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Perfectionnement aux outils de percussion pour appareils à transmis si on d'ondes .
L'invention est relative à des outils de percussion fonctionnant sous l'action d'un mécanisme compressible de transmission d'ondes dans un liquide, et plus particulière- ment au support élastique de l'outil au moyen d'une masse de liquide dont la compressibilité sous l'effet de la transmis- sion d'ondes rapides donne l'élasticité nécessaire au support.
Dans le montage d'outils de ce genre il est nécessaire d'obtenir une résonance entre les masses en mouvement alterna- tif et l'organe élastique. Comme il est bien connu, dans tout support élastique d'une masse quelconque, si.l'on veut obtenir une période d'oscillation propre déterminée, l'élasticité ou
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capacité du support élastique doit être dans un rapport donilé avec la masse en mouvement alternatif supportée par ledit sup- port élastique, c'est-à-dire que plus la masse est important plus le support élastique doit être rigide.
Pour des masses élevées et des oscillations de périodicité élevée, la défor- mation du support élastique sous une force donnée doit être faible, et la compressibilité d'un certain volume de liquide est suffisante, lorsque la masse en mouvement alternatif est considérable, pour abaisser suffisamment la période d'oscil- lation propre du support élastique de façon qu'elle correspon- de à la période de l'onde transmise, de sorte que la résonance s'établit sur cette période.
L'emploi d'un liquide pour constituer le support élasti- que d'un outil de percussion a déjà été proposé, le liquide étant divisé en deux masses situées de part et d'autre d'une cloison de séparation faisant partie du corps de l'outil; sui- vant la présente invention, au contraire, l'élément élastique dont dépend la résonance se compose d'une seule masse ou colon- ne de liquide. La tige ou autre dispositif de percussion ou de choc, traverse cette masse ou colonne de liquide et, suivant une autre caractéristique de l'invention, cette tige ne re- coit pas directement l'action de l'onde de transmission mais au contraire celle d'un organe de choc intermédiaire sur le- quel agit le liquide transmetteur d'ondes.
Cet organe inter- médiaire, qui présente de préférence la forme d'une douille montée sur la tige de percussion, rencontre vers la fin de sa course un épaulement ou butée sur la tige et transmet le choc à cette tige et par conséquent au dispositif de percussion quelconque qu'il s'agit d'actionner. Une partie de cette douil- le est disposée à l'intérieur d'une chambre contenant la masse
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ou colonne de liquide unique susmentionnée, et a une forme telle qu'après avoir parcouru sa course vers l'avant, cette douille est repoussée vers l'arrière, vers le liquide moteur transmetteur d'ondes, pendant la demi-période de retour, sous l'action de la pression dans la dite chambre, cette douille étant alors -à nouveau prête pour parcourir sa course suivante vers l'avant.
L'invention sera mieux comprise en se référant au dessin annexé, dans lequel:
La fig. 1 est une coupe axialed'un mode d'exécution de l'outil de percussion construit suivant l'invention, et
La fig. 2 est une coupe axiale d'une variante de l'outil de percussion suivant l'invention.
Dans les deux mode:.} de réalisation représentes, A dési- gne le corps ou enveloppe de l'outil, B la tige de percussion disposée, axialement dans le corps A et qui traverse deux pres- se-étoupe A1 et A2 aux extrémités arrière et avant du corps de l'outil. C désigne la chambre de travail dans laquelle est admis le liquide moteur transmetteur d'ondes, au moyen d'un tube C1, et B désigne la emmure ci-dessus mentionnée qui contient la masse ou colonne unique de liquide (qui sera dé- signée ci-après sous le nom de chambre à liquide élastique) disposée dans la partie antérieure du corps de l'outil, en face de la chambre de travail C.
En se référant à la fig. 1, E désigne l'organe intermé- diaire de choc sus-indiqué, qui présente la forme d'une douil- le entourant la tige de percussion B. Cette douille traverse un manchon E1 de longueur notable, disposé dans la partie médiane de l'outil et dans lequel cette douille est montée à coulis sèment doux, la douille étant elle-même montée sur la @
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tige de percussion B à coulissèrent doux.
L'extrémité antérieu- re de la douille E présente une tête E2 formant vers l'arriè- re un épaulement dont la surface est moindre que celle de l'extrémité antérieure de la tête, cette différence correspon- dant à l'épaisseur de la douille elle-même, de sorte que la tête E2 forme un piston différentiel, la pression dans la chambre à liquide élastique D, dans laquelle se trouve la dite tête, tendant à repousser la douille vers l'arrière.
