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r'M61R2'EAU A MOTEUR A COMBUSTION INTERNE"
La présente invention concerne, d'une façon générale, les outils à percussion, par exemple les marteaux à bourrer les traverses, et, plus particulièrement, un outil à percussion comportant, en combinaison, un moteur à combustion interne, à simple ou double effet, et un ensemble percutant du type à piston libre.
Un ensemble percutant du type piston libre comprend, en général; une cage cylindrique à mouvement de va-et-vient construite de façon à constituer un dispositif amortisseur à l'une ou chacune des extrémités de cette cage et un piston formant marteau disposé à l'intérieur de cette cage et destiné à être actionné par une pression d'air ou de ressort, engendrée par un mouvement relatif de la cage, de façon à exercer un choc sur un outil de travail tel qu'un fleuret
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ou une barre de pilonnage. Les ensembles de ce type ont principalement été utilisés, jusqu'à ce jour, dans les outils électriques et, en ce qui concerne une des caractéristiques générales de l'invention, celle-ci comprend la combinaison d'un moteur à combustion interne avec un ensemble percutant du type décrit.
L'invention concerne particulièrement l'application d'un marteau du type piston libre conjointement avec un moteur à combustion interne.à deux temps et à double effet, c' est-à-dire un moteur comportant un seul piston moteur et une chambre d'explosion ou de combustion près de chacune des extrémités dudit piston. Le piston à double effet présente de nombreux avantages sur le piston à simple effet, mais l'avantage principal résulte de la suppression du ressort habituel servant à rappeler le piston moteur dans sa course de compression. Ce ressort exige des remplacements fréquents en raison de sa rupture, outre qu'il diminue l'efficacité et la puissance du moteur en absorbant de l'énergie lorsqu'il est comprimé pendant la course motrice du piston.
Les avantages du moteur à double effet sur le moteur à simple effet sont évidents, mais ils n'ont été réalisés que pour résoudre des problèmes nouvellement posés.
Dans le marteau à combustion interne à simple effet, le piston exerce habituellement un choc direct soit sur l'outil de travail, soit sur un bloc d'enclume prenant appui sur l'outil sans l'interposition d'un joint élastique. Dans une telle d isposition, la course du piston n'est pas uniforme puisque la position de l'outil de travail n'est pas toujours la même au moment du choc. Le ressort de rappel compense ces variations de la course.
Au contraire, l'application d'une force motrice obtenue à l'aide de gaz enflammés pour rappeler
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le piston, dans un moteur à double effet, au lieu du ressort qui caractérise le moteur à simple effet, exige une course sensiblement constante du piston puisque l'explosion qui a lieu dans la chambre inférieure doit être réglée de façon à se produire à un point fixe du fonctionnement du moteur.
Un moteur à double effet à course constante du piston ne donne pas les meilleurs résultats si le piston doit frapper directement l'outil de travail parce que, si le mécanisme de distribution a été réglé pour une course de faible longueur, la force du choc est souvent trop faible, alors que le choix d'une course relativement grande peut provoquer le calage du moteur chaque fois que la position de l'outil de travail se trouve être exagérément haute. Conformément à la présente invention, on remédie à cet inconvénient par l'application d'un système percutant du type piston libre dans lequel la cage cylindrique est directement accouplée avec le piston moteur à course constante, alors que le piston formant marteau se meut entre les limites d'une certaine échelle, à l'intérieur de la cage, pour frapper l'outil de travail.
Un des buts de cette invention est d'augmenter le rendement et la facilité d'adaptation d'un outil à percussion par la combinaison d'un moteur à combustion interne et d'un ensemble de marteau du type piston libre.
L'invention a, en outre, pour objet d'établir un outil pratique actionné par un moteur à combustion interne à double effet en communiquant des chocs percutants à partir d'un piston moteur à un outil de travail par l'intermédiaire d'un ensemble percutant qui comprend un marteau du type piston libre à course variable.
D'autres buts de l'invention et les modes de réalisation qu'elle est susceptible de recevoir seront mis en
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évidence au cours de la description donnée ci-après, en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un bourreur de traverses compoltant l'application du présent mécanisme, le piston moteur étant représenté dans sa position la plus haute, une partie du système d'allumage étant représenté schématiquement.
La figure 2 représente à une échelle plus grande la partie supérieure de la figure 1.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, montrant le piston moteur dans une des positions qu'il occupe au cours de son mouvement vers le bas.
