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PROCEDE POUR APPLIQUER DES EFFORTS ELEVES A GRANDE VITESSE ET PRESSES
APPLIQUANT CE PROCEDE
Dans certaines applications industrielles, il est nécessaire de pouvoir appliquer., à vitesse relativement très grande, des efforts qui peu- vent être considérables.Il en va ainsi. notamment, dans certaines procédés industriels, comme l'extrusion.. le filage,le fluage, le forgeage et, d'une manière générale., toute déformation plastique, par lesquels la matière doit être violemment sollicitée en vue d'atteindre, dans certains cas même, la rupture de l'équilibre moléculaire.
A l'heure actuelle il n'existe pratiquement pas de machines per- mettant d9atteindre des valeurs suffisamment élevées, à la fois, pour l'ef- fort appliqué et pour la vitesse au moment de l'impact entre le mobile et la matière sollicitée.A fortiori, on ne connaît pas de telles machines capa- bles d'appliquer des efforts considérables à très grande vitesse et d'une manière parfaitement régulière,. quelle que soit, pratiquement, la longueur de la course.
Si l'on examine les presses traditionnelles on peut admettre qu' elles se divisent en presses mécaniques et en presses hydrauliques, les solu- tions hybrides connues ne permettant certainement pas d'être considérées comme constitutives d'un progrès par rapport auxdites presses traditionnelles. Dans les presses mécaniques, on peut considérer la division fondamentale en presses à excentrique et en presses à genouillère et à vis.
Les presses à excentrique offrent les inconvénients de ne permettre que des courses relativement réduites à peine d'accroître rapidement le poids. l' encombrement et le prix des presses. De plus,, la présence même des excentri- ques détermine Inapplication d'efforts essentiellement variables suivant la loi sinusoidale, en sorte que ce genre de presse est exclu dans de nombreuses applications.
En plus des inconvénients cités ci-avant dans les presses à ge- nouillère et à vis, on se bute à l'inconvénient de disposer de tables rela- tivement réduites,,, cependant que ces presses sont d9un prix généralement très élevé.
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Quant aux presses hydrauliques, elles ont surtout l'inconvénient de présenter des vitesses contrariées par leur générateur de fluide sous pression. Notamment, dans les presses avec pompe directe, la vitesse est li- mitée au débit maximum de la pompe. Il en résulte qu'on doit obligatoire- ment réduire les puissances transmises en vue d'atteindre des vitesses moyen- nes acceptables.
Dans les presses hydrauliques à accumulateur, la vitesse se trouve freinée en principal par les pertes de charge et par l'inertie du fluide.
Il faut donc admettre qu9aucune des presses connues ne satisfait en fait aux exigences de la technique moderne pour le travail brutal de masses métalliques.
L'invention a pour objet un procédé nouveau pour appliquer des ef- forts qui peuvent être même considérables à des vitesses pouvant également être considérable s.
Ce procédé peut servir de base à la construction et à la mise en oeuvre de presses d'un type nouveau qui vient, en quelque sorte, compléter-la série des presses traditionnelles afin de s'adapter aux exigences actuelles
Ce procédé formant l'une des caractéristiques de l'inventions con- siste essentiellement à immobiliser temporairement la table mobile de la pres- se entre un fluide gazeux sous pression élevée et un fluide réputé pratique- ment incompressible et à libérer celui-ci, d'une manière contrôlée, au moment opportun.
Il en résulte que ladite table mobile.libérée de la contrainte du fluide pra- tiquement incompressible, est mise en mouvement avec une puissance et une vitesse essentiellement fonction de la pression du fluide gazeux.
Par l'application de ce procédé simple, il est donc possible d' amener la table mobile de la presse en position d'attente et., par la manoeu- vre rapide d9un seul organe.. on obtient le déplacement dûment contrôlé en force et en vitesse de ladite table mobile.
On peut appliquer ce procédé par des moyens très différents. Ces moyens varieront surtout suivant les-processus et appareils mis en oeuvre pour amener la table mobile de la presse en position d'attente, pour provoquer la mise sous pression élevée du fluide gazeux destiné à solliciter la table mobile de la presse, pour admettre et enclaver le fluide pratiquement incompressible destiné à retenir la table mobile dans sa position d'attente, ainsi que par tous les accessoires nécessaires pour assurer une application normale des dif- férentes phases dudit procédé.
