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TIROIR DE DISTRIBUTION POUR OUTILS A PERCUSSION.
La présente invention a trait aux outils à percussion à commande pneumatique, tels que : outils de démolition, marteaux, perforatrices de roches, et concerne plus particulièrement un tiroir de distribution pour ces outils, qui travaille avec des effets combinés de soupape et de tiroir.
On sait que les organes de distribution du type soupape (à obtu- ration en bout) ont de meilleures caractéristiques en ce qui concerne l'ob- turation que ceux du type tiroir à portées de glissement à recouvrement, en raison de la tendance de ces derniers à fuir, plus spécialement par suite d'une usure des surfaces. Les organes du premier type présentent , toutefois l'inconvénient que, pendant le mouvement qu'ils effectuent d'un siège à l'autre, le fluide moteur peut momentanément passer---en même '.temps par les deux extrémités de l'organe. Outre le gaspillage d'air qui en ré- sulte, cette admission simultanée d'air aux deux extrémités du piston tend à en réduire la vitesse, ce qui a un effet préjudiciable sur la production.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités tout en conservant Inefficacité de l'obturation en bout, mais en empêchant l'admission simultanée d'air moteur par les deux extrémités de l'organe de distribution.
Sur les dessins annexés
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un outil de démolition conforme à l'invention, et représente le tiroir et le piston-marteau dans la position avant qu'ils occupent au début de la course de retour du pis- ton-marteauo
La figure 2 est une coupe semblable à la fige 1, mais représen- tant le tiroir et le piston dans leur position arrière, c'est-à-dire au début de la course motrice.
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La figure 3 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle, de la boite à tiroir, le coté gauche du tiroir proprement dit étant repré- sentépar des traits continus dans la position avant, et son côté gauche étant représenté par des traits mixtes dans la position arrière.
La fig. 4 représente, par une vue semblable à la fig. 3 mais à une échelle encore plus grande, le côté droit du tiroir et les parties ad- jacentes de la boite.
Comme représenté à la figure 1, le marteau ou outil de démolition comprend un cylindre 6 présentant une chambre à piston 7. qui renferme un piston-marteau 8. destiné à appliquer des percussions sur un outil de tra- vail, tel qu'un fleuret 9, monté dans la tête avant 10 de l'outil, que ce soit directement ou, comme représenté, par l'intermédiaire d'une enclume ou bloc 11 monté dans un guide 12 interposé entre le cylindre et la tête avant 10. Le cylindre 6. est pourvu de la gorge d'échappement bien connue 13 qui est franchie par piston dans chacun des sens de ses déplacements et qui communique avec l'atmosphère par un orifice 'd'échappement 14. Pour ad- mettre l'air moteur, à l'extrémité avant de la chambre 7, le cylindre est pourvu d'une lumière 15 et d'un conduit 16 qui relie cette lumière à l'ex- trémité arrière du cylindre.
L'extrémité arrière du cylindre est fermée par une rondelle ar- rière, 17, qui est décolletée pour s'ajuster dans le,cylindre et dans une culasse 18. La culasse 18, la rondelle 17,le cylindre 6, le guide 12 et la tête avant 10,sont tous rigidement assemblés entre eux par tous moyens ap- propriés,par exemple par les boulons habituels, non représentés. La culas- se est pourvue de deux poignées de préhension 19, et présente une dépression 20, ouverte vers l'arrière, qui reçoit un levier de manoeuvre 21 commandant la soupape d'admission d'air 23 un alésage longitudinal 22, recevant la tige de cette soupape et un chambrage 24, recevant l'air moteur sous la com- mande de la soupape 23.
L'extrémité inférieure du chambrage 24 constitue le siège de la soupape 23 qui, dans la position de repos, est maintenue sur son siège par un ressort 25 monté dans un conduit d'air moteur 26 pratiqué en partie dans la rondelle de la culasse et en partie dans le cylindre 6.
