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"Perfectionnements aux marteaux pneumatiques "
Dans les marteaux pneumatiques qui comportent un dispositif de retenue de l'outil dans son emmanche- ment, le marteau peut généralement fonctionner lorsque l'outil n'a plus devant lui de matière à travailler Pendant cette marche à vide,le piston frappeur est ar- rêté dans sa course percutante non plus par la matière à désagréger, mais par les pièces constitutives du mar- teau; pièces de retenue de l'outil,cylindre ou toute autre pièce liée au marteau, et le choc ainsi produit sur les pièces de l'appareil amène rapidement la dété#
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rioration de celui-ci
Pour éviter cet inconvénient, on a imaginé les dispositifs dits à "arrêt automatique Il, empêchant la marche à vide .
On peut aussi faire en sorte que pendant la marche à vide,le choc soit absorbé par un ressort ou toute autre matière élastique, de l'air comprimé, par exemple Il peut être nécessaire, en outre, que l'arrêt automatique ne soit pas absolument positif, mais que lorsque la résistance de la matière décroit, la force des coups décroisse et que le marteau ne star- rête que lorsque la résistance opposée par la matière est tout à fait nulle .
Enfin dans d'autres cas, il est indispensable d'enfoncer dans la matière à désagréger, non seulement l'outil mobile ou aiguille, mais aussi l'appareil lui- même tout entier et notamment la pièce de retenue de l'outil.
Dans ce dernier cas, l'appareil ne doit pas s'arrêter puisque le choc doit être transmis aux pièces principales de l'appareil pour le faire pénétrer, mais ce choc doit être transmis à ces pièces par l'interpo- sition d'une matière élastique de façon à la transfor- mer en pression presque statique, et éviter ainsi la détérioration des dites pièces .
La présente invention a pour objet un dis- positif qui permet d'obtenir, dans un marteau pneuma- tique, un arrêt..automatique et progressif combiné avec un système d'amortissement du choc du piston frappeur sur les pièces constitutives du marteau, et de réaliser suivant les cas, soit l'arrêt automatique absolu soit la marche à vide sans arrêt mais avec amortissement du choc du piston, soit la pénétration de l'appareil entier
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ou des pièces en liaison rigide avec lui par transforma- tion du choc du piston en pression par l'intermédiaire d'un coussin d'air .
A cet effet, on crée dans le cylindre du marteau un coussin d'air amortisseur constitué par une capacité annulaire formée dans le cylindre du marteau; l'extrémité du piston frappeur est agencée de manière à pénétrer à frottement doux dans la douille de guidage de l'outil et à y comprimer de l'air à la fin de sa cour- se .
L'effet de rebondissement du piston dû à la détente de ce coussin d'air peut être amoindri par un échappement d'air à travers des trous qui sont percés dans le cylindre et dans la douille, et que, la tige de. l'outil découvre au moment voulu .
Le dessin annexé représente à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale partielle d'un marteau pneumatique .
Les fig. 2 à 4 sont des vues analogues qui montrent différentes positions des organes .
Les fig. 5 et 6 concernent une variante .
La fig. 7 est une coupe longitudinale d'une autre variante .
Au dessin, 1 désigne le cylindre du marteau contenant le piston frappeur 2 dont le fonctionnement alternatif peut être obtenu par toute disposition utile, 3 désigne l'outil, dont la tige 4 est engagée dans une douille 5 engagée elle-même dans le marteau .
Dans le cylindre 1 débouche un conduit 6 d'admission d'air comprimé, cette admission ne se produi-
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sant que pendant la course de retour du piston 2 .
Des trous latéraux 7 et 8 'sont respectivement percés dans la douille 5 et dans le cylindre 1 et ils sont placés de telle sorte qu'ils puissent être décou- verts par la tige de l'outil quand celui-ci est poussé par le piston 2 mais seulement lorsque celui-ci a fermé l'orifice du conduit d'admission 6 .
Dans la fig. 1 ,l'outil 3 est représenté dans la position de la marche en charge, c'est-à-dire quand il a devant lui une matière dure qui le maintient dans cette position .