La figure 4 est une vue à plus grande échelle de la portion inférieure de l'outil, l'ensemble percutant étant représenté dans une des positions qu'il occupe dans sa course de descente.
La figure 5 représente par une vue analogue aux figures 2 et 3 le piston moteur à la fin de sa course vers le bas.
La figure 6 est une vue analogue à la figure 4, mais représente le marteau au moment où le piston moteur atteint la fin de sa course vers le bas.
La figure 7 est un détail à plus grande échelle de l'extrémité inférieure du poussoir de démarrage, cette coupe étant prise par la ligne 7-7 de la figure 2.
Pour faciliter la description, on peut considérer l'outil comme composé de deux unités coopérantes qui constituent les extrémités opposées - inférieure et supérieure de l'outil. L'extrémité supérieure de l'outil est établie sous forme d'un moteur à combustion interne, et l'extrémité inférieure est établie sous forme d'un support et d'un guide
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pour les éléments transmettant le choc. Comme représenté sur la figure 1, les éléments de support principaux de l'outil comprennent deux cylindres 8 et 9, à l'extrémité supérieure, et un prolongement ou corps cylindrique 10 s'étendant vers le bas, à l'extrémité inférieure.
Dans les cy- lindres et coulisse un piston moteur 11 dont est solidaire une bielle 12 pénétrant dans le corps cylindrique 10 et accouplant rigidement le piston avec une cage cylindrique 13 qui est disposée dans le corps 10 et se meut par rapport à lui. Dans la cage cylindrique 13 est monté pour se mouvoir par rapport à ladite cage un marteau du type piston 14 qui, sous l'action d'air comprimé, est destiné à exercer un choc sur l'extrémité supérieure d'un outil de travail 15. qui peut être une barre de pilonnage dans le présent exemple.
La tige de la barre 15 est enveloppée par l'extrémité inférieure du corps 10 et par un prolongement 16 fixé au corps 10 par'des boulons 17. La barre 15 coulisse dans un coussinet 18 supporté à l'intérieur de l'extrémité inférieure du prolongement 16. Pour limiter le mouvement de la barre de pilonnage vers le bas et diminuer le choc exercé sur cette barre, un ensemble amortisseur est prévu au-dessus du coussinet 18. Cet ensemble comprend un bloc de caoutchouc ou matière analogue 19. un anneau de retenue 21 et un disque de contact 22 qui repose sur l'extrémité supérieure du bloc 19. dans la position voulue pour être'soumis'à l'action de la surface de dessous d'un collet 23 de la barre 15.
Pour limiter le mouvement de la barre dans le sens opposé, ou vers le haut, une bague d'écartement 24 est disposée à l'intérieur du corps 10 au-dessus du collet 23
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On considérera maintenant le moteur à combustion interne. On voit sur la figure 2 que les deux cylindres 8 et 2 sont assujettis l'un à l'autre par des boulons 25 et que le cylindre inférieur 9 est fixé à l'extrémité supérieure du corps 10 par des boulons 26. L'assemblage des cylindres 8 et 2 est réalisé de telle sorte que les chambres à explosions respectives 27 et 28 sont alignées et constituent en réalité une chambre unique dans laquelle coulisse le piston moteur 11.
Dans les chambres à explosion 27 et 28 débouchent respectivement des conduits ? et 31 par lesquels une charge comprimée d'air chargé d'essence est introduite dans les chambres de combustion. Des lumières d'échappement 32 et 33 sont aussi respectivement prévues dans les-deux chambres de combustion pour permettre l'échappement des gaz brûlés. Avec les conduits 29 et 31 communique, par des lumières 34 et 35.une chambre de compression préalable 36 fermée par le piston 11.
Une tête de piston 38, constituée au milieu de la longueur du piston moteur, coulisse à frottement doux dans la chambre 36 et divise celle-ci en un compartiment supérieur et en un compartiment inférieur. Des soupapes séparées 39 et 41 contenues dans des boîtiers correspondants 40, 42 règlent le passage du mélange explosif dans les conduits 29 et 31. Ces soupapes sont identiques et il suffira de décrire la construction et le fonctionnement de l'une d'elles. Chacune de ces soupapes est du type à disque-clapet et est sollicitée par un ressort 43 vers la position de la figure 2, où elle obture l'ouverture à soupape 44 débouchant dans le conduit 29 (ou 31).