L'extrémité postérieure de la douille est en communication avec la chambre de travail C, dans laquelle est admis le li- quide transmetteur d'ondes, de sorte que le mouvement ondula- toire transmis par le liquide agit sur l'extrémité postérieure de la douille E, celle-ci étant repoussée vers l'avant pen- dant la demi-période de compression de l'onde, et cela à une vitesse élevée, augmentant depuis le début de la période, pro- duisant ainsi une compression du liquide dans la chambre D. A peu près au moment où la tête de la douille possède sa vitesse maximum, cette tête vient frapper une collerette de forte é- paisseur Bl de la tige de percussion, et le choc est transmis à l'organe percutant de l'outil, ayant la forme voulue pour obtenir le travail désiré, par exemple en vue du forage par percussion.
Après que le choc a été transmis comme il vient d'être décrit, le liquide comprimé dans la chambre à liquide élastique D commence à repousser la douille E, et, pendant la demi-période qui suit, pendant laquelle la pression du liquide transmetteur d'ondes s'abaisse vers son minimum, la douille retourne vers sa position initiale, prête à parcourir la cour- se suivante qui débute en même temps que la demi-période de compression de l'onde.
Les mouvements vers l'avant de la tige B sont limités par la collerette B1, qui vient en contact avec l'extrémité postérieure d'un manchon Ax, dans lequel cou-
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lisse la partie antérieure de la dite tige, tandis que les mouvements vers l'arrière de la douille E sont limités par sa tête E2, qui vient en contact avec l'extrémité antérieure du manchon E1.
Connue la douille E doit être libre de coulisser facile- ment sur les surfaces de contact, et comme, pendant chaque oscillation, il existe des différences de pression considéra- bles entre la chambre à liquide élastique D et la chambre de travail C qui reçoit le liquide moteur transmetteur d'ondes, des fuites pourraient se produire entre la chambre de travail et la chambre à liquide élastique. Pour éviter une augmenta- tion nuisible de pression dans cette dernière chambre, on peut, comme représente, disposer une soupape de sûreté F, s'ouvrant dès qu'une pression déterminée est atteinte.
Pour éviter la perte de liquide qu'on laisse échapper de la chambre à liquide élastique B, ce liquide peut être ramené par un by- pass et une soupape de retenue dans la chambre de travail C, de préférence par l'intermédiaire d'une chambre ou réservoir accumulateur, La dite soupape de sûreté F peut être réglée de façon à s'ouvrir pour une pression à peu prés égale à la pression dans la chambre de travail C. Cette soupape de sûre- té fait d'ailleurs l'objet de la demande de brevet en France déposée ce même jour par la demanderesse et Intitulée: "Per- fectionnements aux supports à liquide élastique pour outils à transmission d'ondes", et elle peut être remplacée par l'un quelconque des dispositifs équivalents mentionnés dans la description de ce brevet.
Une petite soupape d'échappement d'air (non représentée) peut être prévue en plus de la soupa- pe F, afin d'évacuer à volonté l'air qui pourrait s'accumuler dans la chambre à liquide élastique. La soupape F pourrait être utilisée dans ce but, mais ceci nécessiterait un nouveau @
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réglage après chaque purge d'air. Le tube Cl peut être muni, comme représente, d'une soupape de sûreté à ressort C2, sem- blable la soupape de sûreté F. Un robinet à pointeau G peut également être prévu pour régler l'écoulement du liquide de la chambre de travail C dans la chambre à liquide élastique B, à travers un canal A3 du corps de l'outil.
Ce robinet est ouvert lorsque l'outil doit être mis en fonctionnement , de façon à permettre le remplissage de la chambre B par du liqui- de, et on la ferme pendant le fonctionnement normal. Ce robi- net pourrait toutefois être ouvert partiellement, a un degré approprie, pendant le fonctionnement, de façon à faire varier l'intensité du choc de la douille E sur le collier Bl de la tige de percussion B.
En utilisant une masse unique de liquide élastique dans la chambre D, et une douille ou autre organe de choc intermé- diaire comme décrit ci-dessus, l'usure des presse-étoupes de la tige de percussion B est relativement faible, étant donné que les mouvements de cette tige sont limités aux très faibles mouvements dûs au choc, tandis que les mouvements alternatifs d'amplitude relativement grande, provoqués par l'onde trans- mise, sont effectués par la dite douille, qui possède une surface de contact étendue et n'a pas besoin d'être munie de presse-étoupe, puisque les deux extrémités de la douille sont en contact avec le liquide.
