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Dispositif pour la production de jets de liquide impulsionnels à haute pression.
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La présente invention concerne les dispositifs pour la production d'hyperpreasions impulsionnelles de liquide, obtenues par action percussive d'un piston sur le liquide, dans une chambre ayant un orifice pour la sortie du li- quide sous pression.
Plus précisément, 1'invention se rapporte aux dis- positifs dans lesquels le rappel du piston a sa position initiale après la percussion est assuré par le liquide.
L'invention peut être appliquée à la destruction des roches par action directe du jet à haute pression : au formage hydraulique, quand le liquide sortant de la chambre sous pression est admis dans une matrice fermée où se trouve la pièce à former ;ainsi qu'au forgeage, au filage et à la coupe des métaux, lorsque le liquide sous pression agit sur un piston mobile portant l'outil* .
On a proposé précédemment des dispositifs pour la production d'hyperpressions impulsonnelles de liquide (voir notamment le brevet anglais No. 1.081.076, le brevet des U. S.A. No. 3.412.554. le brevet francsis No. 1.415.034 accordé à B.V. Voytsélkhoveky et autres), comprenant un cylindre dans lequel se trouve un piston qui partage son . enceinte en deux chambres. La première chambre est mise communication aveo une capacité de gaz comprimé, et la seconde est remplie de liquide et possède un orifice pour la sortie du liquide sous pression par suite du coup qui
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lui eat d#mi par 1e: p1a'ton accéléré par la gas comprimé adaeia à la première chambre.
D'après le principe de rappel du piatoi à aa poa1.- tien initiale après le chas, pour la compression du gaz dam la première (cambre, les d1spo:s1:t:U's connus ae. s'Ubd1rlsent en demi types.
Bans les dispositifs du premier typer pour la rappel du piston percuteur, on utilise un mécanisme de réarmement
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comportant au moins un vérin dont le piston coopère ptir1o- diqttement avec le piston percuteur du cylindre .. l'aide d'un système d'accrochage à came.
Dans les dispositifs du second type, le rappel du piston percuteur à sa position initiale après le choc est obtenu soit par admission du liquide sous pression dans une enceinte du cylindre du côté de la seconde chambre quand
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le piston est à un étage, soit par aise à l'évacuation d'une enceinte du cylindre entre les étages du piston. att8Jl8D'te à la seconde chambre, quand le piston est réalî- sé à d81lX étages. Dans ce cas, l'évacuation du liquide de l'enceinte du cylindre, lors de la course utile du piston, s'effectue à travers des orifices prévus dans la paroi la- térale ,obturés par un distributeur.
Le fonctionnement de
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ce distributeur est cOlI!D8.Ddé par un second distributeur branche' à la conduite d'alimentation amenant, le liquide sous pression, dont le corps est fixé à la paroi latérale
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du cylindre, du c8té de la première chambre, et dunt l'élé- ment mobile dépasse dans ladite chambre et coopère avec le piston lors de son retour à la position initiale après le choc,
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.l'utilisation du dispositif connu z montre que le fonctionnement du distributeur pilote est tributaire
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des variations de la pression du liquide dans la. conduite
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a* alimentation en liquide nous pression", Quand la pression du liquide dans la conduite d'ali- aentation balane,, la Titesse de fonctionneBeat des dis- trîbuteurs 1.,rl1tU8.
aumi la cadence de frappe du plat= sur le liquide diaînue-t-elle (la fréquence des împulolom du diepoeitif bais ) Quand la pression du liquide asne la conduite d'alimentation monte, la -vitesse de fctiolmoment de.dit. dBtr1buteure r01t le piston cMxcc alra son accéléra- tion dans le cylindre avant qne du cylindre soit liberté du liquide ; il s'ensuit qrlon n'obtient plus de choc brutal contre le liquide dans le ileuxîême chambre, et le piston commence son réa-r=ccs a=rhw le choc sans avoir chassa tout -le liquide de la sEzzn2e chambre. En ou- tre, les forces d'inertie apparaiFssx* :.:"; du fonctionne- ment du dispositif gênent elles s#Jsi 2e fonctionnement den distributeurs, Tout cela ataiest l'efficacité du tra- vail du dia 081tU..
On c'est proposé de perfectionner le diatributeur pilote de telle façoa que son fonctionnement, ainsi que le fonctionnement du diatrihateur fermant les orifices d'évacua- tion ,ne soient pas tributaires des fluctuations de la pr8a- 81011 du liquide dans la conduite d'alimentation on liquide Ma pr8sa1oa.