Le conduit 26 reçoit l'air par une tubulure taraudée 26 à laquelle un tuyau souple d'alimentation en air moteur peut être raccordé.
La culasse est alésée centralement à sa partie antérieure pour recevoir un bloc 28 qui coopère avec la rondelle 17 pour constituer une boi- te de distribution 29 qui renferme l'organe de distribution ou tiroir 30 servant à commander le mouvement alternatif du piston-marteau 8.. Ce tiroir est de forme annulaire et comprend deux manchons cylindriques intérieur 31 et extérieur 32, raccordés par une partie radiale ou toile 33. Le manchon intérieur 31 est ajusté pour coulisser sur un axe cylindrique 34 rigidement supporté par ses extrémités dans la rondelle 17 et le bloc 28. Le manchon extérieur 32 est pourvu de portées extrêmes avant et arrière, 36, destinées à s'appuyer sur des sièges correspondants de la rondelle 17 et du bloc 28 respectivement.
La surface latérale externe 38 du manchon 32 s'ajuste à l'in- térieur d'une surface cylindrique 40¯du bloc 28 et à chacune de ses extré- mités, le tiroir présente une entaille périphérique 41. La surface 40 est divisée en deux portions avant et arrière séparées par un évidement annu- laire 42 qui communique constamment avec la chambre 24 par une lumière 43.
Conformément à l'invention, la surface 38 possède unehauteur dans le sens axial qui, tout en étant plus petite que la distance séparant les deux por- tées extrêmes 36, est supérieure, ou au moins sensiblement égale à la largeur dans le sens axial de l'évidement annulaire 42, de sorte que, dans le mou- vement qu'effectue le tiroir d'un siège à l'autre, l'air moteur ne peut s'é- couler de la cavité annulaire 42 par les deux extrémités du tiroir 30, en même temps.
La botte de distribution 17, 28 ménage, dans la chambre 29, à l'avant et à l'arrière de la toile-radiale 33 du tiroir, deux espaces ou chambres. L'espace avant communique par des lumières 44 avec l'extrémité arrière de la chambre à piston 7. L'espace arrière communique par des
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orifices 45 du bloc 28 avec un conduit 46 de la culasse 18, ce conduit com- muniquant avec le conduit 16 qui aboutit à l'extrémité avant de la chambre à piston.
Pour décrire le fonctionnement, on supposera que le tiroir 30 et le piston-marteau 8 occupent la position de la fige 2, au début d'une course motriceL'air moteur pénétrant dans l'outil pneumatique par les conduits d'admission 27, 26, 24, 43 (fig.l) arrive dans l'évidement annulaire 42 de la boîte à tiroir, laquelle ouverture alimente constamment la cham- bre à tiroir 29 en air moteur aussi longtemps que la soupape d'admission 23 est maintenue ouverte.
Le tiroir 30 occupant sa position arrière, repré- sentée aux figures 2 et 4 et à droite de la figure 3, l'air sous pression passe de l'évidement 42 dans la dite chambre 29 en contournant l'extrémité avant de la portion extérieure 32 du tiroir, puis passe par les lumières 44 dans l'extrémité arrière de la chambre à piston 7 pour chasser le pis- ton 8 vers l'avant dans sa course de travailo L'entaille antérieure 41 pré- vue à la périphérie du tiroir 30 détermine une partie du conduit d'air sous pression, et le débit de fluide moteur admis pour la course motrice est dé- terminé par la profondeur de cette entailleo En augmentant la différence entre les diamètres de la surface périphérique 38 et du fond de l'évidement 41, le constructeur du tiroir peut augmenter le volume d'air admis pour la course motrice et, par suite,
la vitesse du piston et la force du coup.
Pendant la première partie de la course avant du piston 8, le tiroir 30 est maintenu dans sa position arrière avec sa portée extrême 36 fermement maintenue contre le siège correspondant prévu dans le bloc 28, ce qui empê- che tout écoulement d'air moteur par les orifices 45 vers l'extrémité du piston-marteau.