Dans la fig. 2 le même outil n'a plus de ré- sistance à vaincre et il est poussé plus loin par le piston frappeur. Il est évident que si cette résistance est absolument nulle, l'outil restera dans cette posi- tion, mais que si, au contraire, tout en étant faible, elle a encore une certaine valeur, par exemple si l'ou- til s'enfonce dans une substance molle, la pression exercée par l'ouvrier sur le marteau ramène le marteau et l'outil, après chaque coup de piston, dans les posi- tions relatives de la figure 1 .
L'extrémité chanfreinée en 9 du piston 2 est, d'un diamètre tel qu'elle peut entrer en frottement doux dans l'alésage de la douille 5
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Lorsque la matière à travailler est dure et que l'outil et le marteau conservent toujours les posi- tions relatives de la figure 1 ou ne subissent que des déplacements relatifs très faibles et négligeables, le marteau pneumatique fonctionne comme le marteau pneuma- tique ordinaire, le mouvement de va-et-vient du piston
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étant déterminé par des admissions alternatives d'air comprimé au-dessus et au-dessous de ce piston, par tout organe distributeur quelconque .
Lorsque la résistance rencontrée par l'outil est nulle, le piston 2 vient frapper l'extrémité de la tige 4 de l'outil .
Celui-ci ainsi poussé par le piston prend la position représentée à la fig. 2 et est arrêté dans sa course par un manchon rigide ou élastique tel que 10, du fait que l'outil porte une collerette 11, cette collerette peut bien entendu être remplacée par un épau- lement d'une autre forme, une clavette transversale, une tête en forme de T, ou tout autre dispositif per- mettant d'atteindre le même but .
Ce déplacement de l'outil n'a absorbé qu'une faible partie de l'énergie cinétique du piston 2 qui continue sa course à une vitesse encore très grande et masque d'abord l'ouverture d'admission 6 en empê- chant ainsi que l'air comprima qui pourrait être en- voyé par le distributeur ne le fasse remonter .
La tige 4 de l'outil démasque ensuite les trous 7 et 8 avant que l'extrémité 9 du piston n'ait pénétré dans la douille 5 .A ce moment, l'air compri- mé contenu dans un espace annulaire 12 peut s'échapper par les trous 7 et 8 ( fig. 3 ) .
En même temps, l'air comprimé qui arrive par le canal d'admission 6 exerce sur le piston une pres- sion latérale qui produit un certain frottement et réduit la vitesse du piston .
Puis, en continuant sa course, le piston pénétre par son extrémité 9 dans la douille 5 .La
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communication de l'espace 12 avec l'atmosphère est a- lors complètement coupée et l'air qui est contenu dans cet espace est comprimé par le piston 2, ce qui a pour effet d'amortir la vitesse du piston et d'em- pêcher qu'il se produise un choc sur la douille 5 et par suite sur la partie 13 du cylindre
Si la résistance que rencontre l'outil est nulle, celui-ci reste dans la position de la fig. 2 mais l'air comprimé dans l'espace annulaire 12 a ten- dance à faire remonter le piston .
Comme ce mouvement de retour du piston est toujours freiné par la pression latérale qui stexerce sur lui par l'orifice du conduit 6, il ne pourra arriver à découvrir ce conduit mais son extrémité 9 pourra sortir de la douille 5 en laissant ainsi l'espace 12 en communication avec l'atmosphère .
Le mouvement du piston est alors arrêté et il ne peut reprendre que lorsqu'on ramène le piston 2 dans la position de la fig. 1 .
Si, au lieu d'une résistance nulle, l'outil rencontre devant lui une résistance faible, il prend une position relative intermédiaire entre celle de la fig. 1 et celle de la fig. 2, de sorte que le piston arrive à le frapper avant que sa vitesse ne soit totale- ment amortie Le choc sera d'autant plus forte que la position de l'outil sera plus voisine de celle de la fig. 1 , et d'autant plus faible qu'elle sera plus voi- sine de celle de la fig.. 2 ,
Mais il est bien évident que, si la position de la tige de l'outil ne permet pas l'ouverture des trous 7 et 8, l'air emprisonné dans l'espace 12 ne pour- ra s'échapper et que le rebondissement causé par la
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détente de cet air fera revenir le piston dans la posi- tion delà fig. 1 et l'arrêt n'aura pas lieu .
