Machine hydraulique à percussion
La présente invention concerne une machine hydraulique à percussion qui peut être employée pour la destruction des pierres ne correspondant pas à des dimensions requises, le forgeage des pièces, le battage de pieux, etc. En utilisant un mécanisme qui fait tourner l'outil de la machine par l'intermédiaire d'une barre de forage, il est possible d'utiliser cette machine pour forer des trous de mine et des puits profonds en vue d'extraire des matières premières, de foncer des tunnels ou de réaliser des travaux publics.
Il existe une machine hydraulique à percussion, dont le corps, traversé de canaux laissant passage aux liquides, renferme un piston-marteau à gradin pouvant se déplacer suivant son axe et disposé de façon que son plus grand diamètre s'applique à la partie de tête de la machine. Un élément élastique pousse le pis-
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sous l'action du liquide, il réalise un mouvement de vaet-vient et donc des courses actives et des courses à vide. Pendant les courses actives, le piston-marteau
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à 1'inférieur du corps, côté de la tête de la machine. Sur le piston-marteau est posée une soupape annulaire différentielle à gradin exécutant, elle aussi, les mêmes mouvements de va-et-vient en distribuant alors le liquide dans une cavité du corps disposée sous le piston-marteau.
Dans cette machine hydraulique à percussion connue, le piston-marteau à gradin est monolithe, c'està-dire que ses deux parties de diamètres différents sont
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perficie au-dessus du piston-marteau est logée dans la cavité de la partie de queue du corps, mise en communication constante avec la canalisation de refoulement.
Lorsque la soupape annulaire prend sa position extrême avant - rapprochce de l'outil - ses canaux communiquent avec ceux du corps, par lesquels la cavité au-dessous du piston communique avec la canalisation de refoulement. Le liquide moteur pénètre dans la cavité au-dessous du piston et fait effectuer par celui-ci une course à vide en comprimant à ce moment un ressort placé entre la face supérieure de la partie de plus grand diamètre du piston et le collet du corps. A la fin de sa course à vide, éloigné de l'outil, le piston touche, par son collet extérieur, un collet intérieur de la soupape et repousse celle-ci de 1'enclume ; après cela, par suite de la différence des surfaces des faces et sous la poussée du liquide, la soupape recule de l'outil en ouvrant du même coup les canaux d'échappement.
Les canaux de la soupape sont alors masqués par les parois cylindriques du corps. De ce fait, la cavité au-dessous du piston se trouve débranchée de la canalisation de refoulement, ce qui provoque un choc hydraulique au-dessus du piston et dans la canalisation de refoulement. Sous l'effet de ce choc et sous l'action de la pression excédentaire du liquide, appliquée à la face de petit diamètre du pistonmarteau et sollicitée par le ressort d'écartement, le piston-marteau réalise sa course active en chassant le liquide de la cavité au-dessus du piston vers l'exté-rieur. A la fin de cette course, le piston-marteau pousse en position extrême avant vers l'outil, la soupape, qui ferme les canaux d'échappement et frappe l'enclume solidaire de l'outil.
A la suite de l'arrêt du piston, il se produit un second choc hydraulique dans la canalisation, qui, avec le concours de la pression excédentaire du liquide, fait que le piston-marteau exécute de nouveau la
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L'inconvénient de ladite machine hydraulique
à percussion réside en ce que les deux parties de diamètres différents de son piston-marteau sont rigidement reliées entre elles en formant une seule pièce et celà fait perdre davantage de l'énergie des chocs hydrauliques à l'intérieur de la canalisation et nécessite un compensateur approprié pour amortir l'effet des chccs hydrauliques dans la manche ou dans un train de tubes amenant le liquide dans la machine. Les chocs hydrauliques perdent une partie de leur énergie dans ce compensateur, Le compensateur complique le mécanisme et diminue la stabilité à l'utilisation de la machine.
Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients indiqués.
On s'est donc posé le problème de créer, en modifiant la conception des pièces de percussion, une machine hydraulique à percussion qui aurait un rendement plus élevé.
