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PENIGER MMOHINENFABRIK und UNRUH & LIEBIG . Dispositif de commande pour pelle automatique.
Dans les pelles automatiques à mâchoires ouvertes et fermées au moyen d'une transmission hydraulique de la force, il faut que le liquide de pression soit amené au moyen d'un organe de commande monté dans la conduite de pression dans le cylindre moteur devant ou derrière le piston, suivant la direction voulue du mouvement des mâchoires. Dans ce but, l'organe de commande, en l'espèce une broche de soupape, doit effectuer à chaque renversement de la marche un mouvement de va-et-vient. Dans les exécutions connues, ledit mouvement est effectué par un aimant monté dans le réservoir de la pompe et mis sous courant par couplage de l'hélice du cylin- dre de commande sur un contact spécial.
Ce genre de mouvement de l'organe de commande n'étant pas assez sur et étant d'ailleurs d'un prix élevé, il a déjà été créé un dispositif de commande sans aimant pour pelle automatique, dans lequel le moteur de pompe pendant l'ouverture et la fermeture des
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mâchoires travaille en des sens différents de rotation, le mouve- ment des organes de contrôle en forme de soupapes étant déduit de la rotation à droite ou à gauche du moteur. Dans ce cas, le pro- blème pour débrayer, après la fin de la course de la soupape, la commande de la broche de soupape du moteur est résolu par un embrayage à friction commandé par un ressort, ledit embrayage dans la position extrême de la soupape commençant à glisser pour débrayer ensuite complètement sous l'action de la force centrifuge à plein régime du moteur.
Ensuite, il faut prévoir, en vue d'une fermeture rapide des soupapes et de la pression nécessaire pour l'application des cônes de soupape sur leurs sièges, un ressort de traction puissant dont la résistance doit être vaincue à l'ouverture de la soupape.
L'emploi desdits éléments mécaniques entraîne une série d'inconvénients. D'une part, l'embrayage à friction est soumis à une certaine usure, d'autant plus que son débrayage à point est fonction de l'efficacité des forces centrifuges et de ressorts. Or, toute usure, aussi minime soit-elle, a pour conséquence une réduc- tion de la force de freinage et d'accouplement, de sorte que les ressorts des mâchoires de freins doivent être réglés trop souvent, ce qui produit chaque fois une interruption désagréable du travail.
En outre, par suite de l'action du ressort de traction,des chocs considérables agissent à l'intérieur de l'engrenage, frappant d'un côté directement l'arbre excentrique et la broche de la soupape et, d'un autre côté,par suite de l'avance du tourillon de manivelle par rapport au disque courbe, influencent aussi défavorablement le reste de l'engrenage, le disque courbe suivant de près butant avec force contre le tourillon arrêté subitement. Par conséquent, et malgré une exécution constructive très soignée, les casses par suite des fatigues de la matière sont inévitables. Enfin, dans son ensemble, le dispositif de contrôle est constitué par un nombre important de pièces isolées, relativement très encombrantes et exigeant un agrandissement du réservoir de pompe par rapport à l'exécution avec dispositif de contrôle à aimant.
Les inconvénients précités, et particulièrement le premier, réduisent largement
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l'utilisation pratique des dispositifs précités de contrôle sans aimant, surtout pour des exploitations de pelles automatiques à travail dur.
Par contre, le dispositif suivant l'invention utilise, aussi bien pour l'organe de contrôle lui-même que pour sa commande, des moyens tout à fait différents, nouveaux et plus simples. D'abord, les soupapes coniques sont remplacées avantageusement par un tiroir cylindrique, n'exigeant ni ressorts, ni dispositifs ana- logues pour leur maintien dans leurs positions extrêmes, la friction des manchettes de garniture suffisant parfaitement. De cette manière, la question du mécanisme de mouvement est essen- tiellement simplifiée, tout le problème se réduisant à déplaoer le tiroir d'une position extrême dans l'autre et non à faire agir une force sur l'organe de contrôle pendant toute la durée de la fermeture ou de l'ouverture des mâohoires.
Le mouvement du tiroir peut donc être réalisé de telle sorte que la mise en marche et l'arrêt soient exécutés avec douceur, d'autant plus qu'une exacti- tude exagérée par rapport à l'arrivée dans la position extrême n'est pas du tout exigée.
Le mécanisme de mouvement en lui-même n'est constitué que par un cylindre, rotatif autour de son axe longitudinal, commandé directement par l'engrenage à dents de la pompe et muni de rainu- res entaillées et d'un tenon s'engageant dans ces rainues, lequel est fixé lui-même à une tige de contrôle se déplaçant dans des guides parallèles à l'axe du cylindre. Ladite tige est accouplée directement au tiroir. Par rapport aux exécutions connues jusqutà présent, le dispositif de contrôle suivant l'invention se diffé- rencie par un maximum de simplicité, par une consommation réduite de cuivre et un encombrement minimum, la suppression de l'emploi quelconque de ressorts, ainsi que le nombre réduit d'éléments soumis à l'usure assurant en même temps une sécurité sensiblement accrue de service.