On pourra, pour obtenir ces différents fonc- tionnements, donner aux diamètres des trous 7 et 8 à leur distance du piston et à la longueur de la partie chanfreinée du piston, des valeurs telles que le cous sin d'air soit assez fort pour ne pas provoquer l'arrêt automatique pour une résistance faible, mais que ce même coussin d'air ne soit pas trop fort pour une résistance nulle, c'est-à-dire lorsque les trous 7 ont été découd- verts .
Il sera même possible de remplacer la douille 5 par une autre pièce de même forme mais sans trous 7 (fig. 5 et 6). Dans ce cas extrême, même lorsque l'outil aura pris la position de la figure 6, il résulte du fait que le coussin d'air n'est relié à aucun échap- pement susceptible de diminuer sa force de détente, que le piston 2 peut rebondir au-delà du trou d'admission 6.
Il n'y aura donc pas d'arrêt, mais une diminu- tion de la puissance vive du marteau quand la tige d'outil occupera une position comprise entre les posi- tions des figures 5 et 6 .
Ceci se produira notamment lorsque l'outil 3 ayant pénétré dans la matière jusqu'à ce que la pièce 10 soit venue en contact avec cette matière. A ce moment l'appareil étant buté ne pourra plus suivre le mou- vement de pénétration de l'outil 3 Cet outil continue- ra seul à pénétrer et prendra une position relative intermédiaire, par exemple celle de la figure 4 . A ce moment l'air comprimé en 12 par le piston réagira par sa pression sur la pièce 5, et par uite sur toutes
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les pièces en liaison directe avec elle, c'est-à-dire sur tout l'ensemble de l'appareil qui sera entrainé à son tour, et pénétrera dans la matière comme l'a déjà fait l'outil 3 .
La pièce 10 et tout l'appareil pénétrant alors dans la matière il s'établira suivant la dureté et la contexture de celle-ci, un équilibre entre les vites- ses de pénétration de la pièce 10 et celle de l'outil 3.
Si an effet, la pièce 10 pénètre moins vite que l'outil 3, celui-ci aura tendance à prendre la position relative de la figure 2 (les trous 7 n'existant pas) .
La pression en 12 deviendrait plus forte et ferait avan- cer plus vite la pièce 10, et par contre le choc du pis- ton sur la tête 4 serait amorti et l'outil 3 avancerait moins vite .
De sorte que l'énergie cinétique du piston se trouve automatiquement partagée en deux parties: l'une pousse l'outil 3 dans la matière par choc métallique, et l'autre pousse la pièce 10 dans la même matière par l'interposition d'une couche d'air comprimé évitant le choc métallique, et par suite la destruction des pièces
La figure 7 représente une coupe longitudinale d'un marteau pneumatique fonctionnant comme il est dit ci-dessus, et dans lequel la pièce de retenu 10 de l'ou- til a une forme allongée et effilée à dessein pour faciliter sa pénétration dans la matière.
Dans ce fonc- tionnement, il ne doit pas y avoir arrêt automatique, celui-ci serait funeste car si l'outil s'arrêtait lors- qu'il est entièrement entré dans la matière, il ne serait plus possible de le retirer si besoin est Les vibrations causées par le fonctionnement sont utiles et nécessaires pour retirer l'appareil et c'est pourquoi
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les trous 7 de la pièce 5 ont été supprimés. On a ainsi la marche sans arrêt automatique mais toujours avec coussin d'air .
La douille 5 peut, comme il a été dit, être mise en place par l'intérieur du cylindre,, mais on peut aussi l'engager par l'extérieur et la maintenir dans sa position par tout moyen de fixation connu: écrou, filetage, vis, goupille, clavette, emmanchement forcé, etc...
On peut encore placer le trou d'admission 6 et les trous d'échappement 7 et 8 de telle sorte que ceux-ci ne soient jamais découverts, lorsque le piston et la tige de l'outil ont le même mouvement, c'est-à- dire de telle sorte que si cette tige d'outil accompa- gne le piston dans son mouvement, le trou 7 ne soit dé- couvert par l'arête 14 de l'outil que lorsque la partie chanfreinée 9 du piston aura pénétré dans la'douille 5.