8nivant 1'iNv-ion, le perfectionnement cons1." en - que don la pere11atlrale du cylindre, on a rial1- ua ,
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canal débouchant dans la seconde chambre et fermé par le piston en fin de course, lors du choc contre le liquide dans cette chambre, et en ce que le distributeur pilote comporte
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ua ooali8eeau, l'enceinte entre ce coulisseau et le corps du distributeur étant mise en communication avec ledit canal par une conduite branchée par l'intermédiaire d'un étrangleur à la conduite d'alimentation en liquide sous pression,
Dans ce cas, le distributeur pilote comporte un élé- ment mobile déséquilibré.
qui ne peut se trcuaver qu'aux po- sitions extrêmes, et un coulisseau qui ne se déplace que sous l'action d'une impulsion de pression égale à la pres-
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sion du liquide dans la conduite dfâlentation en1quid. soua pression et agissait la durée de fermeture,par le piston, du canal allast à la aoecnie ohanbre* Grâce au déséquilibre de .él(=Gt bile, on peut supprimer l'influence, sur le oi%ne-,ee, du distributeur pilote, des forces d'inertie 8rrar5ig::
lor de la marche du dispositif* L'utilisation de 1'inpc-isior i precsion pour dépla- cer le coulisaeau et, ensemble avec lài-, l'élément mobile du distributeur pilote, assure le cnsn4gemenT de position de It'l4ment mobile fermant les arïficc-a de retour dudLatri- 'tftRnr immédiatement après le choc d'î liston contre le li- quide C'est pourquoi on obtient un fonctionnement stable
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4M dlotrîbutoure,,Indéponda=en-. des changements de la :ore8oîèà'du liquide dans la conduite d'alimentation.
On donnera ci-après une description détaillée d'un exemple de réalisation de l'invention. avec référence aux
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A MtiM annexes qui repriventent# en t ."' : .,b- ',,
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Figure 1, un diapoeîtif suivant 1"InvOntiOnt en eou- pe longitudinale, dans la position précédant le réarmement @ du piston après son choc contra la liquida.
Figura 2, la position de l'élément mobile et du ooulieseau du distributeur pilote lors du réarmement du piston
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. 9iguro 39 le môme dispositif dana la position pour laquelle le piaton est accéléré par la gaz comprima Tara la Seconds chambre pour frapper la liquide qui s'y trouve,
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Comme le montrent les fieurea t et 5s la dispositif proposé comprend un cylindre 1 dans lequel est placé un pluton percuteur 2 partageant ?on snceints en deux chambres
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3 et 4' La première chambra < à tasse pree6ion,
est m4les en communication avec la capaù=%é 6 zaz soriss ?&? les lumières 5* La seconde ch=bze 4 hauts press-on. -?et miat en communication, par lea canaux 7 et 'la concluîte 8 sur laquelle est monté .un dtrang.ur 9s a.Tee la scnduita 10 d'alimentation en liquide sous preaaîon* Fa chambre 4 a, dans la paroi frontale 11 du cylindre t, un crîfice 12 pour la sortie du liquide sous presaion, lorsqu'il reçoit la choc du piston 2, exécutant pour cela un mouvement de translation sous l'action du gaz comprimé admis dans la première chambra 3
Dans l'exemple considéré de réalisation de l'inven-
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tion,
la piston 2 est réalisé à deux 44.-a&ea zn #age da diamètre plus grand se trouve 4u =à%é de la 4jet son étage 14 do diamètre plua pe'ci?t im ,zlxà iù ¯> bra 3* L'ancainta du cylindre z antre les étasea î? 14 du piston 2 *et partagea par une cloison 5 en deux chambres 16 et 17 @
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La chambre 16 est en communication perammate avaa la conduite d'alimentation 10 par les 11181ke. 18, et le liquide qui arriva de cette eonànite k la chambra ramena (réarma) le piston 2 à sa position initiale après le choc.
la chambre 17 est aise périodiquement en communication simultanément avec la conduite d'alimentation 10 et la chas-
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bre 16 ou avec l'orifice d'évacuation 19 par l'intermédiaire des lumièrea 20, à l'aide du dio%riba%euW'2t.