L9invention s9étend à ces différentes applications et plus parti- culièrement à certaines caractéristiques qui ressortiront davantage de l'ex- posé plus détaillé ci-après lequel se réfère aux dessins annexés dans les- quels : les figures 1 et 2 schématisent aussi sommairement que possible le procédé objet de l'invention; les figures 3. 4 et 5 représentent très schématiquement, dans trois positions caractéristiques, les éléments essentiels d'une presse et de ses accessoires appliquant le procédé de l'invention; la figure 6 représente très schématiquement une variante des élé- ments essentiels d'une presse et de ses-accessoires; la figure 7 représente, en demi-coupe verticale transversale et en demi-vue de face, les éléments essentiels d9une presse du type appliqué dans les schémas explicatifs des figures précédentes;
la figure 8 est une vue latérale de la presse de la figure 6; la figure 9 schématise aussi sommairement que possible, une variante de la presse.
Comme schématisé de la manière la plus sommaire aux figures 1 et 2. le procédé conforme à l'invention pour appliquer des efforts élevés à
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grande vitesse consiste donc bien à amener. dans un local fermé 1, un mobile
2 en équilibre provisoire entre un fluide gazeux sous haute pression localisé dans l'espace 3 délimité par le fond du local 1 et la face extérieure du mobi- le 2, et un liquide réputé incompressible localisé dans l'espace annulaire à délimite par le tronc .solidaire du mobile 2 et traversant l'une des parois dudit local 1. et la partie correspondante des faces latérale et supérieure dudit local 1.
Le fluide gazeux est amené dans l'espace 3 par une conduite 6 issue d'un générateur approprié et le fluide réputé incompressible admis dans le local .4 est susceptible d'être enclavé ou libéré par la manoeuvre adéquate d'une soupape 2 branchée sur le conduit 8 issu du réservoir contenant ledit fluide réputé incompressibleo
Suivant le procédé de l'invention, le mobile 2 se trouvant dans la partie supérieure du local 1,, un fluide gazeux, généralement de l'air.. est admis sous pression ou non dans l'espace 3: la soupape 2. est ouverte.
Par 1' intermédiaire d'un moyen approprié, connu en soi, un effort de poussée P est exer- cé axialement sur le mobile 2-5, lequel coulisse dans le local 1 en comprimant fortement le fluide gazeux dans l'espace 3. Pendant ce temps, le fluide réputé incompressible, généralement de l'eau.. remplit normalement l'espace annulaire
4. Lorsque le mobile 2-5 est arrivé dans sa position extrême.. d'ailleurs varia- ble et réglable à volonté il est maintenu en équilibre dans cette position par la simple fermeture de ladite soupape 7. Dans ces conditions, le mobile 2-5 est prêt pour appliquer,à une vitesse qui peut être extrêmement élevée, un ef- fort qui peut aussi être considérable.
Cet effort, respectivement cette vitesse, sont réglables par le simple fait de l'ouverture contrôlée de la soupape 7. Si l'on considère que cette soupape est brusquement ouverte. comme représenté à la figure 2, le mobile 2-5 sera violemment projeté, la résistance offerte par le liquide pratiquement incom- pressible étant pratiquement nulle, son écoulement pouvant se faire avec une résistance extrêmement réduite par le conduit 8.
En réglant l'ouverture de ladite soupape 7. on peut contrôler les conditions mécaniques qui régissent les déplacements du mobile il-2. Ledit mobile 2-1 peut être approprié à tout genre de machines en vue de la mise en oeuvre de la force vive dont on dis- pose par ce moyeno
Dans les figures 3, 4 et 5, on a représenté une telle application à une presse réalisant les mouvements des fluides, respectivement gazeux et pratiquement incompressible.. en circuits fermés, ce qui est particulièrement confortable pour les différentes manoeuvres et économique.
Une telle machine peut être appliquée dans tous les cas où il est utile de pouvoir mettre en oeuvre à grande vitesse un effort important. Une telle machine est particulièrement adaptée pour le travail des métaux par ex- trusion ou par tous autres procédés analogues entraînant le fluage de la ma- tière.
Dans l'exemple schématisé aux figures 3,4 et 5, le tronc 2 solidai- re du piston 2 coulissant dans le local fermé 1 est surmonté d'une table 2 formant la table de la presse. Cette table peut être positivement guidée par tous moyens appropriés représentés,. dans les schémas desdites figures, par les montants 10 du bâti de la presse. Dans l'espace inférieur 3, débouche le con- duit 6 issu de la partie supérieure d'une bonbonne ou réservoir 11 conditionné pour pouvoir réaliser à de hautes pressions. La conduite 8 permettant le pas- sage du fluide pratiquement incompressible débouche dans un réservoir ouvert 12. le bout correspondant dudit conduit 8 étant préférablement replié en forme de bec de canne à proximité du fond dudit réservoir. Ce même conduit 8 est contrôlé par la soupape 7 manoeuvrable,par exemple,par le levier 13.