Ainsi, il n'y aura pas arrêt automatique, mais, si l'on se place alors dans l'hypothèse de la résistance nulle, en se reportant à la fig. 1 le pis- ton qui vient frapper brusquement l'outil, projette rapidement celui-ci vers le bas .
Le choc a alors pour effet de séparer ces deux pièces et de ralentir le piston en accélèrant brusquement l'outil . Le piston et l'outil prennent par suite les positions indiquées sur la fig. 3; une partie de l'air contenu dans la chambre 11 peut s'é- chapper par les trous 7 et 8 ,ce qui diminue l'effet de détente et par suite le rebondissement du piston, il y a alors arrêt automatique
Enfin, on peut encore supprimer l'effet de freinage causé par l'arrivée d'air comprimé par le con-
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duit 6 et exerçant une pression latérale sur le piston pendant son mouvement,après fermeture de ce conduit Pour cela, il suffit de faire déboucher ce conduit dans une gorge annulaire 15 qui n'est représentée que sur la fig. 4 .
Cet effet de freinage étant supprimé, le rebondissement est évité, dans le cas d'arrêt automa- tique, en créant un échappement plus copieux par les trous 7, en choisissant judicieusement les positions et les dimensions de ces trous, de manière à réaliser un grand nombre de réglages différents qui permettent d'obtenir, suivant l'alésage du cylindre.* le mode d'emmanchement de l'outil dans la douille 5 le poids du piston, etc... tel ou tel genre d'arrêt automati- que progressif ou non, ou de marche à vide amortie qu'on désire obtenir suivant le but considéré .
REVENDICATIONS
1 La création dans le cylindre d'un marteau pneumatique d'un coussin d'air qui joue le rôle d'amortisseur pour le piston, qui empêche le choc de celui-ci sur les parties constitutives du marteau et qui dans certain cas poussera en avant l'appareil tout entier,pour le faire pénétrer dans la ma- tière à désagréger .
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"Improvements to pneumatic hammers"
In pneumatic hammers which have a tool retainer in its socket, the hammer can generally be operated when the tool has no more material in front of it. During this idling operation, the striking piston is ar - locked in its striking course no longer by the material to be broken up, but by the constituent parts of the hammer; retaining parts of the tool, cylinder or any other part related to the hammer, and the shock thus produced on the parts of the apparatus quickly brings summer #
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improvement of it
To avoid this drawback, the so-called "automatic stop devices II" have been devised, preventing idling.
It is also possible to ensure that during idling, the shock is absorbed by a spring or any other elastic material, compressed air, for example It may be necessary, in addition, that the automatic shutdown is not absolutely positive, but that when the resistance of the material decreases, the force of the blows decreases and the hammer does not start until the resistance opposed by the material is completely zero.
Finally in other cases, it is essential to embed in the material to be broken up, not only the mobile tool or needle, but also the entire device itself and in particular the tool retaining part.
In the latter case, the device must not stop since the shock must be transmitted to the main parts of the device to make it penetrate, but this shock must be transmitted to these parts by the interposition of a elastic material so as to transform it into almost static pressure, and thus prevent deterioration of said parts.
The present invention relates to a device which makes it possible to obtain, in a pneumatic hammer, an automatic and progressive stop combined with a system for damping the impact of the striking piston on the constituent parts of the hammer, and to achieve, depending on the case, either absolute automatic stop or no-load operation without stopping but with damping of the shock of the piston, or penetration of the entire device
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or parts rigidly connected to it by transforming the impact of the piston into pressure via an air cushion.
To this end, a cushioning air cushion consisting of an annular capacity formed in the cylinder of the hammer is created in the cylinder of the hammer; the end of the striking piston is arranged so as to penetrate gently into the guide bush of the tool and to compress air therein at the end of its stroke.
The rebound effect of the piston due to the relaxation of this air cushion can be lessened by an exhaust of air through holes which are drilled in the cylinder and in the bushing, and that, the rod of. the tool discovers when needed.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a partial vertical section of a pneumatic hammer.
Figs. 2 to 4 are similar views which show different positions of the organs.
Figs. 5 and 6 relate to a variant.
Fig. 7 is a longitudinal section of another variant.