Le boîtier à soupape communique avec l'air extérieur par des lumières 45, et l'essence arrivant d'un réservoir (non représenté) est dirigée vers l'ouverture à soupape par un conduit 46 communiquant avec une tubulure d'admission 47. Un
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pointeau de réglage 48 permet de régler le débit du carburant liquide passant par le conduit 46. Les positions qu'occupent les soupapes 39 et 41 sur les dessins ont été choisies pour simplifier ces dessins. Elles peuvent en réalité occuper les positions représentées, mais une disposition préférée consisterait à disposer les soupapes côte à cote et à 90 environ par rapport aux positions représentées.
Dans ce dernier cas, on peut utiliser un seul pointeau de réglage 48 commun aux deux soupapes, bien que, dans le cas où l'on jugerait désirable de brûler un mélange plus riche dans une des chambres que dans l'autre, on puisse conserver la.présente disposition de deux pointeaux.
Pour expliquer le fonctionnement du moteur, on peut supposer que, sur la figure 2, le piston 11 vient d'être lancé vers le haut par une explosion qui s'est produite dans la chambre inférieure 28, et que la chambre supérieure 27 renferme une charge comprimée qui est prête à être allumée par une étincelle obtenue à l'aide d'une bougie 49, faisant saillie dans l'extrémité supérieure de la chambre 27. Lorsque l'explosion se produit dans la chambre 27, le piston 11 est chassé vers le bas, ce qui coupe la communication de la chambre inférieure 28 avec le conduit 31 et la lumière d'échappement 33. A mesure que la tête de piston 38 descend à l'intérieur de la chambre de compression préalable 36, elle comprime la charge préalablement introduite dans le compartiment inférieur de cette chambre et dans le conduit 29.
Un vide partiel est ainsi créé dans le compartiment supérieur au-dessus de la tête 38 et, à ce moment, la pression atmosphérique à laquelle est soumise la soupape 41 a pour effet d'ouvrir cette soupape en permettant ainsi le
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passage d'un mélange explosif dans le conduit 31. ce mélange passant dans le sens des flèches de la figure 3 dans la chambre de compression préalable supérieure 36. Le piston 11, continuant à descendre, découvre d'abord la lumière d'échappement 32 de la chambre supérieure 27, puis l'orifice d'admission du conduit ±. Ainsi, approximativement au même moment, les gaz brûlés s'échappent par la lumière 32 d'un côté de la chambre 27 et un mélange frais pénètre dans cette chambre par le côté apposé.
Sur chacune des extrémités du piston 11 est formée une saillie 51 qui agit de façon à diriger le gaz frais vers l'extrémité de la chambre de combustion et à l'écart de la lumière d'échappement. Le mouvement qu'effectuent les gaz à ce moment est indiqué par les flèches de la figure 5, où l'on voit que le piston occupe sa position inférieure limite, au moment où la charge comprimée dans la chambre 28 est sur le point d'être allumée par une bougie 52 faisant saillieàl'extrémité inférieure de cette chambre.
La charge que contiént alors la chambre 28 y a été introduite pendant la précédente course ascendante du piston 11.
Lorsque le piston 11 est lancé vers le haut, l'opération décrite ci-dessus se trouve répétée, mais en sens inverse. En d'a tres termes, pendant cette course le mélange précédemment introduit dans la chambre supérieure 36 est comprimé par le mouvement de la tête 38, et, lorsque le conduit 31 se trouve découvert, ce mélange pénètre dans la chambre 28, alors que les gaz brûlés s'échappent de cette chambre par la lumière 33. En même temps, il sfétablit dans la chambre inférieure 36 un vide partiel qui provoque l'ouverture de la soupape 309 et l'admission d'un mélange frais dans cette chambre et le conduit 29. qui a été fermé par le
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mouvement ascendant du piston moteur.
En raison de cette disposition, le piston 11 effectue un mouvement alternatif positif, et l'effet obtenu est celui de deux moteurs travaillant sur un seul piston, chacun des moteurs élémentaires fonctionnant suivant le cycle à deux temps.
Le système d'allumage utilisé conjointement avec le moteur peut être excité à partir d'une source de courant extérieur telle qu'une batterie d'accumulateurs 53 (figure 2).