Le problème posé est résolu dans une machine hydraulique à percussion, dont le corps, traversé de canaux laissant passage à un liquide, renferme un piston-marteau à gradin pouvant se déplacer suivant le sens axial et dis-posé de façon que sa face de plus grand diamètre soit appliquée élastiquement contre la partie de tête de la machine, ce piston pouvant, sous l'effet du liquide, effectuer un mouvement de va-et-vient, réalisant ainsi des courses actives et des courses à vide, et frappant pendant chaque course active une enclume solidaire de l'outil disposé dans le corps du côté de sa partie de tête, et portant sur le piston une soupape annulaire différentielle à gradin exécutant elle aussi les mêmes mouvements de va-et-vient et permettant de distribuer le liquide à l'atmosphère et dans une cavité, disposée au-dessous du piston-marteau, lequel,
conformément à l'invention, est divisé en deux parties ayant chacune un diamètre différent; celle qui est plus grande constitue un piston-marteau tandis que l'autre forme un piston, un élément élastique étant posé entre les deux.
Il est avantageux de pratiquer une cavité cylindrique axiale dans le piston-marteau séparé, côté de la face orientée vers la partie de queue de la machine, la surface de la section de cette cavité devant être inférieure à la surface au-dessous du piston-marteau ; de pratiquer, dans la partie de queue du corps de la machine, une autre cavité cylindrique axiale et de réaliser le piston de façon qu'il soit creux et qu'il ait
un cylinare creux, disposé d'un côté de manière à permettre son déplacement axial à l'intérieur de ladite cavité cylindrique du piston-marteau,e� un autre cylindre creux, disposé de l'autre côté de manière à permettre également son déplacement dans le sens axial à l'intérieur de ladite cavité du corps, la surface de la section de ladite cavité étant inférieure à la surface au-dessous du piston-marteau, alors que le surface de la face du cylindre creux disposé dans la cavité du corps doit être supérieure à la surface de la face du cylindre creux disposé à l'intérieur de la cavité cylindrique du pistonmarteau.
Une telle conception du mécanisme permettra de transmettre les chocs hydrauliques par un flux direct de liquide dans le fond de la chambre cylindrique axiale du piston-marteau séparé et par le piston, vers l'élément élastique, ce qui augmentera le rendement de la machine et supprimera la nécessité du compensateur pour amortir l'effet des chocs hydrauliques dans le conduit d'amenée raccordé à la machine. En outre, cette conception du mécanisme permettra de diminuer la longueur de la machine.
Il est également avantageux de réaliser un collet sur la surface latérale extérieure du piston-marteau séparé et un gradin correspondant sur la surface intérieu-
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en pratiquant, dans la paroi du corps sur ce gradin, des canaux livrant passage de la chambre circulaire à l'atmosphère lorsque ce piston-marteau se trouve en une position extrême avant - rapproché de l'outil - et comprime, au moment de sa course à vide, par ledit collet, l'air entré dans la chambre circulaire à travers ces canaux, et le refoule, à travers l'espacement annulaire entre le corps et ce piston-marteau, dans la cavité entre le pistonmarteau séparé et le piston où l'air comprimé fait fonction d'élément élastique, ce qui a pour effet un refoulement automatique de l'air comprimé dans ladite cavité du corps et la création so'�s le piston-marteau, sans faire appel à un compensateur complémentaire, d'un élément élastique, ce qui augmente le rendement de la machine
et permet de substituer au ressort ayant une longévité relativement courte, un élément élastique qui ne s'use jamais.
Il est également possible que l'élément élastique, disposé entre le piston-marteau séparé et le piston, soit réalisé sous forme d'un ressort de compression qu'il sera avantageux d'utiliser dans les cas où l'utilisation de l'air comprimé est difficile, par exemple lorsqu'on emploie la machine hydraulique à percussion en
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fonds, et fonctionnant dans des puits noyés.
La présente invention a permis de mettre au point une machine hydraulique à percussion d'un fonctionnement fiable et d'une conception simplifiée par rapport aux machines hydrauliques existantes du mené type, assez légère et ayant un rendement élevé. Cette
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teau hydraulique pour foncer des tunnels et de� puits profonds.