Le liquida arrivant dans la chambre 17 contribue dans une certaine mesure à l'accélération du piston 2 vers la chambre 4. C'est pourquoi, afin de compenser les pertes de
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charge lors du refoulement du liquide de la chaabr. 16 à la chambre 17 au ±cura de l'accélération du piéton 2. son 4-l.age 3, conre indiqué plus haut,, est rêalÎa6 de diamètre plus grand. Dans ce même but, l'orifice de sortie de la conduite 10 est situé en regard des lumières 20 de la chas- bre 17, car dans ce cana, la résistance hydraulique est dimi- nuée au maximum.
Le distributeur 21 comporte dans son corps 22 un élémentmobile 23 sous la forme d'une douille & 2 étagea
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coulissant' A l'extérieur du cylindre 1. Cette douille posab- de un chambrage 24 et des lumières 25. La. déplacement de :L'élément 23 est limité par la cloison 26 fixtf. " 1'eut'- rieur du cylindre 1 et n'atteignant pas la paroi du corps 22 ;des saillies 27 partagent l'enceinte du corps 22 en enceintes 28 et 29.
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Le fonctionnement du diat.:-i::,ute1Ar 21 est commandé par le distributeur zizi dont le corps 31 est '1x6 ௠la paroi frontale 32 du cylindre l, du coté de la chambra 3. L'élément
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mobile 33 da distributeur ;ilot:e 30 placé dama son eeztt 31. d'passe dans la chambre 3 c-t coopère periogiquMaa avec le piston 2 lorsque aelu1-i -ey4-ent à sa p08:111- Initiale après la choe-. :"é::'J::e't; sa-bile 33 possède ÙGb portées onctlQnne11es ;1.;: ?'S 1?- deux ( 3' et 36) onc les Trous passant, 1# r-r. ;-- :':,::- -- ?t ;St IxÎla 1g corps 3":u .' 1'?tr'l, ' .' j 1 y s. d9 ?ls un i X,:. r : 9 ',,s' '9 gai, :t.r '.' " --..-; ";'.. "*sa J+'::,,-al 34J;5 et 36 ia 1'élément 33, tr.:...=- -1 7 . ;irj.J 3 is 1'.is':R It3t.3 8 44.
Dans le CO%'J>8 3" au r¯< > ;:.:oe 30 90n% n&- géa. des csBa'x 45 et 46 rs.c.::1';' :::;.::: ::-3.1 à'évacmatio 47, et des canaux 4b,49 et 50 : le :3 5 3-s =scordé r conduite .e' à la conduire d.:¯=3: le canal 49 eut raccordé par la eer-luite 5: 4 ;: ;a: 3 du dîjs-tritu- aur 21 et le canal 50 est =simo=àé sr in conduite 33 an c0nAl 54 débouchant dans la chaezze 4 'et fermé par le pà4 2 à la fin de aa course lors du shas- 'V1!tre le liquia. 4ans 1*dite chambre. lia cCtndu1t. z3 est branchée à :la conduite d.aJ1....... taticu 'i par un étrangler 5S< Ça examinera le 1'onc'ti.ï:i1::n::nt; &3. diapoaitif 'eyo 4 en comaengant 1 partir de l':# ':z. 1s :;,iston 2,apréa le ehoe, a* trouva da.s la cha:!a.r .4. ';;':1 "aj3.t le canal 54 et 0\1 la 'chambra 17 du Cl11:ntZ-t .. -s::- ?=rlie de liquida eMma nookrÀ à la fleurs 1.
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Lorsque la Ilquîde arriva de la conduite d'm- tat1011 10 à la chaabn 16 da cylindre T, la :pr8.81cm eu I1ft1l148 dans la cOD4tdte z deviendm-faprte un ceria:1a bzz
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fp1.e A la preaaion régnant dans la conduite 10. ce qui fait que l'élément 33 du distributeur pilote 30 aéra soumit ..1111 c3ti l'action du coulisseau 39 déplacé par le li- quide arrivant à l'enceinte 44, et de l'autre coté, à l'ac- tion de la :pression du liquide dans !,'enceinte 40 mise en
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c01DlUIlÍC'A"tion avec la. aeriuite 3'aI-#=ôation 10 par l'ori- fice 371 le "..él8.i. 43 st la. ma#:d#ize 9'= cette pression agis- eant s.z= 1# j3rtés ;4 e= à a e3g= du 3a coapria $^8 la. 1:!'e ;.. 7?Xt .1 ;::.i,,:é 1'' :'.' t'33 du liquide dans Is- ;:ond:
u.:l e <1 J e.l:.;:eI:a-:rio.!: $ 0; eet: .;l.us grande que la pression du gaz dans la. ca7azizé Es 1@ôiémen% 33 se dépla- cera vers la chambre 3.
