Brevet FR2902821A1 — publié le 20071228

L'invention concerne un appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice, destiné à la perforation de trous de mine. Des perforatrices sont utilisées dans diverses applications, telles que le forage de carrières, de tunnels ou de mines. Ces appareils sont composés d'une machine porteuse dite porteur sur laquelle se trouve une glissière, cette dernière recevant un appareil rotopercutant, du type perforatrice. La perforatrice est généralement constituée d'un mécanisme de frappe et d'un mécanisme de rotation. Celle-ci, installée sur le porteur, reçoit alors une puissance hydraulique et la transforme en puissance mécanique de frappe et de rotation pour effectuer les trous de minage grâce à une barre de forage et un taillant en contact avec le rocher. Le mécanisme de frappe est généralement assemblé rigidement dans le carter de l'appareil rotopercutant alors que le mécanisme de rotation comprenant un moteur monté latéralement sur un axe parallèle à celui du mécanisme de frappe, entraîne en rotation, par l'intermédiaire de pignons de réduction, l'emmanchement de la barre de forage. Cet emmanchement est donc animé d'un mouvement de rotation et reçoit les chocs, fournis par le piston, du mécanisme de frappe. L'inconvénient de cette solution classique réside dans le coût important de l'appareil, dû à la présence de pignons qui sont des pièces chères et dont l'implantation dans l'appareil nécessite des dispositifs mécaniques coûteux. L'invention tend à remédier à ces inconvénients en proposant un 25 appareil rotopercutant dont le coût de fabrication est réduit. A cet effet, l'invention concerne un appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice, destiné à la perforation de trous de mine, comportant : - un mécanisme de frappe équipé d'un piston mobile en translation 30 suivant un axe de frappe et destiné à venir frapper un outil, - un moteur entraînant en rotation l'outil selon un axe de rotation, caractérisé en ce que l'axe de rotation du moteur est sensiblement coïncidant à l'axe de frappe du piston. Un tel dispositif ne nécessite ainsi pas la présence de pignons ou 35 autre système, puisque l'axe de rotation est sensiblement confondu avec l'axe du mécanisme de frappe. Avantageusement, l'appareil rotopercutant comporte un carter formant support, le mécanisme de frappe comportant un corps longitudinal monté en rotation dans le carter suivant l'axe du corps, le corps étant entraîné en rotation par le moteur et couplé à l'outil. Préférentiellement, l'outil est couplé à une extrémité du corps. Selon une première forme de réalisation de l'invention, le corps est couplé à un arbre de sortie du moteur au niveau de son extrémité. Selon une deuxième forme de réalisation, le moteur est à arbre creux. Selon une caractéristique relative à la seconde forme de réalisation, une partie du corps est solidaire en rotation de l'arbre creux du moteur. Selon une troisième forme de réalisation, l'appareil rotopercutant comporte un moteur à arbre creux ainsi qu'un support d'outil monté solidaire en 15 rotation de l'arbre creux. Selon une caractéristique relative à la troisième forme de réalisation, le corps du mécanisme de frappe est fixé au carter. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, 20 à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes d'exécution de cet appareil rotopercutant. Figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un appareil rotopercutant suivant une première forme d'exécution de l'invention ; Figures 2 et 3 sont des vues correspondant à la figure 1, de deux 25 autres formes de réalisation de l'invention. La figure 1 décrit une première forme de réalisation de l'invention. L'appareil rotopercutant, à savoir une perforatrice, comporte un carter 1 équipé d'un moteur hydraulique 2 auquel sont raccordées deux lignes d'alimentation 15. Le moteur hydraulique 2 est situé à l'arrière de la perforatrice et comporte 30 un arbre de sortie 3. La perforatrice comporte en outre un mécanisme de frappe comprenant un corps 4 sensiblement cylindrique, à l'intérieur duquel est monté un piston de frappe 5 de manière déplaçable en translation suivant l'axe du corps 4. 