Des bobines individuelles C-1 et 0-2 sont connectées avec les bougies respectives 49 et 52 et ont une connexion commune avec le négatif de la batterie. Les bornes positives des bobines sont reliées respectivement à des contacts 54 et 55 avec lesquels coopère une armature 56 reliée directement au positif de la batterie. L'armature 56 est établie sous forme d'un levier coudé qui pivote autour d'un axe 57 pour venir en contact avec l'un ou l'autre des contacts 54, 55, de façon à fermer le circuit par une des bobines C-1, 0-2 et à créer une étincelle entre les électrodes de la bougie 49, 52.
Deux ressorts-.58 et 59 reliés au levier 56 au-dessus de l'axe de pivotement 57 et agissant dans des sens opposés, tendent à centrer le levier dans une position située à mi-distance entre les contacts 54 et 55 pour maintenir normalement ouvert le circuit des deux bobines. Le levier 56 coopère avec un goujon 61 porté par la cage cylindrique 13, ce goujon pouvant, le cas échéant, être constitué par le prolongement d'un axe 62 qui traverse l'extrémité supérieure de la cage cylindrique 13 et l'extrémité inférieure de la bielle 12 pour'accoupler rigidement la cage et le piston moteur 11. Le goujon 61 fait saillie à travers une ouverture longitudinale 60 du corps cylindrique 10.
Le bord du levier 56 qui entre en contact avec le goujon 61 présente dessurfaces inclinées
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distinctes 56 et 56B qui convergent jusqu'en un point bas voisin ùe l'axe de pivotement 57. -De cettefaçon, lorsque le piston moteur 11 occupe sa position supérieure, comme sur la figure 2, le goujon 61 est en contact avec l'extrémité supérieure ,de la surface inclinée , ce qui maintient le levier 55 incliné dans le sens lévogyre, en surmontant l'action du ressort 58, pour fermer le circuit de là bobine C1 vers la bougie 49 et provoquer une explosion dans la chambre supérieure 27.
Lorsque le piston moteur descend, le goujon 61 descend le long de la surface 56A et, au moment où il est sur le point d'atteindre le point médian représenté sur la figure 3. il se sépare du levier en permettant au ressort 58 de rappeler ce levier à sa position centrale, ou position d'ouverture du circuit. Dans la continuation du mouvement de descente du piston, le goujon 61 glisse le long de la surface inclinée 56B et, au moment où il atteint la position de la figure 5, le levier 56 pivote dans le sens dextrogyre pour venir toucher le contact 55 et établir un circuit passant par la bobine C-2 et la bougie d'allumage 52, ce qui provoque une explosion dans la chambre inférieure 28. 3ien entendu, le mouvement de retour du piston effectue un mouvement lévogyre du levier 56 et, par suite, une nouvelle explosion dans la chambre supérieure 27.
Le fonctionnement du mécanisme d'allumage est ainsi régi par la cage 13 pour provoquer des explosions alternantes dans les chambres 27. et 28.
On peut utiliser tout dispositif approprié pour lancer le moteur. On a représenté un dispositif comprenant un poussoir à commande manuelle 63 qui traverse de haut en bas l'extrémité supérieure du cylindre 8 et pénètre dans la chambre
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27. L'extrémité inférieure de ce poussoir est munie d'une goupille ou barrette 63a (figure 7) destinée à être insérée dans une fente d'assemblage à baïonnette 64 ménagée dans la partie supérieure de la saillie supérieure 51. Le poussoir 63 peut être verrouillé au piston 11 par l'opération consistant à insérer la barrette 63a dans la fente 64 et à exercer alors sur ce poussoir une légère torsion opposée à la force d'un ressort combiné de torsion¯et de compression 65 qui entoure la tige du poussoir.
On peut alors communiquer un mouvement de monte et baisse manuel au poussoir pour communiquer le même mouvement au piston moteur et lancer le moteur. Lorsqu'on lâche le poussoir, il est ramené angulairement à sa position normale par le ressort 65 et rappelé à sa position de la figure 3. Sur le poussoir 63 est prévue, près de son extrémité inférieure, une tête en forme de soupape 66 qui est normalement pressée sur un siège 67 constitué dans le cylindre 8, pour empêcher les fuites de la chambre à explosion 27,
Comme représenté sur les figures 1, 4 et 6, l'ensemble percutant comprend, comme on l'a dit précédemment, la cage cylindrique 13 et le piston formant marteau 14 placé à l'intérieur de cette cage et se mouvant par rapport à elle.
