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(11) | EP 0 002 160 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Dispositif de forage de trous dans le sol Vorrichtung zum Bohren von Löchern im Boden Device for drilling boreholes in the soil |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention concerne un dispositif de forage de trous dans le sol, en particulier dans des terrains non consolidés.
[0002] Dans de tels terrains, des couches non consistantes et de matériaux divers peuvent se présenter à différentes profondeurs et se refermer vers le trou foré. Des zones dures peuvent se présenter à différentes profondeurs; elles nécessitent une percussion pour être forées. Les différentes couches peuvent être humides. voir même immergées.
[0003] Pour forer des trous dans de tels sols, on utilise fréquemment un organe de forage constitué d'un marteau pneumatique à percussion fond de trou. L'air comprimé est transmis au marteau par l'intermédiaire de tubesallonges. On équipe ce marteau d'un taillant. Un tabage extérieur assure le maintien des parois du trou, le diamètre extérieur de ce tubage étant légèrement inférieur au diamètre foré. Ce tubage est entrainé dans le trou à la même vitesse de pénétration que l'organe de forage grâce à une poussée contrôlée par un régulateur et un mouvement de rotation dans le sens opposé à celui de l'organe de forage. Le tubage extérieur déterminé avec l'organe de forage un espace annulaire à travers lequel l'air d'échappement chasse les sédiments de forage à l'extérieur du trou. Pour faciliter la remontée des sédiments, on peut liquéfier ceux-ci au moyen d'eau injectée au fond du trou par un circuit totalement indépendant de celui de l'air comprimé d'alimentation, et ce jusqu'à l'extrémité inférieure du marteau.
[0004] Pour forer un trou de diamètre supérieur au diamètre extérieur du tubage, on utilise souvent un taillant excentré.
[0005] La réaction de l'excentrique est reprise, dans certains dispositifs, par des ergots fixés sur le tubage. Cependant, de tels dispositifs présentent l'inconvénient de ne pas laisser un passage totalement libre à l'intérieur du tubage. En effet, il arrive que, une fois le trou foré, on veuille retirer l'organe de forage mais laisser le tubage un certain temps afin d'insérer dans le trou des gaines d'un diamètre inférieur au tubage par exemple; on a alors besoin que le passage soit totalement libre à l'intérieur du tubage.
[0006] Dans d'autres dispositifs, la partie excentrée du taillant est mobile, la réaction étant reprise par la partie supérieure du taillant.
[0007] On peut également concevoir des dispositifs dans lesquels la reprise de la réaction de l'excentrique est assurée par un manchon pouvant tourner autour d'une tige solidaire du taillant. On peut citer comme exemple le dispositif décrit dans le brevet français n° 1.514.485.
[0008] Cependant, de tels dispositifs présentent l'inconvénient d'augmenter le poids du taillant (que la reprise soit effectuée par la partie supérieure du taillant ou par un manchon tournant autour d'une tige solidaire du taillant, le poids supplémentaire est finalement porté par le taillant) et en même temps sa fragilité.
[0009] En outre, dans des dispositifs tels que celui qui est décrit dans le brevet français n° 1.514.485, le manchon emplit complètement la section transversale du tubage et empêche les sédiments de forage de s'évacuer entre le tubage et l'ensemble marteau-taillant : il faut percer des canaux spéciaux d'évacuation.
[0011] L'invention s'applique à un dispositif de forage de trous dans le sol, comportant:
- un tubage assurant le maintien des parois du trou,
- à l'intérieur du tubage, un organe de forage constitué d'un marteau fonctionnant à l'air comprimé transmis au marteau par des tubes-allonges et équipé d'un taillant excentré, la réaction de l'excentrique étant reprise par un élément de décentrage placé à l'intértieur du tubage de telle sorte que le taillant puisse se trouver soit dans une position travail, diamétralement opposé à l'élément de décentrage, à l'extérieur du tubage, soit dans une position d'extraction, en-dessous de l'élément de décentrage, à l'intérieur du tubage.