Les figures 1 à 5 représentent une forme d'exécution de la présente invention, dans lesquelles:
Fig.l représente une coupe longitudinale suivant a - b - c -
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d, à travers le réservoir de la pompe.
Fig.2 est une coupe transversale suivant e - f à travers le réservoir de la pompe.
Fig.3 montre à plus grande échelle une vue longitudinale du cylindre à rainures, et Fig.4 et 5, une coupe transversale suivant g - h à travers le cylindre à rainures pour une rotation à gauche et à droite.
Le moteur électrique 1 actionne au moyen de son pignon 3 avanoé jusqu'à l'intérieur du réservoir à pompe 2 l'engrenage 4 avec denture intérieure et par son intermédiaire l'arbre 5. L'ex- trémité dudit arbre 5 porte le tourillon excentrique 6, sur lequel pivote le coulisseau 7. Celui-ci donne un mouvement de va-et-vient à la coulisse 8 avec les deux pistons de pompe, de façon que le liquide de pression soit aspiré du réservoir 2 dans les cylindres de pompe 9, d'où il est refoulé dans la conduite de pression 10.
L'ouverture et la fermeture de la pelle sont effectuées au moyen de cylindres de travail, disposés dans les poches latérales de la traverse de pelle, dont les tiges de pistons agrippent les leviers des mâchoires prolongés vers le haut au-delà des points de rotation desdites mâchoires. Pendant l'ouverture de la pelle, l'espace du cylindre autour de la tige de piston (chambre annu- laire) est réuni à la pompe, tandis que l'espace du cylindre devant la surface du piston (aire) est relié au réservoir. Lors de la fermeture de la pelle, le liquide de pression s'écoule dans l'aire, la chambre annulaire étant en même temps mise sous pres- sion ; par conséquent, c'est la différence des sections cylindri- ques devant et derrière le piston, c'est-à-dire la surface du piston moins la surface annulaire qui agit.
Pendant la fermeture de la pelle, le réservoir est isolé du circuit du liquide de pression.
Suivant le travail envisagé, le dispositif de commande pour la pelle a la mission d'amener le liquide de pression dans les conduites correspondantes, cependant que la chambre annulaire doit rester constamment en communication avec la pompe et que l'aire
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doit être reliée alternativement à la pompe et au réservoir. Ce problème résolu jusqu'à présent par un dispositif à soupape incom- be, suivant l'invention, au tiroir de distribution 11 - 22.
A la botte à tiroir 11, il est raccordé,d'une part, la con- duite à pression 10 venant de la pompe, tandis que les conduites 23 et 24 mènent respectivement à l'aire et à la chambre annulaire des cylindres de travail. La boîte 11 porte la boîte conductrice 12, la manchette de garniture 13 et la boite-étoupe filetée 14.
Dans les éléments 12 et 14, la broche creuse 15 du tiroir est montée mobile dans le sens longitudinal. Son étanchéité par rap- port au réservoir est obtenue au moyen de la manchette 16 serrée pàr la broche filetée. De plus, la broche du tiroir est munie d'alésages transversaux 18, 19, alors que la boite-étoupe filetée porte des alésages transversaux semblables 20,21. L'extrémité sortant de la boîte de la broche filetée 17 est rétrécie et munie d'une fourche 22 pour le raccordement de la commande du tiroir.
Dans la position représentée par la figure 1, le tiroir de distribution se trouve en position de fermeture de la pelle auto- matique. Le liquide de pression entre par la conduite de pression 10, ainsi que par la paroi de la boîte de tiroir 11 et les alésa- ges transversaux 18 dans les alésages longitudinaux du tiroir 15 et en sort par les alésages transversaux 19 et 20 dans la conduite 23 menant dans l'aire. En même temps, le liquide de pression refoulé hors de la ohambre annulaire du cylindre de travail par les pistons de travail retourne à travers la conduite 24 et les alésages transversaux 18 dans les alésages de la broche de com- mande et, de là également, en suivant le chemin décrit ci-avant, dans l'aire.
Pour le changement en position d'ouverture de la pelle, la broche du tiroir 15 avec la broche filetée 17 est déplacée vers la droite jusqu'à ce que les alésages transversaux 19 arrivent le long de la manchette de garniture 13 dans les limites des évidements prévus dans la boîte conductrice 12, tandis que le rétrécissement de la broche filetée 17 est alors situé vis-à-vis des alésages transversaux 21 de la boite à étoupe filetée 14.
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Ainsi, dans la communication de la conduite de pression 10 avec la conduite 24 rien n'a été modifié, de sorte que le liquide de pression est amené dans la chambre annulaire des cylindres de travail ; par contre, le chemin de l'alésage transversal 19 à l'alésage transversal 20 est coupé par la manchette de garniture 13 interposée. Le liquide de pression refoulé de l'aire s'écoule à travers la conduite 23 et les alésages transversaux 21 dans l'espace creux annulaire constitué par le rétrécissement de la broche filetée 17 et, de celui-ci, il retourne dans le réservoir de pompe 2.