La cage 13 est pourvue d'épaulements 68 qui entrent en contact avec la surface intérieure du corps cylindrique 10 pour empêcher le mouvement latéral de la cage qui coulisse avec le piston moteur 11. Le piston-marteau 14 est pourvu d'une tête s'ajustant exactement dans l'alésage intérieur de la cage et d'une tige ou prolongement qui traverse l'extrémité inférieure de la cage et occupe la position voulue pour heurter la barre de pilonnage 15. La cage 13 est fermée à son extrémité supérieure, et elle est obturée à son extrémité
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inférieure par le passage du piston-marteau 14 à travers la- dite extrérlité.
Une ou plusieurs fentes 69. un peu plus longues que la tête du piston 14 sont pratiquées dans la cage, en son milieu, pour que les pressions moyennes exercées sur les extrémités opposées de ladite tête soient approxima- tivement égales entre elles et avec la pression atmosphérique.
Les extrémités supérieure et inférieure de la cage consti- tuent aes matelas d'air 71. 72, respectivement. Lorsque la cage ùescend par rapport au piston, l'air de la chambre supérieure 71 est comprimé et chasse le piston 14 vers le bas de façon qu'il exerce un choc sur la barre 15.
Dans le mouvement ascendant de la cage par rapport au piston, l'air de la chambre inférieure 72 est comprimé et tend à ramener le piston à la position de la figure 1. -rendant le mouvement descendant initial de la cage, le piston 14 termine d'abord son mouvement ascendant et commence alors à descendre, c;ais., en raison de son inertie, ce piston se meut à une vi- tesse instantanée inférieure à celle de la cage 13, Tant que la vitesse du piston 14 n'a pas atteint une valeur égale à celle de la cage, le volume de la poche d'air 71 diminue, comme il ressort d'une comparaison des figures 2 et 4. Pen- dant la dernière partie de la course de la cage vers le bas, l'air comprimé que contient la chambre 71 se dilate, de telle sorte que le piston se meut à une vitesse beaucoup plus grande que la cage.
Au moment où le piston 14 vient frapper la barre 15.il sement indépendamment de la cage, et celle-ci @ peut commencer son mouvement de retour à tout instant, au cours de cette période, sans que l'efficacité du choc exercé par le piston soit diminuée de ce fait. Sur la figure 6, le piston a heurté la barre 15 et a rebondi légèrement, et la
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cage occupe sa position la plus basse.
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r'M61R2 'INTERNAL COMBUSTION ENGINE WATER "
The present invention relates, in general, to percussion tools, for example hammers for stuffing sleepers, and, more particularly, a percussion tool comprising, in combination, an internal combustion engine, single or double acting , and a striking assembly of the free piston type.
A free-piston-type percussion assembly generally comprises; a reciprocating cylindrical cage constructed so as to constitute a damping device at one or each of the ends of this cage and a piston forming a hammer arranged inside this cage and intended to be actuated by a air or spring pressure, generated by relative movement of the cage, so as to exert an impact on a work tool such as a foil
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or a ramming bar. Assemblies of this type have mainly been used, up to this day, in power tools and, with regard to one of the general characteristics of the invention, this comprises the combination of an internal combustion engine with a impactful set of the type described.
The invention particularly relates to the application of a hammer of the free piston type in conjunction with a two-stroke, double-acting internal combustion engine, that is to say an engine comprising a single driving piston and an internal combustion chamber. explosion or combustion near each end of said piston. The double-acting piston has many advantages over the single-acting piston, but the main advantage results from the elimination of the usual spring used to return the driving piston to its compression stroke. This spring requires frequent replacement due to its rupture, besides reducing the efficiency and power of the motor by absorbing energy when it is compressed during the driving stroke of the piston.
The advantages of the double-acting motor over the single-acting motor are obvious, but they were only realized to solve newly posed problems.
In the single-acting internal combustion hammer, the piston usually exerts a direct impact either on the working tool or on an anvil block resting on the tool without the interposition of an elastic seal. In such a position, the stroke of the piston is not uniform since the position of the working tool is not always the same at the time of impact. The return spring compensates for these variations in stroke.
On the contrary, the application of a motive force obtained with the aid of ignited gases to remind
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the piston, in a double-acting motor, instead of the spring which characterizes the single-acting motor, requires a substantially constant stroke of the piston since the explosion which takes place in the lower chamber must be regulated so as to occur at a fixed point of engine operation.