A peu près à .partir de la J:;.ai,!;i.l de la coursa de l' flémen"t 33, 1'enceinte 4c est mise en coBununication avec le canal d'évacuation 47 par l'orifice 37 de la portée 34,
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l'enceinte bzz et le canal 45 du corps 31,et la pertee 36 de 3' d' ément 33 commencera à subir l'action du liquide ar- rivant de la conduite d'alimentation 10 à l'enceinte 41,par l'orifice '8.1.'enceinte 421,le canal 48 et la conduite 51.
Après changement de position de l'élément 33, la liquide passe par l'enceinte 42 du distributeur 30, le canal 49 et la conduite 52 pour arriver à l'enceinte 28 du dis-
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trlbuteur ' dont il déplace ltdlément 23 vers l'enceinte 29, car la aection droite de l'élémene 23 du coté de l'en- ceinte 28 cet plus grande que ducôté de l'enceinte 29'
En fin de courae, l'élément 23 'bute contre la saillie 279 en isolant; les chambrée 16 et 17 l'une de l'autre et en mettant la chambra 17 en communication avec l'orifice d'éva-
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esmtion 19 par l'intermédiaire des Inniéres 20, du cambrage
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24 et des lumières 25.
A présent, sous l'action de la pression du liquide arrivant à la chambre 16, le piston 2 commence son réarae- ment,en ouvrant le canal 54 dans la chambre 4. Grâce à la présence de l'étrangleur 55, la pression du liquide dans la conduite 53 devient égale à la pression atmosphérique, aussi le liquide se trouvant dans l'enceinte 43 déplaxe-t-il le coulisseau dans l'enceinte 44 jusqu'à butée contre le corps 31 du distributeur 30, comme montré à la figure 2, tandis que l'élément 33 de ce distributeur sera retenu par la pression du même liquide, à sa position antérieure.
A la fin du réarmement, le piston 2, en pressant sur l'élément 33, le fait passer à la position montrée à la figure 3. La conduite 52 est alors mise en communication avec le canal d'évacuation 47 par le canal 49, l'enceinte 42 et le canal 46, et l'élément 23 du distributeur 21,soue l'action de la pression du liquide dans l'enceinte 29, se déplace vers l'enceinte 28 en fermant l'orifice d'évacua- tion 19 du corps 22 et en mettant les chambres 16 et 17 en communication entre elles par l'intermédiaire de l'enceinte 29.
Le pistonn2 commence à être accéléré par le gaz comprimé de la chambre 3, le liquide est chassé de la cham- bre 16 à la chambre 17,et le piston 2 frappe le liquide (ve- nant de remplir la chambre 4 à partir d e la conduite 10 en passant par le oanal 7, la conduite 8 et l'étrangleur 9, lors du réarmement du piston) qui eat expulsé sous la forme d'un jet à très haute pression à travers l'orifice 12.
Pendant l'accélération du piston 2 et l'expulsion par
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ce piaton du liquide de la. Chambre 4, jusqu'à l'instant où le canal 54 est fermé,, l'élément 33 du. distributeur pilote
30 est retenu dans la position représentée à la. figure 3, car la conduite 53 est en communication avec l'évacuation par le canal ouvert 54, l'enceinte 43 est en communication avec le canal d'évacuation 47 par le trou 38 dans la portée
36 et le canal 46, et l'enceinte 40 est en communication avec la conduite d'alimentation 10 par le trou-37 dans la. portée 34, le canal 48 et la conduite 51.
A la fin de sa course, le piston 2 ferme le canal 54 et le cycle se répète ensuite dans l'ordre décrit plus haut.
Dans le dispositif proposé, le piston 2 peut être à un étage et 1e liquide assurant son rappel à la position initiale après le choc seraadmis à l'enceinte du cylindre 1 du côté de la chambre 4,comme cela est décrit dans certains des breveta cités plus haut. Dans ce cas, la conception du distributeur se simplifie.
Les essais industriels du dispositif suivant la pré- sente demande de brevet ont confirmé le fonctionnement sta- ble des distributeurs commandé et pilote.