dispositif 4. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, le dispositif comprend une tubulure 27 de mise en communication de la ligne 22 de retour du dispositif d'entraînement en rotation 4, cette tubulure 27 débouchant, d'une part, dans la ligne 23 d'alimentation du dispositif de frappe, en aval du distributeur 18 et, d'autre part, dans une valve 29 susceptible soit d'assurer une mise en communication de la ligne 22 avec une ligne débouchant dans le tiroir 17, soit de mettre en communication la ligne de retour 22 avec la tubulure 27.A cet effet, cette valve est pilotée partir d'une ligne de prise de pression 30 communiquant avec la ligne d'alimentation 23 du dispositif de frappe, afin que la valve n'assure la communication de la ligne 22 avec la ligne 23 par l'intermédiaire de la tubulure 27 que lorsque le dispositif de frappe est actionné. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de conception simple, permettant de minimiser les différences de pression entre les différents actionneurs en utilisant le débit de sortie du dispositif d'entraînement en rotation de l'outil pour l'additionner au débit de l'alimentation du dispositif de frappe, sans mettre en oeuvre de solution technique complexe, notamment d'un point de vue hydraulique, puisque cette liaison est réalisée entièrement â l'extérieur de l'appareil, sans nécessiter de modifications de la conception de celui-ci. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation hydraulique d'un appareil de forage roto percutant (2) dont l'outil (3) est, d'une part, entraîné en rotation (4) dans un sens ou dans l'autre et, d'autre part, soumis l'action d'un dispositif de frappe (6) agissant indépendamment de la rotation, d'un dispositif hydraulique (9) d'avance permettant à l'outil de créer une force d'appui sur le terrain, et éventuellement d'un dispositif (14) d'aspiration des poussières de forage, entraîné par un moteur hydraulique, les différents organes d'actionnement hydrauliques étant entraînés à partir d'une source de liquide hydraulique sous pression à travers un diviseur de débit hydraulique (16), un ensemble de distributeurs (17, 18, 19, 20) et un ensemble de tubulures extérieures à l'appareil, telles que des flexibles, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure extérieure à l'appareil (24, 26, 27), de mise en communication de la tubulure (22) de retour du dispositif hydraulique (4) d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne d'alimentation (23) du dispositif de frappe (6), pour ajouter au débit d'alimentation du dispositif de frappe, le débit de retour du dispositif d'entraînement en rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l' des extrémités de la tubulure (24, 26) de mise en communication de la tubulure (22) de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe est reliée au distributeur de commande (17) de l'alimentation du dispositif d'entraînement en rotation (4). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tubulure (24) de mise en communication de la tubulure (22) de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation (4) de l'outil (3) et de la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe (6) est constituée par la ligne d'évacuation de liquide hors du dispositif d'entraînement en rotation, qui débouche dans la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe (6), en amont du distributeur (18) de commande d'alimentation de celui-ci. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tubulure (26) de mise en communication de la tubulure (22) de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation (4) de l'outil et de la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe débouche dans cette ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe, en aval du distributeur (18) de commande d'alimentation de celui-ci. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure (27) mise en communication de la tubulure (22) de retour du dispositif hydraulique d'entraînement en rotation de l'outil et de la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe débouche, d'une part, dans cette ligne d'alimentation du dispositif de frappe et, d'autre part, dans une valve (29) de mise communication de la tubulure (22) de retour dispositif d'entraînement en rotation et de la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe, cette valve (29) étant pilotée et réalisant la mise en communication des deux circuits lorsque le dispositif de frappe (6) est actionné. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé ce que la valve (29) de mise en communication des deux circuits est commandée par une prise de pression (30) sur la ligne (23) d'alimentation du dispositif de frappe (6).