La partie supérieure du bâti de la presse comporte,, outre la table fixe 14.deux cylindres 15-16 dans lesquels peuvent coulisser des pistons, respectivement 17-18, prolongés par les tiges., respectivement 19-20, formant des poussoirs.
Ces pistons et poussoirs sont conditionnés d'une telle manière que le bout li- bre desdits poussoirs peut assurer le contact avec la table 2 dans ses posi- tions extrêmes.. haut et bas. Une pompe 21 est suspectible d9assurer les dif- férents circuits du fluide pratiquement incompressible que. pour la facilité,
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nous ramènerons, dans la description ci-après, à de l'eau. L'entrée de la
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pompe est, par les conduits 22-23. raccordée au réservoir 12 et le bout li- bre dudit conduit 23 est également, de préférence, recourbé en forme de bec de canne à proximité du fond dudit réservoir.
La sortie de la pompe est, via le conduit 24 et le raccord en for- me de croix 25, raccordée simultanément à la partie inférieure de la bonbon-
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ne 11 par le conduit 26; à un robinet à deux positions 27. par le conduit 28 et aux conduits d'entrée 22-23 par une soupape de sécurité µ, un conduit 30. et un raccord en T 31. Dans le robinet à deux positions débouchent en plus du susdit conduit 28, un conduit 22 issu d'un passage 22 reliant la par- tie supérieure des deux cylindres li-1¯6 .. un conduit 1, issu du réservoir 12 et un conduit 35 débouchant dans la partie inférieure des deux susdits cylin- dres 15-16.
Le fonctionnement de la presse ainsi conditionnée est comme suit : lorsque l'ouvrier doit mettre sur la presse la matière ou la pièce destinée à être sollicitée par un effort important à vitesse élevée, ladite presse se trouve dans la position schématisée à la figure 3. La table 2. portant soit la matière ou la pièce., soit les poinçons,est maintenue en équilibre momentané par le fait que le piston 2. duquel la table est rendue en permanence soli- daire par le tronc 5. est soumis, d'une part, à un effort de poussée considé- rable par le fluide gazeux amené à un taux de compression élevé dans l'espa- ce inférieur 3, et, d'autre part, à la résistance présentée par l'eau remplis- sant l'espace annulaire 1± et y maintenue par le fait que la soupape 7 est en position fermée.
Dans cette position de la table 9, la pompe 21 continue à
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débiter dans la bonbonne L1 et vers le robinet à double voie 27. Ce robinet a été amené automatiquement dans la position représentée à la figure 3 par la table 9. elle--même, lorsqu'elle est arrivée à sa position inférieure prédéter- minée. Cette position du robinet 27 est telle qu'il met en communication la pompe 21 avec le conduit 35 débouchant dans la partie inférieure des cylindres
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15-16 et le conduit 32 issu de la partie supérieure desdits cylindres 15-16 avec le conduit 34 débouchant dans le réservoir 12.
Il en résulte que la pom-
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pe a alimenté en eau la partie inférieure des cylindres ;Li-16 en repoussant, vers le haut, les pistons d:Z-18 et leur poussoir respectif, 19-20. lesdits pistons ayant refoulé l'eau se trouvant dans la partie supérieure de leur
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cylindre vers le réservoir 12 via le conduit 32. le robinet gaz et le conduit 3. De cette manière, les poussoirs 19-20 se sont effacés par rapport à la table 9. La pompe 21 a également continué à alimenter en eau la bonbonne 11 dans la partie supérieure de laquelle est donc comprimé l'air en communication directe, par le conduit 6, avec l'air comprimé de l'espace 3.
Lorsque la pression d'air a atteint le maximum prédéterminé, la pompe rencontre, dans ladite bonbonne 11, une résistance suffisante pour que, par réaction, l'eau provoque l'ouverture de la vanne de sécurité 29, ce qui assure le by-pass de 1'
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eau avec le conduit d'entrée 22. qui assure by-pass
L'installation se trouve ainsi parfaitement protégée contre les pressions excessives. Si, pour une raison quelconque, la pression dans la bon- bonne 11 venait à diminuer sous la limite maximum déterminée, ladite vanne de sécurité 29 se fermerait automatiquement et la pompe alimenterait en eau ladite bonbonne 11 jusqu'à obtention de la pression nécessaire. Pour libérer
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la table L à suffit d'ouvrir la soupape en manoeuvrant le levier 1., en sens convenable.