A constant piston stroke double acting motor will not give the best results if the piston is to strike the work tool directly because, if the timing mechanism has been set for a short stroke length, the force of the shock is often too low, while the choice of a relatively large stroke can cause the engine to stall whenever the position of the work tool is found to be excessively high. In accordance with the present invention, this drawback is overcome by the application of a percussive system of the free piston type in which the cylindrical cage is directly coupled with the constant stroke motor piston, while the hammer piston moves between them. limits of a certain scale, inside the cage, to strike the working tool.
One of the objects of this invention is to increase the efficiency and the ease of adaptation of an impact tool by the combination of an internal combustion engine and a hammer assembly of the free piston type.
A further object of the invention is to provide a practical tool operated by a double-acting internal combustion engine by imparting hard-hitting shocks from a driving piston to a working tool through a percussion assembly which includes a hammer of the free piston type with variable stroke.
Other objects of the invention and the embodiments that it is likely to receive will be put into effect.
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evident in the description given below, with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a longitudinal section of a sleeper tamper compoltant the application of the present mechanism, the engine piston being shown in its highest position, part of the ignition system being shown schematically.
Figure 2 shows on a larger scale the upper part of Figure 1.
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, showing the driving piston in one of the positions which it occupies during its downward movement.
FIG. 4 is a view on a larger scale of the lower portion of the tool, the percussion assembly being represented in one of the positions which it occupies in its downward stroke.
FIG. 5 represents, in a view similar to FIGS. 2 and 3, the driving piston at the end of its downward stroke.
FIG. 6 is a view similar to FIG. 4, but represents the hammer at the moment when the driving piston reaches the end of its downward stroke.
Figure 7 is an enlarged detail of the lower end of the starter pusher, this section being taken through line 7-7 of Figure 2.
For ease of description, the tool can be viewed as composed of two cooperating units which constitute the opposite ends - lower and upper of the tool. The upper end of the tool is established as an internal combustion engine, and the lower end is established as a holder and guide
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for elements transmitting shock. As shown in Figure 1, the main support elements of the tool comprise two cylinders 8 and 9, at the upper end, and an extension or cylindrical body 10 extending downwardly, at the lower end.
In the cylinders and slides a motor piston 11 of which is integral a connecting rod 12 penetrating into the cylindrical body 10 and rigidly coupling the piston with a cylindrical cage 13 which is arranged in the body 10 and moves relative to it. In the cylindrical cage 13 is mounted to move relative to said cage a piston-type hammer 14 which, under the action of compressed air, is intended to exert an impact on the upper end of a working tool 15 which may be a ramming bar in the present example.
The rod of the bar 15 is enveloped by the lower end of the body 10 and by an extension 16 fixed to the body 10 by bolts 17. The bar 15 slides in a bushing 18 supported inside the lower end of the bar. extension 16. To limit the downward movement of the ramming bar and reduce the shock exerted on this bar, a damper assembly is provided above the bearing 18. This assembly comprises a block of rubber or similar material 19. a ring retainer 21 and a contact disc 22 which rests on the upper end of the block 19. in the desired position to be 'subjected' to the action of the undersurface of a collar 23 of the bar 15.
To limit the movement of the bar in the opposite direction, or upwards, a spacer ring 24 is placed inside the body 10 above the collar 23
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We will now consider the internal combustion engine. It can be seen from FIG. 2 that the two cylinders 8 and 2 are secured to each other by bolts 25 and that the lower cylinder 9 is fixed to the upper end of the body 10 by bolts 26. The assembly of cylinders 8 and 2 is made such that the respective explosion chambers 27 and 28 are aligned and in reality constitute a single chamber in which the motor piston 11 slides.
In the explosion chambers 27 and 28 respectively open conduits? and 31 by which a compressed charge of gasoline laden air is introduced into the combustion chambers. Exhaust ports 32 and 33 are also respectively provided in the two combustion chambers to allow the exhaust of the burnt gases. With the conduits 29 and 31 communicates, through openings 34 and 35, a preliminary compression chamber 36 closed by the piston 11.