35 Le corps 4 est couplé à l'axe de sortie 3 du moteur hydraulique 2, à une première extrémité au niveau de laquelle est ménagé un logement central. L'accouplement est réalisé par l'intermédiaire d'un entraînement coaxial direct, par exemple du type arbre et logement cannelés ou accouplement élastique. L'axe du corps 4 coïncide ainsi avec l'axe de rotation du moteur 2, le piston 5 étant disposé de sorte que l'axe de frappe, c'est-à-dire l'axe de translation du piston 5 sur lequel est situé le point d'impact, à savoir le point où s'exerce la résultante des forces appliquées par le piston sur l'outil, coïncide avec l'axe de rotation du moteur 2. La rotation du moteur 2 est assurée par le biais de paliers ou de 10 roulements 6 montés entre le carter 1 et le corps 4. Le dispositif de frappe est en outre équipé d'une distribution classique permettant le déplacement alternatif du piston 5. Le fluide est ainsi amené au dispositif de frappe par l'intermédiaire de conduits d'entrée 7 et de sortie 8, destinés à être reliés respectivement aux 15 alimentations en haute et basse pressions. Une série de joints rotatifs 9, disposés entre le corps 4 et le carter 1, permet d'isoler l'ensemble. Le corps 4 du dispositif de frappe comporte en outre, au niveau d'une deuxième extrémité, opposée à l'extrémité d'entraînement, un logement 20 destiné à l'emmanchement d'un outil 10 de perforation. Cet emmanchement est par exemple réalisé par complémentarité de forme, par l'intermédiaire de facettes et/ou de cannelures. De manière connue en soi, le logement débouche sur la surface de frappe 11 du piston 5, de sorte que l'outil 10 puisse être frappé par le piston. 25 Ainsi, lors de l'utilisation de la perforatrice, le moteur hydraulique 2 entraîne l'outil 10 en rotation par l'intermédiaire du corps 4 du mécanisme de frappe, le piston 5, animé d'un mouvement alternatif, venant en outre frapper l'outil 10. La figure 2 décrit un second mode de réalisation de l'invention dans 30 lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Dans ce mode de réalisation, le moteur hydraulique 2 est à arbre creux, le moteur étant disposé au niveau de l'extrémité d'emmanchement. Le corps comporte, au niveau de cette extrémité, une zone 35 d'entraînement 12 de diamètre inférieur au diamètre du corps 4. Cette zone d'entraînement 12, dont le diamètre externe correspond sensiblement au diamètre interne de l'arbre creux du moteur 2, est disposée dans celui-ci, de manière à ce que l'axe de rotation du corps 4 coïncide avec l'axe de frappe du piston 5. Le fonctionnement du dispositif de frappe ainsi que l'emmanchement de l'outil dans le corps restent similaires au premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'appareil comporte, de même que dans le second mode 10 de réalisation, un moteur hydraulique 2 à arbre creux. Ce troisième mode diffère des deux précédents en ce que l'outil 10 est emmanché sur un support d'outil 13, distinct du corps du mécanisme de frappe, ce dernier étant fixé ou formant une seule pièce avec le carter 1 de l'appareil. Le corps comporte de plus une ouverture 14 débouchant sur la 15 surface de frappe 11 du piston 5. Le support d'outil 13 est de forme cylindrique, de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de l'arbre creux du moteur 2, le support comprenant un logement d'emmanchement de l'outil 10. Le support d'outil 13 est disposé dans l'arbre creux, de telle sorte 20 que le logement d'emmanchement de l'outil 10 débouche sur l'ouverture 14 du corps. Ainsi, en fonctionnement, le moteur 2 entraîne l'outil 10 en rotation, par l'intermédiaire du support d'outil 13, le piston 5 venant frapper ce dernier via l'ouverture 13 correspondante ménagée dans le corps du mécanisme de 25 frappe. Les trois modes de réalisation présentés définissent ainsi un appareil de percussion de réalisation simple et peu coûteux. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce système, décrites ci-dessus à titre d'exemple, mais elle 30 embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil rotopercutant hydraulique du type perforatrice, destiné à la perforation de trous de mine, comportant : - un mécanisme de frappe équipé d'un piston (5) mobile en translation suivant un axe de frappe et destiné à venir frapper un outil (10), - un moteur (2) entraînant en rotation l'outil (10) selon un axe de rotation, caractérisé en ce que l'axe de rotation du moteur (2) est 10 sensiblement coïncidant à l'axe de frappe du piston (5). 2. Appareil rotopercutant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un carter (1) formant support, le mécanisme de frappe comportant un corps longitudinal (4) monté en rotation dans le carter (1) suivant l'axe du corps (4), le corps (4) étant entraîné en rotation par le moteur 15 et couplé à l'outil (10). 3. Appareil rotopercutant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'outil est couplé à une extrémité du corps (4). 4. Appareil rotopercutant selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le corps (4) est couplé à un arbre de sortie du moteur (2) 20 au niveau de son extrémité. 5. Appareil rotopercutant selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le moteur est à arbre creux. 6. Appareil rotopercutant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie du corps (2) est solidaire en rotation de l'arbre creux du 25 moteur (2). 7. Appareil rotopercutant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur (2) à arbre creux ainsi qu'un support d'outil (13) monté solidaire en rotation de l'arbre creux. 8. Appareil rotopercutant selon la revendication 7, caractérisé en 30 ce que le corps (4) du mécanisme de frappe est fixé au carter (1).