L'invention est expliquée ci-après par la description d'exemples de sa réalisation avec référence eux dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente la coupe longitudinale de la machine hydraulique à percussion conforme à l'invention ;
- la figure 2, la coupe suivant 11-11 à la figure 1 ; - la figure 3, la machine hydraulique à percussion, conforme à l'invention, dont la face du piston
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ses actives et des courses à vide du piston ;
- la figure 4, la machine hydraulique à percussion, conforme à l'invention, sous forme de marteau hydraulique (conca�seur de pierres), (en coupe longitudinale) ;
- la figure 5, l'ensemble A de la figure 4, à échelle aggrandie ;
- la figure 6, l'ensemble B de la figure 4, à échelle agrandie.
La machine hydraulique à percussion, représentée sur les figures 1, 2 et 3, une fois sa partie de tète équipée d'un outil approprié, peut être utilisée comme marteau hydraulique (concasseur de pierres) ou comme marteau hydraulique pour foncer des tunnels et des puits profonds si l'on emploie un mécanisme qui fait tourner son outil.
La machine hydraulique comporte un corps à gradin 1, s'appliquant à la partie de tête de la machine, relié à un corps 2, adjacent à sa partie de queue.
Dans les corps 1 et 2 sont installés, de façon à pouvoir se déplacer dans le sens axial, un pistonmarteau 3 d'un plus grand diamètre, s'appliquant à la partie de tête de la machine, et un piston 4 d'un petit diamètre, adjacent à sa partie de queue.
Entre le piston-marteau 3 et le piston 4 est placé un ressort 5 de compression cylindrique.
Dans le corps 1, côté de la partie de tête de
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til 7, servant: à foncer les tunnels et des puits profonds.
Pendant le fonctionnement de la machine, le
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termédiaire de l'outil 7, transmet le choc à un objet à détruire.
Le corps 1 est fermé par un couvercle sous forme d'un écrou 8 cannelé renfermant l'enclume 6. Dans l'écrou cannelé 8 et dans l'enclume 6 sont prévus des canaux d'échappement 9. Les canaux 10 et 11 et une gorge 12 sont pratiqués dans le corps 1.
Dans le corps 2 sont prévus des canaux 13, 14 et 15, une cavité 16 et une tubulure 17, qui, à l'exception du canal 15, servent, tout comme le canal 11 et la gorge 12, à amener le liquide sous pression dans les deux cavités de la machine: celle au-dessus et celle audessous du piston-marteau, respectivement.
Le canal 15 relie à l'atmosphère une cavité
15a circulaire au-dessus du piston-marteau du corps 2; cette cavité ne subit pas la pression du liquide. Celà exclut le risque de la formation d'un coussin d'eau dans ladite cavité à la suite de la fuite de liquide sous pression depuis l'intérieur de la machine, aux manchettes d'étanchéité, ce qui pourrait freiner le mouvement du piston-marteau 3 pendant sa course à vide (en direction opposée de l'outil).
A l'aide de la tubulure 17, le corps 2 de la machine est relié au train de tubes (non représenté sur <EMI ID=11.1>
chine. Grâce au train de tubes, la machine hydraulique à percussion exécute un mouvement de rotation
sous l'action d'un mécanisme de rotation indépendant
(non représenté sur le dessin), installé à la tête
du puits.
Lorsqu'on utilise la machine en tant que marteau hydraulique pour le pilotage, dans les forgée ou par la destruction de pierres ne correspondant pas
à des dimensions requises, on n'a plus besoin de mécanisme rotatif: la tubulure 17 est reliée alors à la canalisation de refoulement à l'aide d'une manche armée appropriée (non représentée sur les devins).
Dans le corps 1, sur le piston-marteau 3 est fixée une soupape annulaire différentielle 18, pourvue d'un collet 19 excentrique intérieur et de canaux 20 servant au passage du liquide sous pression dans la cavité au-dessous du piston-marteau des corps 1 et 2 en vue d'effectuer une course à vide (dans le sens qui s'écarte de l'outil).
Le piston-marteau 3, dans sa partie de tête, comporte un collet 21 et, dans sa partie de queue, une chambre cylindrique axiale 22 dont la surface de section est inférieure à sa surface utile au-dessous du pistonmarteau.