[0012] Selon l'invention, la liaison des tubes- allonges avec le marteau est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal, la course télescopique correspondant à une rotation relative de l'ensemble marteau-taillant de 180°; le raccord télescopique hélicoïdal porte, sur la partie liée aux tubes-allonges et fixe par rapport à ces tubes-allonges, un tube qui vient coiffer l'ensemble marteau-taillant tout en laissant un espace suffisant pour le passage des sédiments de forage entre le tube et le tubage, et qui porte un ergot de décentrage; de telle sorte que, lorsque le raccord télescopique hélicoïdal est en position rétractée, la partie excentrée du taillant vient se placer dans une position diamétralement opposée à l'ergot, ce qui correspond à la position travail, et lorsque le raccord télescopique hélicoïdal est en position développée, la partie excentrée du taillant vient se placer en-dessous de l'ergot, ce qui correspond a la position d'extraction.
[0013] Ainsi, le dispositif selon l'invention comporte un élément de décentrage indépendant à la fois du tubage et du taillant. Cet élément n'augmente pas le poids du taillant et laisse un passage suffisant pour le passage des sédiments de forage entre le tubage et l'ensemble marteau-taillant. En outre, ce dispositif permet de disposer d'un passage totalement libre à l'intérieur du tubage lorsque l'on retire l'ensemble marteau-taillant.
[0014] Dans un mode préferé de réalisation du dispositif selon invention, la surface de frappe du taillant est inclinée par rapport à l'axe de frappe du marteau, ce qui a pour résultat de déplacer le centre de gravité du taillant vers l'extérieur du trou; le poids du taillant a ainsi tendance à entraîner celui-ci vers l'extérieur du trou et à contribuer à son maintien dans la position excentrée pendant le forage.
[0015] L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant plus particulièrement à un mode de réalisation préféré de l'invention donne' à titre d'exemple et représenté par les figures 1 à 4 des dessins annexés.
[0016] La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le raccord télescopique étant en position rétractée, ce qui correspond à la position travail du marteau.
[0018] La figure 3 représente le dispositif de la figure 1, le raccord télescopique étant en position développée, ce qui correspond à la position d'extraction de l'organe de forage.
[0020] Le dispositif de forage représenté sur les figures comporte un marteau 1 équipé d'un taillant 2. Ce marteau 1 fonctionne avec de l'air comprimé qui lui est tranmis par des tubes allonges 3.
[0021] Un tubage extérieur 4 assure le maintien des parois du trou 5. Le tubage est entrainé dans le trou 5 à la même vitesse de pénétration que l'organe de forage grâce à une poussée contrôlée par un régulateur non représente et à un mouvement de rotation dans le sens inverse du sens de rotation de l'organe de forage. Les flèches 6 et 7 montrent le sens du mouvement de rotation respectivement de l'organe de forage et du tubage 4. On peut disposer, soit de moteurs distincts pour les deux mouvements, soit d'un moteur à deux arbres de sortie concentriques tournant en sens opposés. Ces moteurs ne sont pas représentés.
[0022] Le tubage 4 détermine avec l'organe de forage un espace à travers lequel l'air d'échappement chasse les sédiments de forage, comme l'indique la flèche 8.
[0023] La diamètre extérieur du tubage 4 est inférieur au diamètre du trou foré car le taillant 2 est excentré.
[0024] La liaison des tubes allonges 3 avec le marteau 1 est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal 9. Ce raccord télescopique 9 comporte un ergot de décentrage 10 de l'ensemble marteau-taillant, fixé sur un tube porte-ergot 11 qui vient coiffer le marteau 1. Ce tube porte-ergot 11 est fixé à la partie du raccord 9 qui est liée aux tubes allonges 3.
[0025] La course télescopique correspond à une rotation relative de 180°, de telle sorte que, lorsque le raccord est en position rétractée, ce qui correspond à la position de travail de l'organe de forage (figure 1), la partie excentrée du taillant 2 soit diamétralement opposée à l'ergot 10, et, lorsque le raccord est en position développée, ce qui correspond à la position d'extraction de l'organe de forage (figure 3), la partie excentrée du taillant 2 soit placée en dessous de l'ergot 10.