In the drawing, 1 denotes the cylinder of the hammer containing the striking piston 2, the reciprocating operation of which can be obtained by any useful arrangement, 3 denotes the tool, the rod of which 4 is engaged in a sleeve 5 itself engaged in the hammer.
In cylinder 1 a compressed air intake duct 6 opens, this intake does not occur.
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as during the return stroke of piston 2.
Lateral holes 7 and 8 'are respectively drilled in the sleeve 5 and in the cylinder 1 and they are placed in such a way that they can be discovered by the rod of the tool when the latter is pushed by the piston. 2 but only when the latter has closed the opening of the intake duct 6.
In fig. 1, the tool 3 is shown in the loaded walking position, that is to say when it has in front of it a hard material which maintains it in this position.
In fig. 2 the same tool has no resistance to overcome and it is pushed further by the striking piston. It is obvious that if this resistance is absolutely zero, the tool will remain in this position, but that if, on the contrary, while being weak, it still has a certain value, for example if the tool s' presses into a soft substance, the pressure exerted by the worker on the hammer returns the hammer and the tool, after each stroke of the piston, to the relative positions of figure 1.
The chamfered end at 9 of the piston 2 is of a diameter such that it can enter into gentle friction in the bore of the sleeve 5
The operation of the device is as follows:
When the material to be worked on is hard and the tool and hammer still maintain the relative positions of figure 1 or undergo only very small and negligible relative displacements, the pneumatic hammer works like the ordinary pneumatic hammer, the back and forth movement of the piston
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being determined by alternating compressed air admissions above and below this piston, by any distributor member whatsoever.
When the resistance encountered by the tool is zero, the piston 2 strikes the end of the rod 4 of the tool.
The latter thus pushed by the piston takes the position shown in FIG. 2 and is stopped in its course by a rigid or elastic sleeve such as 10, because the tool carries a collar 11, this collar can of course be replaced by a shoulder of another shape, a transverse key, a T-shaped head, or any other device that achieves the same goal.
This movement of the tool has absorbed only a small part of the kinetic energy of the piston 2 which continues its stroke at a still very high speed and first of all masks the intake opening 6, thus preventing that the compressed air which could be sent by the distributor does not make it go up.
The rod 4 of the tool then unmasks the holes 7 and 8 before the end 9 of the piston has entered the bush 5. At this time, the compressed air contained in an annular space 12 can escape. escape through holes 7 and 8 (fig. 3).
At the same time, the compressed air which arrives through the intake duct 6 exerts a lateral pressure on the piston which produces a certain friction and reduces the speed of the piston.
Then, continuing its stroke, the piston penetrates through its end 9 into the sleeve 5.
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communication of the space 12 with the atmosphere is then completely cut off and the air which is contained in this space is compressed by the piston 2, which has the effect of damping the speed of the piston and of em- ensure that there is an impact on the sleeve 5 and consequently on the part 13 of the cylinder
If the resistance encountered by the tool is zero, it remains in the position of FIG. 2 but the compressed air in the annular space 12 tends to cause the piston to rise.
As this return movement of the piston is always slowed down by the lateral pressure which is exerted on it through the orifice of the duct 6, it will not be able to discover this duct but its end 9 will be able to exit from the sleeve 5, thus leaving space 12 in communication with the atmosphere.
The movement of the piston is then stopped and it can only resume when the piston 2 is returned to the position of FIG. 1.
If, instead of zero resistance, the tool encounters low resistance in front of it, it takes a relative position intermediate between that of FIG. 1 and that of FIG. 2, so that the piston hits it before its speed is completely damped. The impact will be all the stronger the closer the position of the tool is to that of FIG. 1, and all the weaker as it is closer to that of fig. 2,
But it is obvious that, if the position of the tool shank does not allow the opening of holes 7 and 8, the air trapped in space 12 will not be able to escape and that the rebound caused over there
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releasing this air will return the piston to the position shown in fig. 1 and the shutdown will not take place.
To obtain these different functions, we can give the diameters of the holes 7 and 8 at their distance from the piston and the length of the chamfered part of the piston, values such that the air neck is strong enough not to not cause the automatic stop for a weak resistance, but that this same air cushion is not too strong for a zero resistance, that is to say when the holes 7 have been cut out.