Dans le corps de la partie arrière de la machine est pratiquée une cavité cylindrique axiale 16. Le piston 4 est creux et possède, d'un côté, un cylindre creux 4a, qui a la possibilité de se déplacer en direction axiale dans ladite chambre cylindrique 22 du piston- <EMI ID=12.1>
disposé également de façon à pouvoir se déplacer en direction axiale dans ladite cavité 16 du corps. La surface de section de la cavité 16 est inférieure à la surface au-dessous du piston-marteau, tandis que la surface 4c du cylindre creux 4b, disposé dans la cavi-
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face 4d du cylindre 4a disposé dans la cavité cylindrique 22 du piston-marteau 3.
Grâce à cette conception de la machine, on
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un amortisseur approprié que l'on installe d'habitude à une certaine distance de la machine dans la tuyaute-
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Cela. a pour effet d'élever le rendement de la machine, car les chocs hydrauliques, lors des courses acti-
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lorsque celui-ci effectue sa course active.
Le collet intérieur 19 de la souple 18 est excentré par rapport à l'axe longitudinal de la machine et son diamètre intérieur est supérieur d'une valeur égale au jeu suivant la direction des courses,
au diamètre du collet 21 du piston-marteau 3.
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soupape 18 puisse être posée, à travers le collet 21, sur la partie amincie du piston-marteau 3 en dehors de la machine, mais qu'elle soit incapable de tomber de cette partie du piston-marteau dans la Machine assem-blée lors de son fonctionnement, en s'accrochant au collet 21 du piston-marteau par son collet 19. Du fait
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piston-marteau 3, en fin de sa course à vide (en direction opposée à l'outil), écarte la soupape 18 de l'enclume 6.
La machine hydraulique à percussion figurant sur les dessins 4 et 5 n'est utilisable qu'en tant que marteau hydraulique (concasseur de pierres), destiné à détruire des pierres qui ne correspondent pas à des dimensions requises', à forger des métaux, à battre des pieux, etc. Cette machine frappe des objets par la face de la partie de tête du piston-marteau 3.
D'après sa conception, le marteau hydraulique diffère quelque peu de la machine hydraulique représentée sur les figures 1 à 3.
Dans le collet excentrique 19 de la soupape différentielle 18 du marteau hydraulique sont pratiqués des canaux 23 livrant passage au liquide. Le piston-Marteau 3 comporte un collet complémentaire 24 et des manchettes d'étanchéité complémentaires 25 et 26, tandis que le
corps 2 avec une partie complémentaire 27, de plus grand diamètre qui lui correspond, est pourvu encore des canaux d'aspiration 28. Entre des manchettes en caoutchouc 29
et 30, formant des paires, de la surface intérieure et extérieure du piston-marteau 3, empêchant la pénétration
de deux milieux différents (air comprimé et liquide),
sont pratiquées des gorges 31 et 32 qui sont mises en communication entre elles et avec l'atmosphère par des
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ser échapper du liquide, qui s'est infiltré aux manchet-tes 29a, 29, 30a et 30, dans l'atmosphère, pour qu'il ne pénètre pas dans une cavité réceptrice 37 remplie
de l'air comprimé refoulé, depuis l'atmosphère, par
le collet 24 du piston-marteau 3 qui se déplace avec
la manchette 25 dans une cavité circulaire 38 de la partie de plus .grand diamètre 27 du cylindre 2.
Le refoulement de l'air comprimé se fait au
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gorge 38a (figure 5) entre le corps 2 et le piston-marteau 3, puis par la manchette 26, dont les bords sont orientés vers la cavité réceptrice 37 et servant de soupape de retenue. Dans le corps 2, là où se trouve sa cavité réceptrice 37, est pratiqué un passage 39, renfermant une soupape de sûreté 40 (de décharge) à ressort que l'on règle pour une pression désirée d'air comprimé dans la cavité 37 et qui est retenue par un écrou 41 cannelé 42.
Un couvercle 43 est bloqué par un boulon 44. Dans le boulon, on prévoit une ouverture 45 servant à fixer un câble (non figuré) auquel est accroché le marteau hydraulique pendant le fonctionnement.