A piston head 38, formed in the middle of the length of the engine piston, slides gently in the chamber 36 and divides the latter into an upper compartment and a lower compartment. Separate valves 39 and 41 contained in corresponding housings 40, 42 regulate the passage of the explosive mixture in the conduits 29 and 31. These valves are identical and it will suffice to describe the construction and the operation of one of them. Each of these valves is of the disc-valve type and is biased by a spring 43 towards the position of FIG. 2, where it closes the valve opening 44 opening into the duct 29 (or 31).
The valve housing communicates with the outside air through ports 45, and gasoline arriving from a reservoir (not shown) is directed to the valve opening through a conduit 46 communicating with an intake manifold 47. A
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Adjustment needle 48 makes it possible to adjust the flow rate of the liquid fuel passing through the pipe 46. The positions occupied by the valves 39 and 41 in the drawings have been chosen to simplify these drawings. They may in fact occupy the positions shown, but a preferred arrangement would consist of placing the valves side by side and at approximately 90 points in relation to the positions shown.
In the latter case, one can use a single adjustment needle 48 common to both valves, although, in the event that it is considered desirable to burn a richer mixture in one of the chambers than in the other, one can keep la.present arrangement of two needles.
To explain the operation of the engine, it can be assumed that, in Figure 2, the piston 11 has just been launched upwards by an explosion which has occurred in the lower chamber 28, and that the upper chamber 27 contains a compressed charge which is ready to be ignited by a spark obtained by means of a spark plug 49, protruding into the upper end of the chamber 27. When the explosion occurs in the chamber 27, the piston 11 is forced out. downwards, which cuts off the communication of the lower chamber 28 with the duct 31 and the exhaust port 33. As the piston head 38 descends inside the precompression chamber 36, it compresses the load previously introduced into the lower compartment of this chamber and into the duct 29.
A partial vacuum is thus created in the upper compartment above the head 38 and, at this time, the atmospheric pressure to which the valve 41 is subjected has the effect of opening this valve, thus allowing the
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passage of an explosive mixture in the conduit 31. this mixture passing in the direction of the arrows in FIG. 3 in the upper preliminary compression chamber 36. The piston 11, continuing to descend, first discovers the exhaust port 32 of the upper chamber 27, then the inlet of the duct ±. Thus, at approximately the same time, the burnt gases escape through the lumen 32 from one side of the chamber 27 and a fresh mixture enters this chamber through the affixed side.
On each end of the piston 11 is formed a protrusion 51 which acts to direct the fresh gas towards the end of the combustion chamber and away from the exhaust port. The movement of the gases at this time is indicated by the arrows in Figure 5, where it can be seen that the piston is in its lower limit position, when the compressed load in chamber 28 is about to drop. be lit by a candle 52 protruding from the lower end of this chamber.
The load then contained in chamber 28 was introduced there during the previous upward stroke of piston 11.
When the piston 11 is launched upwards, the operation described above is repeated, but in reverse. In other words, during this stroke the mixture previously introduced into the upper chamber 36 is compressed by the movement of the head 38, and, when the duct 31 is found uncovered, this mixture enters the chamber 28, while the Burnt gases escape from this chamber through the lumen 33. At the same time, a partial vacuum is established in the lower chamber 36 which causes the opening of the valve 309 and the admission of a fresh mixture into this chamber and the conduit 29. which was closed by the
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upward movement of the driving piston.
Due to this arrangement, the piston 11 performs a positive reciprocating movement, and the effect obtained is that of two engines working on a single piston, each of the elementary engines operating according to the two-stroke cycle.
The ignition system used in conjunction with the engine can be energized from an external power source such as a storage battery 53 (Figure 2).
Individual coils C-1 and 0-2 are connected with respective spark plugs 49 and 52 and have a common connection with the negative of the battery. The positive terminals of the coils are respectively connected to contacts 54 and 55 with which an armature 56 cooperates directly connected to the positive of the battery. The armature 56 is established in the form of an angled lever which pivots about an axis 57 to come into contact with one or the other of the contacts 54, 55, so as to close the circuit by one of the coils C -1, 0-2 and create a spark between the electrodes of the spark plug 49, 52.
Two springs-.58 and 59 connected to the lever 56 above the pivot axis 57 and acting in opposite directions, tend to center the lever in a position located midway between the contacts 54 and 55 to maintain normally open the circuit of the two coils. The lever 56 cooperates with a stud 61 carried by the cylindrical cage 13, this stud possibly being formed by the extension of a pin 62 which passes through the upper end of the cylindrical cage 13 and the lower end of the connecting rod 12 for rigidly coupling the cage and the driving piston 11. The stud 61 projects through a longitudinal opening 60 of the cylindrical body 10.
