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SUPPORT 'AUTO-REGLABLE ,POUR 'MAR'.J}EAUX' :PNEUMA'l1IQUES.
On appelle des supports auto-réglables des dispositifs mécaniques destinés à soutenir les marteaux pneumatiques pendant leur travail de perfo- ration; ces supports remplacent presque totalement les efforts musculaires des ouvriers par un effort mécanique utile réglable obtenu à partir d'un piston sur lequel agit l'air comprimé.
Le bon fonctionnement du support auto-réglable dépend, dans une mesure importante., de la facilité avec laquelle il est possible de régler et de graduer l'effort que celui-ci doit exercer et de la stabilité avec laquelle ledit effort peut être maintenu, particulièrement quand la pres- sion de l'air comprimé qui alimente le support varieo
Dans le support auto-réglable., objet de la présente invention, il est possible de régler, d'une façon très simple, une fois pour toutes, l'effort exercé indépendamment des causes accidentelles de perturbations.
On élimine ainsi les inconvénients qui ont constitué jusqu'à. présent un obstacle à une large diffusion et ont rendu illusoire l'utili- sation de.tels supportso
L'esprit général de l'invention peut être facilement compris à l'examen du dessin annexé sur lequel on a représenté, à titre d'exemple seulement, quelques modes de réalisationo
La figo 1 représente, en coupe, un premier mode de réalisation;
La figo 2 est un diagramme explicatif concernant un second mo- de de réalisation représenté en section sur la fige 3 ;
La figo 4 est un diagramme représentant les efforts en fonction des longueurs concernant le même mode de réalisation;
les fige- 5 et 5' représentent, en coupe axiale et en plan, un
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détail d'un troisième mode de réalisation; la fig. 6 représente un quatrième mode de réalisation; la figo 7 est un diagramme des efforts dans le cas du mode de réalisation des figso 5 et 5'; la figo 8 enfin est un diagramme des efforts dans le cas du mode de réalisation de la fig. 60
En se référant d'abord à la figo 1, le nombre de référence 1 représente le 'cylindre du support auto-réglable destiné à s'appuyer sur le terrain par sa partie inférieure 2 ayant la forme d'une pointe;
à l'in- térieur de ce cylindre peut se déplacer un piston 3 monté sur la tige creuse 4 qui porter par l'intermédiaire de sa partie supérieure 5, le mar- %eau pneumatique
La chambre inférieure 6 du cylindre est en communication, à travers la tige creuse 4. avec la chambre 7 qui., au moyen d'un trou 8 de faible diamètre (diamètre à déterminer expérimentalement d'après la pra- tique),reçoit l'air comprimé provenant' de la tuyauterie d'alimentation 15.
La chambre 7 est en communication avec l'atmosphère libre par la soupape 9. à siège sphérique ou conique, et les conduites 10 et 120
La soupape 9 s'ouvrent vers l'extérieur de la chambre 7 est chargée par un ressort 11 dont on peut modifier l'effort en réglant au moyen du bouton de commande 13, la position de la vis 14, qui agit par son extrémité sur le ressort'lui-même.
Le fonctionnement du support auto-réglable est le suivant
L'air comprimé arrivant par la conduite 15 à une pression su- périeure à celle qui est exigée pour que le support auto-réglable exerce par le piston 3 un certain effort prédéterminé, s'écoule à travers le pe- tit trou 8 dans la- chambre 7, et de cette chambre dans la chambre infé- rieure du cylindre 6 par la tige creuse 4o La pression à l'intérieur du cylindre continuera à croître, si l'on suppose que l'orifice 8 a une sec- tion suffisante pour compenser la perte du piston 3, jusqu'à ce que l'ef- fort exercé par la pression de l'air sur la soupape 9 soit égal à l'ef- fort direct en- sens contraire et exercé sur la soupape 9 par le ressort llo ..
A partir de cet instant, la pression croissant à l'intérieur de la chambre 7 et par suite à l'intérieur de la chambre inférieure du cylindre 6, la soupape 9 s'écartera de son siège, laissant sortir l'air par 10 .et 12.