Le problème qui consiste à faire exécuter un mouvement de va-et-vient à la broche du tiroir 15 avec la broche filetée 17, en vue du changement du mouvement des mâchoires de la pelle auto- matique, est résolu par le dispositif suivant: une denture exté- rieure 25 entaillée dans le moyeu de l'engrenage 4 à denture intérieure actionne par l'intermédiaire des autres engrenages 26, 27, 28 l'arbre 29 monté dans le réservoir de la pompe, tournant à gauche ou à droite suivant le sens de rotation du moteur. Sur l'arbre 29 est claveté le cylindre 30 à rainures, dans lequel sont entaillées aux deux extrémités des rainures annulaires 31a et 31b de section rectangulaire (fig.3). La distance d'axe en axe des- dites rainures annulaires correspond à la course nécessaire à la broche du tiroir 15.
Les rainures annulaires sont reliées entre elles par une rainure en forme d'hélice 32 de section identique, de manière telle que le passage de la rainure annulaire à la rainure en hélice et inversement soit très doux. Dans les rainures s'engage le tenon 34 relié au galet 33, ledit tenon étant fixé à la tige de commande 35 montée parallèlement au-dessus de l'arbre 29, déplaçable longitudinalement et assurée contre toute rotation par sa section carrée (fig. 3,4 et 5). La tige de commande est accouplée directement par l'intermédiaire du boulon 36 (fig.l) à la fourche 22 de la broche filetée 17.
Dans chacune des deux rai- nures annulaires 31a et 31b, il est fraisé à proximité de l'entrée de la rainure à hélice 32 un évidement, dans lequel une pièce conique 37, vue de côté en forme d'arc, est montée d'une manière
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rotative autour d'un boulon 38 parallèle à l'arbre 29. (fig.4 et 5). l'inclinaison de la pièce conique correspond à l'inclinaison de la rainure à hélice 32 et est fraisée simultanément avec celle-ci.
Le fonctionnement du dispositif de commande pour le tiroir de distribution est le suivant : labroche 15 du tiroir se trouve par exemple, suivant figure 1, en position de fermeture de la pelle automatique et le moteur 1 fait tourner à gauche le cylindre à rainures 30 (fig.4). Le tourillon 34 avec le galet 33 se trouve dans la rainure annulaire 31a. La pièce conique 37 tournant folle autour du boulon 38 s'applique, dès qu'elle approche du tourillon 34, par son propre poids sur l'arbre 29, de sorte qu'elle passe, sans offrir d'obstacle, en dessous du tourillon 34. Si, cependant, sous l'effet de la force centrifuge ou pour d'autres motifs ladite pièce était articulée radialement vers l'extérieur, alors, elle est sans plus de suite enfoncée par le tourillon 34 assez loin dans la rainure annulaire 31a pour pouvoir passer en dessous dudit tourillon.
Après la fermeture des mâchoires, le moteur est coupé et le cylindre à rainures 30 s'arrête dans une position quelconque; le tourillon 34 se trouve alors comme devant dans la rainure annu- laire 31a. Le moteur est maintenant mis en marche en sens contraire et le cylindre à rainures commence à tourner à droite. Au plus tard après une rotation complète, la pièce conique 37 aveo sa face oonique à l'avant s'approche du tourillon 34 (fig.5). Sous l'effet de son propre poids et de la force centrifuge, elle a été projetée en dehors, fermant ainsi la rainure circulaire 31a. Le tourillon 34 aveo son galet 33 monte sur la surface du coin et est dévié dans la rainure à hélice 32, dans laquelle il avance jusqutà l'autre rainure 31b.
De cette manière, la tige de commande 35 est déplaoée axialement d'une distance égale à celle des deux rainures circulaires et la broche du tiroir accouplée à la tige de commande est renversée sur la position d'ouverture de la pelle automatique, de sorte que dès à présent le mouvement recherché des mâchoires peut commencer. Dans la seconde rainure annulaire 31b maintenant en engrenage avec le tourillon 34, le procédé décrit ci-dessus se répète en présence d'une direction opposée de rota-
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tion du cylindre à rainures 30.
Pendant l'articulation de la pièce conique 37 autour du boulon 38, la position extrême est limitée par une butée non représentée au dessin. La position la plus intérieure est limitée par l'application de la partie conique 37 sur l'arbre 29.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif de commande pour une pelle automatique à moteur avec commande électrique-hydraulique, dans lequel le mou- vement de l'organe de commande nécessaire au renversement du li- quide de pression dans la position d'ouverture ou de fermeture est obtenu au moyen du sens variable de rotation du moteur électri- que, caractérisé en ce que l'organe de commande dans ses deux po- sitions extrêmes est maintenu au moyen d'un tourillon (34) guidé dans les rainures (31a, 31b) d'un cylindre rotatif (30) et en ce que, en cas de changement du sens de rotation du cylindre (30), le renversement de l'organe de commande est obtenu du fait que le tourillon (34) est transporté d'une rainure annulaire à l'autre.