Ladite table, affranchie de la résistance présentée par l'eau ainsi libérée, se déplace à une vitesse qui peut être extrêmement rapide et avec une force qui peut aussi être considérable. Lorsque la table a atteint sa position haute maximum, elle manoeuvre le robinet à double voie 27 pour l'amener dans la position représentée à la figure 4, tandis que la soupape 7 reste ouverte.
Dans ces conditions, la pompe 21 est mise en relation avec le con-
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duit 3.2 alimentant en eau la partie supérieure des cylindres a-16 et le conduit lî est mis en relation avec le réservoir 12 par le conduit 3.4. Il en résulte que la table , est refoulée par les poussoirs 19-20 et comprime à nouveau l'air dans l'espace inférieur 3 du local 1. Pendant la descente de la
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table,, respectivement du tronc et du piston 2. l'eau s'écoule normalement du réservoir 12 via le conduit 8 et la soupape 2. dans l'espace annulaire 4. Comme la pompe continue également à débiter sur la bonbonne 11. l'air se trouvant dans l'espace inférieur 3 est susceptible d'être comprime à des pressions qui peuvent être extrêmement élevées.
Lorsque la table 9 a atteint à nouveau sa position extrême basse, la presse se trouve dans la position représentée schématiquement à la figure 5. Le robinet à double voie 27 a été manoeuvré à nouveau par la table 2, en sorte qu'il a mis à nouveau relativement la pompe 21 avec la partie inférieure des cylin- dres 15-16 via le conduit 35 et la partie supérieure desdits cylindres 15-16 a été à nouveau branchée sur le réservoir ouvert 12 par les conduits 32-34.
Egalement, lorsque la table 2 a atteint sa position inférieure, la soupape a été fermée,, manuellement ou automatiquement, par la manoeuvre en sens con- venable de son levier 13. Dans cette disposition des différents organes, les pistons et poussoirs., respectivement 17-19 et 18-20, vont être amenés en posi- tion effacée, la table 9. restant momentanément immobilisée par l'occlusion de l'eau dans l'espace annulaire la presse est ainsi ramenée dans la position d' attente représentée au schéma de la figure 3. On n'a pas représenté les moyens par lesquels la table 9. manoeuvre le robinet à double voie 27 ni le moyen amenant la soupape 7, alternativement en positions ouverte et fermée.
Toutefois, l'hom- me de métier peut aisément comprendre que de tels moyens sont élémentaires et qu'ils peuvent aisément appliquer des dispositifs mécaniques, électro-mécaniques, pneumatiques, hydrauliques connus en soi. Il suffira., en effet, d'interposer., dans le chemin de déplacement de la table, un organe capable d'être manoeuvré par ladite table et de provoquer, à son tour, la manoeuvre, en sens convenable, dudit robinet à double voie gz et éventuellement de la soupape 7.
Dans la variante représentée à la figure 6, on a prévu l'alimen- tation du cylindre 3 par une batterie de bonbonnes Il comportant un fluide gazeux sous haute pression et les poussoirs 19-20 sont sollicités par un fluide sous pression émanant, par exemple, d'un générateur quelconque, par exemple une batterie centrale (non représentée), capable d'alimenter les poussoirs de plusieurs pres- ses et préférablement disposé à une certaine distance desdites presses.
Dans cette exécution, le conduit 24 est issu du générateur ou batte- rie centrale et le conduit 34 peut constituer le conduit de retour vers ledit générateur en vue de fermer le circuit du fluide servant à actionner les pous- soirs 19-20, respectivement les pistons correspondants 17-18.
Dans cette exécution, la proximité de la pompe 21 est donc superflue.
En ce qui concerne la presse proprement dite, elle peut évidemment être réalisée de manières éminemment variables en sorte de pouvoir être adaptée judicieusement à chaque cas d'application et, notamment, à la nature des tra- vaux à effectuer, aux matières à traiter et aux dimensions des pièces à produi- reo
Dans les figures 7 et 8, on a., à simple titre d'exemple, représenté une exécution extrêmement compacte dans laquelle on retrouve tous les éléments essentiels précédemment décrits et, notamment, le local fermé inférieur 1 en forme de cylindre dans lequel peut coulisser le piston 2 délimitant, avec le fond dudit local, l'espace 3, dans lequel le fluide gazeux sera comprimé.