Le contact entre la partie arrière de la surface périphéri- que 38 du tiroir 30 et la surface cylindrique arrière 40 du bloc 28 empê- che aussi l'écoulement d'air sous pression vers les orifices 45, mais, même si ces surfaces cylindriques sont usées, la portée extrême du tiroir con- tinue à agir efficacement, Le maintien du tiroir dans sa position arrière à ce stade résulte du fait que la partie arrière de la chambre à tiroir 29 communique avec l'atmosphère par les orifices 45, les conduits 46 et 16, la lumière 15,l'extrémité avant de la chambre à piston 1 et la lumière d'échappement 14; tandis que les surfaces à l'avant du tiroir 30, et spécia- lement le long de la toile radiale 33, sont exposées à l'air moteur.
Lors- que le piston 8 avance, la pression sur les faces avant du tiroir 30 dimi- nue rapidement en raison de la vitesse croissante du fluide moteur dans l'extrémité arrière de la chambre 7. L'air qui se trouve en avant du piston lorsque celui-ci avance, s'échappe par la gorge 13 et l'orifice d'échap- pement 14 jusqu'à ce que la gorge 13 ait été recouverte par le piston. L'air résiduel contenu dans l'extrémité avant de la chambre à piston 2 est alors .emprisonné et comprimé par le piston continuant à avancer, ce qui augmente la pression régnant dans le conduit 16 et sur la surface arrière du tiroir 30.
Pendant la période au cours de laquelle la pression tombe à l'extrémité arrière de la chambre 2 et s'accroît à l'extrémité avant de cette chambre, la différence de pression varie à un degré tel, qu'elle provoque le passa- ge brusque du tiroir de la position de la figure 2 à la position de la fi- gure 1. Immédiatement après, le piston découvre la gorge d'échappement 13, en provoquant de ce fait brusquement une nouvelle diminution de la pression régnant à l'extrémité arrière de la chambre 7. Le piston termine sa course vers l'avant en appliquant un choc puissant sur le bloc ou enclume 11.
La figure 1 représente le piston au commencement de sa course de retour et le tiroir maintenu dans sa position avant par l'action de l'air sous pression sur les surfaces arrière de ce tiroir, alors que ses surfa- ces antérieures sont mises à l'échappement par les lumières 44, l'extrémité arrière de la chambre 1 et l'orifice d'échappement 14. La portée extrême avant 36 du tiroir, appliquée sur son siège, et, à un degré moindre, la partie avant de la surface de recouvrement 38, empêchent l'air sous pres- sion de s'échapper en passant autour de l'extrémité avant du tiroir vers l'extrémité arrière de la chambre 7.
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Le piston 8 effectue sa course de retour sous l'action de l'air moteur admis par l'évidement 42 du bloc 28 dans la,chambre de tiroir 29, cet air passant autour de l'extrémité arrière du tiroir par les lumières 45, puis passant par les conduits 46, et 16 et la lumière 15 dans la chambre 7.
L'air moteur ainsi admis s'écoule par l'entaille périphérique arrière 41 dont la profondeur peut être modifiée pour régler le débit d'air moteur dans la course de retour, comme dans le cas de l'entaille avant 41 qui fait partie du conduit parcouru par l'air pendant la course du piston vers l'avant. Pendant la partie initiale de la course de retour du piston, l'air situé à l'extrémité arrière de la chambre 1 est mis à l'échappement par l'o- rifice 14. Aussitôt que le piston a découvert la gorge d'échappement 13, il comprime l'air emprisonné dans l'extrémité arrière de la chambre 7, en développant ainsi une pression élevée sur les faces antérieures du tiroir 30.