Etant donné que, par construction, la section de la soupape 9 est relativement grande par rapport à la section de l'orifice 8, un fai- ble déplacement de la soupape 9 suffit pour déterminer une grande varia- tion de pression à l'intérieur du support auto-réglableo
Considérant d'autre part que le ressort 11 est choisi pour a- voir une constante élastique élevée., pour de faibles déplacements de la soupape 9, l'effort 'exercé par le ressort 11 sur celle-ci peut être con- sidéré comme pratiquement constant, ce qui équivaut à maintenir constante la pression à l'intérieur du support auto-réglable et par suite l'effort qu'il exerce.
La soupape 9 agit comme une soupape de sûreté habituelle qui maintient constante la pression à l'intérieur d'un récipiento
On voit facilement que -la pression à l'intérieur du support auto-réglable est pratiquement indépendante de la pression supérieure exis- tant dans la conduite d'arrivée d'air comprimé et par suite des variations qui ont une influence si nuisible sur les supports auto-réglables habi- tuelso
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Le réglage de la pression de l'air à l'intérieur du support, et par suite celui des efforts exercés par celui-ci, se font très facilement en tournant le bouton 13 qui., en agissant sur la vis 14, fait varier l'ef- fort exercé par le ressort,11 sur la soupape 90
Dans le mode de réalisation de la fig.
l, l'effort exercé par le support auto-réglable pour que le marteau pneumatique soit maintenu en équilibre doit varier continuellement en fonction de l'inclinaison du sup- port et de façon que la projection sur la ,verticale de la force exercée par le support soit constamment égale au pourcentage du'poids supporté par le support lui-mêmeo
Il en résulte que, théoriquement à tout moment et pratiquement à des intervalles de temps très courts, l'effort exercé par le support doit être réglée
Les modes de réalisation des figso 2 et 3 éliminent le fasti- dieux réglage continu, ce dernier se maintenant en auto-équilibre pendant toute la durée du travailo
Sur la figo 2, on a représenté, d'une façon schématique,
un sup- port auto-réglable et les forces auxquelles il est soumis pour expliquer le dispositif qui rend possible le réglage automatique de 1-'effort. Le support auto-réglable est représenté par le segment AB9 A étant le point d'appui du support sur la surface du sol et B l'extrémité du support en laquelle on suppose concentré le poids P du marteau pneumatique à soutenir.
Soit GBD la direction de perforation, ce qui équivaut à supposer que le point B, durant la perforation, se déplace sur la ligne droite GD vers Do La ligne droite AC est verticaleo
Si l'on élève sur la verticale par B, à l'échelle convenable, un segment BE représentant la charge P et si l'on trace par E la parallèle ED à AB, on aura décomposé la charge BE en deux forces équipollentes : BD suivant la direction de perforation, DE suivant l'axe du support.
Si l'on considère maintenant que les deux triangles ABC et EDB sont semblables comme ayant leurs côtés homologues parallèles, et que CA et BE sont constants par hypo- thèse, même lorsque la perforation a lieu et que AB s'allonge, il en résulte que, pour toutes conditions de travail, on a la relation :
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c'est à dire que l'effort DE agissant sur le support auto-réglable, ou mieux l'effort que le support exerce sur le marteau pour que soit satisfaite la condition d'équilibre, est proportionnel à la longueur DA du support.
De ce qui précède il résulte qu'un support auto-réglable qui exerce un effort pro- portionnel à sa longueur, s'il est en équilibre pour une de ses positions ar- bitraires et pour une direction prédéterminée de perforation, sera toujours en équilibre en toute autre position et par suite de quelque façon qu'ait lieu la perforation suivant la direction prédéterminéeo
La fig.
3 illustre un mode de réalisation pratique dans lequel le nombre de référence 1 représente le cylindre externe du support auto-ré- glable, 2 la pointe d'appui sur le scl, 3 le piston qui coulisse solidaire de la tige creuse 4 organisée pour porter par son extrémité 5 le marteau perforateur, le nombre de référence 6 représente la chambre du cylindre dans laquelle se trouve l'air sous pression agissant sur le piston 3 et le nombre de référence 7 représente une chambre en communication, à travers la tige creuse 4, avec la chambre 6, en communication, à travers l'orifi- ce 8 de faible diamètre, avec la conduite d'arrivée 15 de l'air comprimée et enfin en communication à travers la soupape 9 s'ouvrant vers l'extérieur de la chambre 7 et la conduite 10, avec l'atmosphère.