Le piston 2 est solidarisé à la table 9. par le tronc lequel présente un diamètre inférieur à celui du piston 2. de manière à délimiter, avec les parois correspondantes du local 1, la chambre annulaire destinée à recevoir le fluide pratiquement in- compressible en vue de maintenir le système mobile momentanément en équilibre.
Le bâti de la presse est réalisé par la juxtaposition des trois parties essentielles; la base 36, la tête 37 et les montants de jonction 38.
Ces trois parties sont fermement solidarisées par des barres intérieures 39 coopérant avec des écrous de serrage 40. Les montants 38 comportent des poten- ces dirigées vers l'intérieur et conditionnées de manière à former les gui- des pour les poussoirs 19-20 de la susdite table Les pistons, respectivement desdits poussoirs se déplacent dans des cylindres, respectivement 15-16, aménagés dans la tête 37 de la presse. On réalise ainsi une construction extrê-
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mement robuste, rationnelle et de montage relativement aisé. La presse ain- si réalisée sera évidemment complétée par tous les accessoires communs d' ailleurs à la construction traditionnelle des presses.
Les différents conduits seront aménagés comme décrit précédemment sur base des schemas des figures 3-4-5 ou 6 et les raccords, entre ces con- duits et les parties correspondantes de la presse, se feront également en appli- quant les critères bien connus en cette matière.
Dans l'exemple schématisé à la figure 9, le piston 2 est suscepti- ble d'être sollicité dans son mouvement de baisse par un fluide réputé incom- pressible mais soumis à une certaine pression. dans ce cas, l'effort à produire par les poussoirs 19-20 peut être sensiblement allégé. A cet effet la presse peut être conditionnée pour que ledit piston 2 se déplace dans un cylindre 1 dont, la partie inférieure est, comme indiqué dans les exemples précédents, reliée par un conduit 6 à un accumulateur ou générateur de fluide sous pression, par exemple une bonbonne 11 dont la partie inférieure est, par le conduit 26, mise en relation avec une pompe 21 ou un accumulateur ou toute autre source équivalente.
Simultanément, la partie supérieure du même cylindre est susceptible d'être mise en communication par le conduit 8 soit avec le réservoir à l'air libre 12 soit avec la partie inférieure de la susdi- te bonbonne 11. Le contrôle de ladite conduite 8 peut se faire par une vanne spéciale 42 capable soit d'isoler la partie supérieure dudit cylindre 1 soit de la mettre en communication avec le réservoir à l'air libre 12 soit encore avec la bonbonne 11 ou toute autre source de fluide pratiquement incompressi- ble sous pression.
Suivant le schéma de la figure 9, le fonctionnement serait donc sim- plement comme suit : le piston 2 serait, comme dans le cas précédent et confor- mément au procédé de l'invention,, provisoirement équilibré entre le fluide ré- puté incompressible et le gaz sous pression. Par l'ouverture de la vanne 42 mettant la partie supérieure du cylindre 1 en relation avec le réservoir à ciel ouvert, ledit piston 2 serait, par l'effet du fluide sous pression, violemment déplacé en même temps que la table 2. et les outils portés par celle-ci. Pour ramener la table en position basse, les poussoirs., en l'occurrence représentés par le poussoir unique 19 terminé par le piston jaseraient sollicités de la manière indiquée précédemment.
Mais, en même temps, la valve 42 serait manoeu- vrée de manière à mettre la partie supérieure du cylindre 1 en communication avec la partie inférieure de la bonbonne ou réservoir 11, ce qui a pour consé- quence de solliciter ledit piston 2 par ledit fluide pratiquement incompressi- ble, mais soumis à la pression de ladite bonbonne 11. Il en résulte que le seul effort à vaincre est représenté par la différence de pression existant éventuel- lement sur les deux faces du piston 2. On peut faire cette pression pratiquement égale en prolongeant inférieurement le piston 2 par une tige dont le diamètre est égal à celui du tronc 5. De cette manière, les deux faces dudit piston 2 présente une même surface annulaire, ce qui assure un équilibre des pressions appliquées, respectivement, de part et d'autre de ce piston.
Dans l'exemple schématisé, la tige 5' est dûment guidée dans un passage adéquat 43 d'une pro- tubérance inférieure 44 prévue à cet effet dans le fond dudit cylindre 1.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour appliquer des efforts élevés à grande vitesse, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à immobiliser temporaire- ment la table mobile -de la presse entre un fluide gazeux sous pressionélevésetun fluide réputé pratiquement incompressible, puis à libérer celui-ci d'une manière contrôlée.