Les effets combinés de cet accroissement de pression sur les faces arrière du tiroir et de la réduction de pression sur sa face avant, provo- quent le déplacement brusque de ce tiroir, qui est ainsi ramené de la po- sition de la figure 1 à la position de la figure 2, au moment où le piston est sur le point de découvrir la gorge d'échappement 13. Le tiroir ayant ainsi été ramené à sa position arrière et le piston ayant achevé sa course de retour, les organes sont de nouveau à la position de la figure 2 et prêts à répéter un nouveau cycle de travail.
Il ressort de la description qui précède que le présent tiroir conserve les avantages d'une soupape à siège en raison du fait que les por- tées'extrêmes 36 sont appliquées sur leurs sièges pendant les positions de repos du tiroir, et ce d'une manière entièrement indépendante des surfaces de recouvrement 38 et 40, tandis que ces dernières agissent pendant le dépla- cement du tiroir, lorsqu'aucune des portées extrêmes 36 n'est appliquée sur son siège.
Le contact entre l'extrémité arrière 36 et le siège arrière de la boite à tiroir est rompu aussitôt que le tiroir commence à se déplacer vers l'avant,mais le joint supplémentaire à la surface périphérique 38 de la portion arrière empêche l'air moteur de s'échapper vers l'espace situé à l'arrière du tiroir jusqu'à ce que la portion avant de ladite surface 38 ait atteint la position de recouvrement par rapport à la surface cylin- drique avant du bloc 28, de telle sorte que les surfaces de recouvrement avant empêchent l'air moteur de s'échapper vers l'espace situé à l'avant du tiroir jusqu'à ce que la portée d'extrémité-avant 36 soit venue s'appliquer sur son siège.
En résumé, la présente invention empêche l'air sous pression d'être admis simultanément aux deux extrémités de la chambre à piston, ce résultat étant dû aux actions combinées de l'obturation en bout et de l'ob- turation par les surfaces de recouvrement.
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DISTRIBUTION DRAWER FOR PERCUSSION TOOLS.
The present invention relates to pneumatically operated impact tools, such as: demolition tools, hammers, rock drills, and more particularly relates to a distribution spool for these tools, which works with combined valve and spool effects.
It is known that valve-type (end-sealed) distribution members have better characteristics with respect to plugging than those of the spool type with overlapping sliding seats, due to the tendency of such valves. the last to leak, especially as a result of surface wear. The members of the first type have, however, the disadvantage that, during the movement which they carry out from one seat to another, the working fluid can momentarily pass --- at the same time by the two ends of the. organ. In addition to the resulting wastage of air, this simultaneous admission of air to both ends of the piston tends to reduce its speed, which has a detrimental effect on production.
The object of the present invention is to eliminate the aforementioned drawbacks while retaining the ineffectiveness of the end sealing, but by preventing the simultaneous admission of engine air through the two ends of the distribution member.
On the accompanying drawings
Figure 1 is a longitudinal section of a demolition tool according to the invention, and shows the slide and the hammer piston in the position before they occupy at the start of the return stroke of the hammer piston.
FIG. 2 is a section similar to fig 1, but showing the spool and the piston in their rear position, that is to say at the start of the driving stroke.
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Figure 3 is a longitudinal section, on a larger scale, of the drawer box, the left side of the drawer itself being represented by solid lines in the front position, and its left side being represented by dashed lines in the front position. rear position.
Fig. 4 shows, in a view similar to FIG. 3 but on an even larger scale, the right side of the drawer and the adjacent parts of the box.
As shown in FIG. 1, the hammer or demolition tool comprises a cylinder 6 having a piston chamber 7. which encloses a hammer piston 8. intended to apply percussion to a working tool, such as a foil. 9, mounted in the front head 10 of the tool, either directly or, as shown, via an anvil or block 11 mounted in a guide 12 interposed between the cylinder and the front head 10. The cylinder 6. is provided with the well-known exhaust groove 13 which is crossed by a piston in each direction of its movements and which communicates with the atmosphere through an exhaust port 14. To admit engine air, at the front end of chamber 7, the cylinder is provided with a lumen 15 and a duct 16 which connects this lumen to the rear end of the cylinder.