La construction représentée à la fig. 2 est semblable à la précédente, sauf que la douille E est supprimée, ce qui entraîne par conséquent la modification de la tige de percus- sion B, les parties analogues étant du reste désignées par les mêmes lettres de référence dans les deux figures. Il résulte de la suppression de la douille E que la partie médiane Bx de la tige B, située dans le manchon E1, a un diamètre supérieur
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la partie postérieure de la tige, de façon présenter une surface sur laquelle puisse agir le liquide moteur dans la chambre de travail C.
La surface nécessaire pour que le li- quide de la chambre B agisse sur la tige et la repousse vers l'arrière est obtenue en donnant à la partie antérieure de la tige un diamètre inférieur a la partie médiane, comme repré- sente. Un collier B2 est prévu pour limiter le mouvement vers l'arrière de la tige B, et les mouvements vers l'avant sont limités par 1 ' épaulaient formé entre la partie de grand diamè- tre et la partie antérieure de plus petit diamètre de la tige, ce collier et cet épaulement venant respectivement en contact avec les manchons E1et Ax, REVENDICATIONS
1.- Outil de percussion destine à être actionne par un mécanisme a transmission d'ondes par compression de liquide, caractérisé en ce que l'élément élastique qui,
en même temps que la masse en mouvement alternatif, détermine la résonance est constitua par une seule masbe ou colonne de liquide.
2. - Outil de percussion du genre indique, dans lequel la tige de percussion de l'outil est actionnée par un organe de choc sur lequel agit le liquide transmetteur d'ondes.
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Improvement in percussion tools for devices transmitted if one of waves.
The invention relates to percussion tools operating under the action of a compressible mechanism for transmitting waves in a liquid, and more particularly to the elastic support of the tool by means of a mass of liquid whose the compressibility under the effect of the transmission of fast waves gives the necessary elasticity to the support.
In the assembly of tools of this kind it is necessary to obtain a resonance between the reciprocating masses and the elastic member. As is well known, in any elastic support of any mass, if we want to obtain a specific period of oscillation, the elasticity or
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The capacity of the elastic support must be in a given relation to the reciprocating mass supported by said elastic support, ie the greater the mass, the more rigid the elastic support must be.
For high masses and oscillations of high periodicity, the deformation of the elastic support under a given force must be low, and the compressibility of a certain volume of liquid is sufficient, when the reciprocating mass is considerable, to lower the period of oscillation proper to the elastic support sufficiently so that it corresponds to the period of the transmitted wave, so that resonance is established over this period.
The use of a liquid to constitute the elastic support of a percussion tool has already been proposed, the liquid being divided into two masses located on either side of a partition wall forming part of the body of the device. the tool; according to the present invention, on the contrary, the elastic element on which the resonance depends consists of a single mass or column of liquid. The rod or other percussion or shock device passes through this mass or column of liquid and, according to another characteristic of the invention, this rod does not directly receive the action of the transmission wave but on the contrary that an intermediate shock member on which the wave-transmitting liquid acts.
This intermediate member, which preferably has the form of a sleeve mounted on the percussion rod, meets towards the end of its stroke a shoulder or stop on the rod and transmits the shock to this rod and consequently to the control device. any percussion to be activated. Part of this socket is placed inside a chamber containing the mass
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or single liquid column mentioned above, and has a shape such that after having traversed its forward stroke, this sleeve is pushed backwards, towards the wave-transmitting motor liquid, during the return half-period, under the action of the pressure in said chamber, this sleeve then being ready again to travel its next forward stroke.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 is an axial sectional view of an embodiment of the percussion tool constructed according to the invention, and
Fig. 2 is an axial section of a variant of the percussion tool according to the invention.
In the two embodiments shown, A designates the body or casing of the tool, B the percussion rod arranged axially in the body A and which passes through two cable glands A1 and A2 at the ends rear and front of the tool body. C designates the working chamber into which the wave-transmitting motive liquid is admitted, by means of a tube C1, and B designates the above-mentioned wall which contains the single mass or column of liquid (which will be designated hereafter under the name of elastic liquid chamber) arranged in the front part of the tool body, opposite the working chamber C.
Referring to fig. 1, E designates the aforementioned intermediate shock member, which has the shape of a sleeve surrounding the percussion rod B. This sleeve passes through a sleeve E1 of considerable length, arranged in the median part of the 'tool and in which this sleeve is mounted with a soft sowing grout, the sleeve itself being mounted on the @
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soft sliding percussion rod B.