The edge of the lever 56 which contacts the stud 61 has sloping surfaces
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separate 56 and 56B which converge to a low point close to the pivot axis 57. -In this way, when the motor piston 11 occupies its upper position, as in Figure 2, the pin 61 is in contact with the upper end, of the inclined surface, which keeps the lever 55 inclined in the levorotatory direction, overcoming the action of the spring 58, to close the circuit from the coil C1 to the spark plug 49 and cause an explosion in the upper chamber 27 .
As the driving piston moves down, the stud 61 moves down along the surface 56A and, as it is about to reach the midpoint shown in Figure 3, it separates from the lever allowing the spring 58 to return. this lever in its central position, or circuit opening position. In the continuation of the downward movement of the piston, the stud 61 slides along the inclined surface 56B and, when it reaches the position of FIG. 5, the lever 56 pivots in the dextrorotatory direction to come into contact with the contact 55 and establish a circuit passing through the coil C-2 and the spark plug 52, which causes an explosion in the lower chamber 28. 3Of course, the return movement of the piston performs a levorotatory movement of the lever 56 and, consequently, a new explosion in the upper chamber 27.
The operation of the ignition mechanism is thus governed by the cage 13 to cause alternating explosions in the chambers 27. and 28.
Any suitable device can be used to start the engine. There is shown a device comprising a manually operated pusher 63 which passes through from top to bottom the upper end of cylinder 8 and enters the chamber.
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27. The lower end of this pusher is provided with a pin or bar 63a (FIG. 7) intended to be inserted in a bayonet assembly slot 64 formed in the upper part of the upper projection 51. The pusher 63 can be locked to the piston 11 by the operation consisting in inserting the bar 63a in the slot 64 and then exerting on this pusher a slight torsion opposed to the force of a combined torsion¯ and compression spring 65 which surrounds the rod of the pusher.
A manual up and down movement can then be communicated to the pusher in order to communicate the same movement to the motor piston and to start the motor. When the pusher is released, it is returned angularly to its normal position by the spring 65 and returned to its position of FIG. 3. On the pusher 63 is provided, near its lower end, a valve-shaped head 66 which is normally pressed on a seat 67 formed in the cylinder 8, to prevent leaks from the explosion chamber 27,
As shown in Figures 1, 4 and 6, the percussion assembly comprises, as said previously, the cylindrical cage 13 and the hammer piston 14 placed inside this cage and moving relative to it .
The cage 13 is provided with shoulders 68 which come into contact with the inner surface of the cylindrical body 10 to prevent lateral movement of the cage which slides with the motor piston 11. The hammer piston 14 is provided with a head s' fitting exactly in the internal bore of the cage and with a rod or extension which passes through the lower end of the cage and occupies the desired position to strike the ramming bar 15. The cage 13 is closed at its upper end, and it is blocked at its end
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lower by the passage of the piston-hammer 14 through said end.
One or more slits 69. a little longer than the head of the piston 14 are made in the cage, in its middle, so that the average pressures exerted on the opposite ends of said head are approximately equal to each other and with the pressure. atmospheric.
The upper and lower ends of the cage constitute the air mattress 71, 72, respectively. When the cage descends relative to the piston, the air in the upper chamber 71 is compressed and forces the piston 14 downwards so that it exerts an impact on the bar 15.
In the upward movement of the cage relative to the piston, the air in the lower chamber 72 is compressed and tends to return the piston to the position of FIG. 1 - making the initial downward movement of the cage, the piston 14 ends first its upward movement and then begins to descend, i.e., due to its inertia, this piston moves at an instantaneous speed lower than that of the cage 13, As long as the speed of the piston 14 does not has not reached a value equal to that of the cage, the volume of the air pocket 71 decreases, as can be seen from a comparison of Figures 2 and 4. During the last part of the travel of the cage towards the At the bottom, the compressed air contained in the chamber 71 expands, so that the piston moves at a much greater speed than the cage.
When the piston 14 strikes the bar 15, it moves independently of the cage, and the latter can begin its return movement at any time during this period, without the effectiveness of the shock exerted by the piston is reduced as a result. In figure 6, the piston struck bar 15 and rebounded slightly, and the
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cage occupies its lowest position.