La soupape 9 est as- sociée, au moyen d'un crochet 16, à un ressort 11 travaillant à la trac- tion, dont l'autre extrémité est engagée dans un crochet 17 solidaire du fond du cylindre 1. Le ressort 11 a une caractéristique élastique telle que
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l'effert exercé par lui sur la soupape 9 soit proportionnel à la longueur du support auto-réglable. Ceci équivaut à prendre un effort initial, le support étant complètement rentrés (à savoir ayant une longueur L1) égal à une certaine valeur FI et tel que pour une longueur générique L (voir fig.4),on ait
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Le fonctionnement du support auto-réglable est le suivant :
L'air comprimée arrivant par la conduite 15, pénètre à travers le petit trou 8, dans le cylindre 6 et augmente la pression qui y règne, jusqu'à ce que cette pression fasse équilibre sur la soupape 9 à l'effort du ressort 11.
La pression à l'intérieur du support auto-réglable augmentant encore, la soupape 9 s'ouvre jusqu'au rétablissement de l'équilibre; en d'autres termes, la pression à l'intérieur du cylindre 6 se stabilise à une valeur proportionnelle à l'effort exercé par le ressort 11. Etant don- né que, par hypothèse, l'effort du ressort 11 est proportionnel à la lon- gueur du support auto-réglable, la pression de l'air comprimé à l'intérieur du support ou l'effort exercé par ce support est proportionnel à sa lon- gueuro
Un support auto-réglable, comme celui représenté sur la figo 3, n'est toutefois en équilibre que pour une certaine combinaison de la char- ge P et de l'inclinaison de la direction de perforation.
Pour réaliser un support auto-réglable d'utilisation universel- le, il est nécessaire de pouvoir faire varier le coefficient de proportion- nalité entre la longueur du support et la charge agissant suivant son axe.
On peut obtenir ce résultat en faisant agir sur la soupape 9 une fraction réglable de la charge du ressort 11, ce qui permet de réaliser un réglage du coefficient précité de proportionnalitéo
Les figso 5 et 5' illustrentg en section passant par l'axe de la manivelle et en une section passant par l'axe du ressort., un mode de réalisation du dispositif organisé pour faire varier le coefficient de pro- portionnalité précitée Sur ces figures, le nombre de référence 4 représen- te la tige creuse habituelle qui porte le piston à son extrémité et 11 repré- sente le ressort, comme sur la figo 3, l'extrémité de la tige 4 portant un pivot 24 de manivelle qui fait saillie avec son bouton 25 de manivelle à l'intérieur de la chambre 7. tandis qu'il porte à l'extérieur un bouton 180 Le pivot 24 tourne,
à frottement doux, dans le palier correspondant 19 ré- alisant l'étanchéité de la chambre 7 par rapport à l'extérieuro
Sur le bouton 25 de manivelle sont montés deux tirants 20 qui portent à leur extrémité le pivot 21 sur lequel sont aussi montés le ti- rant 22 qui agit sur la soupape 9 et le tirant 23 dont l'extrémité est atta- quée par le ressort 11 par l'intermédiaire du pivot 26.
On doit noter que, par construction., la distance entre les axes des deux pivots 24 et 21 est égale au rayon de la courbe parcourue par le bouton 25 de manivelle par rapport à l'axe du pivot 24 et que la longueur du tirant 22 est telle que, la soupape 9 étant fermée, elle fasse coïncider l'axe du pivot 21 avec l'axe du pivot 24.
[alpha] et ss sont respectivement les angles formés par l'axe du ti- rant 22 et l'axe du tirant 20 avec la direction de l'effort exercé par le ressort 11, direction concrétisée par une ligne droite passant par 21 (Figo 5').De condition expresse, quand le pivot 24 tourne autour de son propre axe., l'angle ss variemais la position de l'axe du pivot 21 ne change pas et la position du tirant 22 et de la soupape 9 reste inchangéeo L'effort exercé par le ressort 11 donne lieu à deux forces dirigées, respectivement, suivant la direction du tirant 20 et du tirant 22 agissant sur la soupape 9. La fig. 7 explique la variation des efforts.