The anterior end of the sleeve E has a head E2 forming towards the rear a shoulder the surface of which is less than that of the anterior end of the head, this difference corresponding to the thickness of the head. bushing itself, so that the head E2 forms a differential piston, the pressure in the elastic liquid chamber D, in which said head is located, tending to push the bush backwards.
The posterior end of the sleeve is in communication with the working chamber C, into which the wave-transmitting liquid is admitted, so that the undulating movement transmitted by the liquid acts on the posterior end of the sleeve E, the latter being pushed forward during the half-period of compression of the wave, and this at a high speed, increasing since the beginning of the period, thus producing a compression of the liquid in chamber D. At about the time when the head of the socket has its maximum speed, this head strikes a very thick collar Bl of the percussion rod, and the shock is transmitted to the percussion member of the 'tool, having the desired shape to achieve the desired work, for example for percussion drilling.
After the shock has been transmitted as just described, the liquid compressed in the elastic liquid chamber D begins to push back the sleeve E, and, during the following half-period, during which the pressure of the transmitter liquid d The waves are lowered towards their minimum, the sleeve returns to its initial position, ready to travel the next course which begins at the same time as the compression half-period of the wave.
The forward movements of the rod B are limited by the collar B1, which comes into contact with the posterior end of a sleeve Ax, in which cou-
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smooths the anterior part of said rod, while the rearward movements of the sleeve E are limited by its head E2, which comes into contact with the anterior end of the sleeve E1.
Known the bush E must be free to slide easily on the contact surfaces, and as, during each oscillation, there are considerable pressure differences between the elastic liquid chamber D and the working chamber C which receives the wave-transmitting motor liquid, leaks could occur between the working chamber and the elastic liquid chamber. In order to avoid a harmful increase in pressure in the latter chamber, it is possible, as shown, to dispose a safety valve F, opening as soon as a determined pressure is reached.
To avoid the loss of liquid which is allowed to escape from the elastic liquid chamber B, this liquid can be returned by a bypass and a check valve into the working chamber C, preferably by means of a accumulator chamber or tank. Said safety valve F can be adjusted so as to open for a pressure approximately equal to the pressure in the working chamber C. This safety valve is also the object of the patent application in France filed this same day by the applicant and entitled: "Improvements to elastic liquid supports for wave transmission tools", and it can be replaced by any of the equivalent devices mentioned in the description of this patent.
A small air exhaust valve (not shown) can be provided in addition to the valve F, in order to exhaust at will any air which could accumulate in the elastic liquid chamber. Valve F could be used for this purpose, but this would require a new @
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adjustment after each air purge. The tube C1 can be provided, as shown, with a spring-loaded safety valve C2, similar to the safety valve F. A needle valve G can also be provided to regulate the flow of liquid from the working chamber. C in the elastic liquid chamber B, through a channel A3 of the tool body.
This valve is open when the tool is to be put into operation, so as to allow the chamber B to be filled with liquid, and it is closed during normal operation. This valve could however be opened partially, to an appropriate degree, during operation, so as to vary the intensity of the impact of the socket E on the collar Bl of the percussion rod B.
By using a single mass of elastic liquid in chamber D, and a socket or other intermediate impactor as described above, the wear of the percussion rod B glands is relatively low, since the movements of this rod are limited to the very small movements due to the shock, while the alternating movements of relatively large amplitude, caused by the transmitted wave, are effected by the said sleeve, which has an extended contact surface and does not need to be fitted with a gland, since both ends of the sleeve are in contact with the liquid.
The construction shown in FIG. 2 is similar to the previous one, except that the sleeve E is omitted, which consequently entails the modification of the percussion rod B, the analogous parts being moreover designated by the same reference letters in the two figures. It results from the removal of the sleeve E that the middle part Bx of the rod B, located in the sleeve E1, has a greater diameter
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the rear part of the rod, so as to present a surface on which the motor liquid can act in the working chamber C.
The area required for the liquid from chamber B to act on the rod and push it back is obtained by giving the anterior part of the rod a diameter smaller than the middle part, as shown. A collar B2 is provided to limit rearward movement of rod B, and forward movement is limited by the shoulder formed between the large diameter portion and the smaller diameter front portion of the rod. rod, this collar and this shoulder respectively coming into contact with the sleeves E1 and Ax, CLAIMS
1.- Percussion tool intended to be actuated by a wave transmission mechanism by liquid compression, characterized in that the elastic element which,
at the same time as the mass in reciprocating motion, determines the resonance is constituted by a single masbe or column of liquid.
2. - Percussion tool of the type indicated, in which the percussion rod of the tool is actuated by a shock member on which the wave-transmitting liquid acts.