It will even be possible to replace the sleeve 5 with another part of the same shape but without holes 7 (fig. 5 and 6). In this extreme case, even when the tool has taken the position of FIG. 6, it follows from the fact that the air cushion is not connected to any exhaust likely to reduce its expansion force, that the piston 2 can bounce past intake hole 6.
There will therefore be no stopping, but a reduction in the live power of the hammer when the tool shank occupies a position between the positions of figures 5 and 6.
This will occur in particular when the tool 3 having penetrated into the material until the part 10 has come into contact with this material. At this moment, the device, being stopped, will no longer be able to follow the penetrating movement of the tool 3. This tool alone will continue to penetrate and will take an intermediate relative position, for example that of FIG. 4. At this time the air compressed at 12 by the piston will react by its pressure on part 5, and by uite on all
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the parts in direct connection with it, that is to say on the whole of the apparatus which will be driven in its turn, and will penetrate into the material as tool 3 has already done.
The part 10 and all the apparatus then penetrating into the material, depending on the hardness and the texture of the latter, a balance will be established between the penetration rates of the part 10 and that of the tool 3.
If an effect, the part 10 penetrates less quickly than the tool 3, the latter will tend to take the relative position of FIG. 2 (the holes 7 do not exist).
The pressure at 12 would become stronger and would cause the part 10 to advance faster, and on the other hand the impact of the piston on the head 4 would be damped and the tool 3 would advance less quickly.
So that the kinetic energy of the piston is automatically divided into two parts: one pushes the tool 3 in the material by metallic impact, and the other pushes the part 10 in the same material by the interposition of a layer of compressed air preventing metallic shock, and consequently the destruction of the parts
Fig. 7 shows a longitudinal section of a pneumatic hammer operating as described above, and in which the tool retainer 10 is designed to be elongated and tapered in order to facilitate its penetration into the material. .
In this operation, there must be no automatic stop, this would be disastrous because if the tool stopped when it has completely entered the material, it would no longer be possible to withdraw it if necessary. is Vibration caused by operation is useful and necessary to remove the device and that is why
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holes 7 in part 5 have been deleted. We thus have the operation without automatic stop but always with air cushion.
The sleeve 5 can, as has been said, be put in place from the inside of the cylinder, but it can also be engaged from the outside and hold it in its position by any known fixing means: nut, thread , screw, pin, key, forced fitting, etc ...
It is also possible to place the intake hole 6 and the exhaust holes 7 and 8 so that these are never uncovered, when the piston and the rod of the tool have the same movement, i.e. that is to say so that if this tool rod accompanies the piston in its movement, the hole 7 is not uncovered by the edge 14 of the tool until the chamfered part 9 of the piston has penetrated into it. the sack 5.
Thus, there will not be automatic shutdown, but, if we then assume the hypothesis of zero resistance, by referring to FIG. 1 the piston which suddenly strikes the tool, quickly throws it downwards.
The impact then has the effect of separating these two parts and of slowing down the piston by suddenly accelerating the tool. The piston and the tool consequently take the positions indicated in fig. 3; part of the air contained in the chamber 11 can escape through the holes 7 and 8, which reduces the expansion effect and therefore the rebound of the piston, there is then an automatic stop
Finally, the braking effect caused by the supply of compressed air by the con-
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pipe 6 and exerting lateral pressure on the piston during its movement, after closing this duct For this, it suffices to open this duct in an annular groove 15 which is shown only in FIG. 4.
This braking effect being eliminated, the rebound is avoided, in the case of automatic stop, by creating a more copious exhaust through the holes 7, by carefully choosing the positions and dimensions of these holes, so as to achieve a large number of different settings which make it possible to obtain, according to the bore of the cylinder. * the mode of fitting the tool in the sleeve 5 the weight of the piston, etc ... such or such kind of automatic stop that progressive or not, or of damped idling that one wishes to obtain according to the considered goal.
CLAIMS
1 The creation in the cylinder of a pneumatic hammer of an air cushion which acts as a shock absorber for the piston, which prevents the impact of the latter on the constituent parts of the hammer and which in certain cases will push in before the whole apparatus, to make it penetrate into the material to be broken up.
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