Sur cette figure, FG repré-
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sente l'effort exercé par le ressort 11, FH, porté par une demi-droite passant par F formant avec FG 19angle [alpha] , représente l'effort appli- qué à la soupape 9 et HG, porté par une demi-droite passant par G et formant l'angle ss avec GF, représente l'effort appliqué au levier 200
Une rotation du bouton de commande 18 ou bien du pivot 24 détermine une variation de ss ou bien de FH.
En effet, si ss devient ss , 9 l'effort FH devient FH';si au contraire devient h l'effort devient FH".
A toutes les positions du bouton de commande 18, ou à toutes les valeurs de @ , 9 correspond donc un effort appliqué sur la soupape 9 qui est dans un certain rapport fixe avec l'effort exercé par le res- sort 11.
Le fonctionnement du dispositif des figso 5 et 5' correspond, en tous points;,, à celui de la figo 39 en ce qui concerne l'effort exercé par le support auto-réglable en relation avec l'effort agissant par l'in- termédiaire du tirant 22 sur la soupape 9.
L'unique différence consiste dans le fait que maintenant effort est aussi proportionnel à celui exer- cé par le ressort 11, mais avec un coefficient de proportionnalité variant en fonction de )
Au commencement de la perforation, il suffit donc de faire tour- ner le bouton 18 jusqu'à atteindre la condition d'équilibre parce que cel- le-ci se maintiendra automatiquement durant la perforation tant que l'ef- fort exercé par le ressort 11 est, comme expliqué précédemment, proportion- nel à la longueur du support et donc aussi tant que l'effort exercé par le support est proportionnel à ladite longueur.
On a représenté sur la fig. 6 un autre mode de réalisation du support auto-réglable,, dans lequel le support est constitué par un cylin- dre 1, un piston 3 placé à l'intérieur de 1, et un second piston 27 pla- cé à l'intérieur de 3, forment un système de pistons montés télescopique- mento En outrele ressort est constitué par deux éléments 28 et 29 asso- ciés par l'intermédiaire d'une plaque 30 de butée qui, quand le ressort 28 s' allonge9 vient s'appuyer, à un certain momentcontre la butée fixe 31 solidaire du cylindre 1. Ceci se produit exactement lorsque le grand piston 3 est en fin de course et que le petit piston 27 commence à sor- tir.
Les pistons étant complètement rentrés la longueur AB du sup- port est égale à L1; le grand piston étant complètement dehors, ladite longueur est égale à L3.
Les caractéristiques élastiques des ressorts 28 et 29 sont tel- les que (voir fige 8) pour L1 L L2, l'effort Q exercé par le res- sort 28 soit proportionnel à L; dans de telles conditions}) les spires du ressort 29 sont complètement jointives et ce ressort n'agit paso En ou- tre la plaque 30 n'est pas encore arrivée contre la butée 31.
Pour L = L2, la plaque 30 repose contre la butée 31 et le res- sort 29 entre en fonctionnement; ce ressorte ayant eu ses spires serrées préventivement, donne lieu au départ à un effort Q'2 > Q2.
On a représentée par # 1 et # 2 respectivement les aires du grand et du petit piston; on suppose que Q'2 # 1 Q2 avec la condition # 2 que, entre L2 et L3,Q soit toujours proportionnel à Lo
Si l'on suppose satisfaire les conditions susmentionnées et le support auto-réglable placé en.équilibre au commencement de la perforation quand le grand piston sort, il se maintiendra en équilibre pour toute autre position, y compris celle dans laquelle le petit piston est sorti.
En effet, qùand le grand piston 3 commence à sortir, on se trouve dans les conditions identiques à celles représentées sur les figs. 2 et 4; quand le piston 3 est complètement sorti et que le piston 27 doit commencer à sortir, la pla-
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que 30 heurte la butée 31 et la pression dans le support auto-réglable augmente brusquement dans le rapport Ç- l, ou bien l'effort exercé par #2 le support reste inchangé et continue à croître linéairement. comme ce- la est représenté sur la figo 8.