- un tubage assurant le maintien des parois du trou,
- à l'intérieur du tubage, un organe de forage constitué d'un marteau fonctionnant à l'air comprimé transmis au marteau par des tubes-allonges et équipé d'un taillant excentré, la réaction de l'excentrique étant reprise par un élément de décrentrage placé à l'intérieur du tubage de telle sorte que le taillant puisse se trouver soit dans une position travail diamétralement opposé à l'élément de décentrage, à l'extérieur du tubage, soit dans une position d'extraction, en dessous de l'élément de décentrage, à l'intérieur du tubage,
caractérise par le fait que:
- la liaison des tubes-allonges 3 avec le marteau 1 est réalisée au moyen d'un raccord télescopique hélicoïdal 9, la course télescopique correspondant à une rotation relative de l'ensemble marteau-taillant de 180°,
- le raccord télescopique hélicoïdal 9 porte, sur la partie liée aux tubes-allonges 3 et fixe par rapport à ces tubes-allonges 3, un tube 11 qui vient coiffier l'ensemble marteau-taillant tout en laissant un espace suffisant pour le passage des sédiments de forage entre le tube 11 et tubage 4, et qui porte un ergot de décentrage 10, de telle sorte que, lorsque le raccord télesço- pique hélicoïdal 9 est en position rétractée, la partie excentrée du taillant 2 vient se placer dans une position diamétralement opposée à l'ergot 10, ce qui correspond à la position travail, et lorsque le raccord télescopique hélicoïdal 9 est en position développée, la partie excentrée du taillant 2 vient se placer endessous de l'ergot 10, ce qui correspond à la position d'extraction.
caractérisé par le fait que la surface de frappe 12 du taillant 2 est inclinée rapport à l'axe du marteau 1.
entweder außerhalb der Verrohrung in einer dem Dezentrierungselement diametral gegenüberliegenden Arbeitsstellung oder innerhalb der Verrohrung in einer unter dem Dezentrierungselement befindlichen Herausziehstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Verlängerungsrohre (3) mit dem Hammer (1) durch eine tbieskopartig verstellbare Schraubverbindung (9) erfolgt, wobei der Stellhub einer gegenseitigen Drehung der Anordnung Hammer-Schneide um 180° entspricht, daß die Schraubverbindung (9) an dem mit Verlängerungsrohren (3) verbundenen und gegenüber diesen Verlängerungsohren (3) feststehenden Teil ein Rohr (11) trägt, das die Anordnung Hammer-Schneide unter Freilassung eines ausreichenden Zwischenraums für den Durchtritt von Bohrsedimenten zwischen dem Rohr (11) und der Verrohrung (4) bedeckt und einen Dezentrierungsansatz (10) trägt, und daß bei in zurückgezogener Stellung befindlicher Schraubverbindung (9) der exzentrische Teil der Schneide (2) in eine dem Dezentrierungsansatz (10) diametral gegenüberliegende Stellung gelangt, was der Arbeitsstellung entspricht, während bei in ausgefahrener Stellung befindlicher Schraubverbindung (9) der exzentrische Teil der Schneide (2) unter den Dezentrierungsansatz (10) gelangt, was der Herausziehstellung entspricht.
- a casing ensuring retention of the walls of the hole,
- inside the casing a drilling member consisting of a hammer operating by compressed air transmitted to the hammer through extension tubes and equipped with an eccentric cutting-edge, the reaction of the eccentric being taken up by a decentreing component located inside the casing so that the cutting-edge can lie either in a working position diametrically opposite from the decentreing component and outside the casing or in a withdrawal position underneath the decentreing component inside the casing,
characterized by the fact that:
- the connection between the extension tubes 3 and the hammer 1 is effected by means of a spiral telescopic connection 9, the telescopic travel corresponding with a relative rotation of the hammer-cutting-edge unit by 180°;
- the spiral telescopic connection 9 carries on the portion of it connected to the extension tubes 3 and fixed with respect to these extension tubes 3 a tube 11 which caps the hammer-cutting-edge unit whilst leaving a gap sufficient for the drilling sediments to pass between the tube 11 and the casing 4 and which carries a decentreing lug 10;
so that when the spiral telescopic connection 9 is in the retracted position the eccentric portion of the cutting-edge 2 is located in a position diametrically opposite from the lug 10, which corresponds with the working position, and when the spiral telescopic connection 9 is in the extended position the eccentric position of the cutting-edge 2 is located underneath the lug 10, which corresponds with the withdrawal position.
characterized by the fact that the striking area 12 of the cutting edge 2 is inclined with respect to the axis of the hammer 1.