The rear end of the cylinder is closed by a rear washer, 17, which is turned off to fit in the cylinder and a cylinder head 18. The cylinder head 18, washer 17, cylinder 6, guide 12 and the front head 10, are all rigidly assembled together by any suitable means, for example by the usual bolts, not shown. The cylinder head is provided with two gripping handles 19, and has a depression 20, open towards the rear, which receives an operating lever 21 controlling the air intake valve 23 a longitudinal bore 22, receiving the rod of this valve and a recess 24, receiving the engine air under the control of the valve 23.
The lower end of the recess 24 constitutes the seat of the valve 23 which, in the rest position, is held on its seat by a spring 25 mounted in an engine air duct 26 formed partly in the washer of the cylinder head and partly in cylinder 6.
The duct 26 receives the air through a threaded tubing 26 to which a flexible engine air supply pipe can be connected.
The cylinder head is centrally bored at its front part to receive a block 28 which cooperates with the washer 17 to constitute a distribution box 29 which contains the distribution member or slide 30 serving to control the reciprocating movement of the piston-hammer 8. .. This drawer is annular in shape and comprises two inner cylindrical sleeves 31 and outer 32, connected by a radial part or canvas 33. The inner sleeve 31 is adjusted to slide on a cylindrical axis 34 rigidly supported by its ends in the washer 17. and the block 28. The outer sleeve 32 is provided with front and rear end surfaces, 36, intended to rest on the corresponding seats of the washer 17 and of the block 28 respectively.
The outer side surface 38 of the sleeve 32 fits inside a cylindrical surface 40 of the block 28 and at each of its ends the drawer has a peripheral notch 41. The surface 40 is divided into two front and rear portions separated by an annular recess 42 which constantly communicates with the chamber 24 by a light 43.
According to the invention, the surface 38 has a height in the axial direction which, while being smaller than the distance separating the two end spans 36, is greater than, or at least substantially equal to, the width in the axial direction of the annular recess 42, so that, in the movement which the spool performs from one seat to another, the driving air cannot flow from the annular cavity 42 through the two ends of the drawer 30, at the same time.
The distribution boot 17, 28 household, in the chamber 29, at the front and at the rear of the radial canvas 33 of the drawer, two spaces or chambers. The front space communicates by openings 44 with the rear end of the piston chamber 7. The rear space communicates by
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orifices 45 of the block 28 with a duct 46 of the cylinder head 18, this duct communicating with the duct 16 which ends at the front end of the piston chamber.
To describe the operation, it will be assumed that the spool 30 and the hammer piston 8 occupy the position of the pin 2, at the start of a driving stroke. The driving air entering the pneumatic tool through the intake ducts 27, 26 , 24, 43 (fig.l) enters the annular recess 42 of the slide box, which opening constantly supplies the slide chamber 29 with engine air as long as the inlet valve 23 is kept open.
The drawer 30 occupying its rear position, shown in Figures 2 and 4 and to the right of Figure 3, the pressurized air passes from the recess 42 into said chamber 29 bypassing the front end of the outer portion. 32 of the drawer, then passes through the slots 44 in the rear end of the piston chamber 7 to drive the piston 8 forward in its working stroke o The anterior notch 41 provided at the periphery of the drawer 30 determines part of the pressurized air duct, and the flow rate of working fluid admitted for the driving stroke is determined by the depth of this notch. By increasing the difference between the diameters of the peripheral surface 38 and of the bottom of the 'recess 41, the manufacturer of the drawer can increase the volume of air admitted for the driving stroke and, consequently,
piston speed and force of the stroke.
During the first part of the forward stroke of the piston 8, the spool 30 is maintained in its rear position with its end bearing 36 firmly held against the corresponding seat provided in the block 28, which prevents any flow of engine air through. the orifices 45 towards the end of the hammer piston.
The contact between the rear portion of the peripheral surface 38 of the spool 30 and the rear cylindrical surface 40 of the block 28 also prevents the flow of pressurized air to the ports 45, but even if these cylindrical surfaces are worn, the extreme reach of the drawer continues to act effectively. Maintaining the drawer in its rear position at this stage results from the fact that the rear part of the drawer chamber 29 communicates with the atmosphere through the orifices 45, the ducts 46 and 16, the port 15, the front end of the piston chamber 1 and the exhaust port 14; while the surfaces at the front of the spool 30, and especially along the radial web 33, are exposed to the driving air.
As the piston 8 advances, the pressure on the front faces of the spool 30 decreases rapidly due to the increasing velocity of the working fluid in the rear end of the chamber 7. The air which is in front of the piston when the latter advances, escapes through the groove 13 and the exhaust port 14 until the groove 13 has been covered by the piston. The residual air contained in the front end of the piston chamber 2 is then trapped and compressed by the piston continuing to advance, which increases the pressure prevailing in the duct 16 and on the rear surface of the spool 30.
During the period in which the pressure drops at the rear end of chamber 2 and increases at the front end of this chamber, the pressure difference varies to such an extent that it causes the passage. of the spool from the position of figure 2 to the position of figure 1. Immediately after, the piston uncovers the exhaust groove 13, thereby suddenly causing a further decrease in the pressure prevailing at the end rear of the chamber 7. The piston finishes its forward stroke by applying a powerful shock to the block or anvil 11.
Figure 1 shows the piston at the start of its return stroke and the slide held in its front position by the action of pressurized air on the rear surfaces of this slide, while its anterior surfaces are set. 'exhaust through the ports 44, the rear end of the chamber 1 and the exhaust port 14. The extreme front reach 36 of the drawer, applied to its seat, and, to a lesser degree, the front part of the surface cover 38, prevent pressurized air from escaping by passing around the front end of the drawer towards the rear end of the chamber 7.
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The piston 8 performs its return stroke under the action of the driving air admitted through the recess 42 of the block 28 in the drawer chamber 29, this air passing around the rear end of the drawer through the slots 45, then passing through ducts 46, and 16 and light 15 in chamber 7.
The engine air thus admitted flows through the rear peripheral notch 41, the depth of which can be modified to adjust the engine air flow in the return stroke, as in the case of the front notch 41 which is part of the duct traversed by air during the piston stroke forwards. During the initial part of the piston return stroke, the air at the rear end of chamber 1 is exhausted through port 14. As soon as the piston uncovers the exhaust groove. 13, it compresses the air trapped in the rear end of the chamber 7, thus developing a high pressure on the anterior faces of the drawer 30.
The combined effects of this increase in pressure on the rear faces of the drawer and of the reduction in pressure on its front face, cause the abrupt displacement of this drawer, which is thus reduced from the position of FIG. 1 to the position. position of Figure 2, when the piston is about to discover the exhaust groove 13. The slide having thus been returned to its rear position and the piston having completed its return stroke, the members are again at the position of Figure 2 and ready to repeat a new cycle of work.
It will be seen from the foregoing description that the present spool retains the advantages of a seated valve due to the fact that the end spans 36 are applied to their seats during the rest positions of the spool, and to do so. entirely independent of the covering surfaces 38 and 40, while the latter act during the movement of the drawer, when none of the end surfaces 36 is applied to its seat.
The contact between the rear end 36 and the rear seat of the drawer box is broken as soon as the drawer begins to move forward, but the additional seal at the peripheral surface 38 of the rear portion prevents motive air. to escape to the space at the rear of the drawer until the front portion of said surface 38 has reached the overlapped position with respect to the front cylindrical surface of block 28, so that the front covering surfaces prevent the driving air from escaping towards the space situated at the front of the drawer until the front-end bearing surface 36 has come to rest on its seat.
In summary, the present invention prevents pressurized air from being admitted simultaneously to both ends of the piston chamber, this result being due to the combined actions of end plugging and plugging surfaces. recovery.