Le couvercle 8 du corps 1, devant la soupape
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pe 18. Sa surface intérieure et la surface latérale extérieure de la face avant 47 de la soupape 18 forment
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met le fonctionnement de la soupape au début de la course retour vers l'arrière de la machine, jusqu'à ce que les canaux 320 soient recouverts, quelle que soit la valeur de la surface de section des canaux d'échappement 9 et à une pression maximale de l'air comprimé dans la cavité réceptrice 37, ce qui a pour effet d'accroître l'efficacité de la machine et sa fiabilité à l'exploitation. La grandeur h, qui est la hauteur à laquelle s'élève le collet 46 au-dessus du plan de contact de
la soupape 18 et du couvercle 8, doit être égale au diamètre des ouvertures 20 de la soupape 18 ou le dépas-
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pape 16 à l'endroit de son collet 47 est supérieure
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Le couvercle 43 (figure 4) du corps 2 comporte une partie complémentaire 49, dans laquelle s'engage
le collet complémentaire 50 du piston creux 4. La surface, dépourvue de la pression compensatoire, du collet
50 se trouve dans une cavité circulaire 51 du couvercle 43 qui communique avec atmosphère par des canaux 52. La partie 49 et le collet complémentaires 50, ainsi que la cavité 51 ayant les canaux 52 ne sont nécessaires qu'en cas de substitution au ressort de l'air comprimé ou d'un autre agent gazeux, dent la pression doit être toujours inférieure à la pression du liquide moteur pour qu'on puisse faire reculer le piston-marteau
3 vers la partie arrière de la machine au moment de sa course à vide; c'est pourquoi la surface dé la face du piston creux 4 soumise à l'action de l'air comprimé ou d'un autre agent gazeux, doit être supérieure à la diffé-
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sion d'un liquide, car ce n'est qu'à cette condition que le piston 4, dans les périodes entre les chocs hydrauliques, pourra garder sa position extrême, représentée sur la figure 4, indispensable à un bon fonctionnement de la machine.
Pour décrire le fonctionnement de la machine, on prend pour position de départ celle qui est représen-tée cur la figure 1.
En cette position, la soupape 18 est appliquée contre l'enclume 6, ce qui provoque la fermeture des canaux d'échappement 9; les canaux 20 de la soupape se trouvent contre la gorge 12. En conséquence, la cavité au-dessus du piston-marteau des corps 1 et 2 est reliée, par 1 'intermédiaire des canaux 20, de la gorge 12 et des canaux 11, 13 et 14, aux cavités 16 et 22 au-dessus du piston-marteau et à la canalisation de refoulement (train de tubes ou manche blindée).
A partir de la canalisation de refoulement (qui. n'est pas représentée sur les figures) et par la tubulure 17, le liquide sous pression arrive aux cavités 16 et
22 au-dessus du piston-marteau, tandis que par les ca-
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du piston-marteau des corps 1 et 2; il fait reculer le piston-marteau 3 en arrière (d'après le dessin à droite), car les surfaces de ses extrémités contournées par le courant d'eau sous pression ne sont pas égales : la surface au-dessous du piston-marteau est supérieure à la surface au-dessus du piston-marteau qui correspond à la surface de section de la chambre axiale 22. � ce moment, le
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ressort 5.
Après avoir parcouru la distance assignée , le piston-marteau 3 s'accroche, par son collet 21 au collet excentré intérieur 19 de la soupape 18 et décroche la soupape de 1'enclume 6 en ouvrant les canaux d'échappement 9.
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toute seule sous la poussée du liquide sortant de la cavité au-dessous du piston-marteau, par cuite de la différence entre les surfaces de ses faces opposées
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la pression du liquide se trouvant dans l'espacement circulaire 18a du corps 1 qui communique, par les ca-
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l'arrière, ses canaux 20 se déplacent par rapport à la gorge 12 et se trouvent vite fermés par les parois cylindriques du corps 1; le piston-mar+eau s'arrête et
un choc hydraulique se produit au-dessus du pistonmarteau et dans la canalisation de refoulement, qui est transmis au piston-marteau 3 par la plus grande face
4c du piston 4 et par le ressort 5, ainsi que directement par le fond de sa chambre axiale 22.
Sous l'effet du choc hydraulique et de la pression excédentaire du liquide sur le fond de la chambre 22, ainsi que par l'action du ressort 5 qui se desserre, le piston-marteau 3 est lancé en avant -(d'après le dessin, à gaucne)- en déplaçant le liquide, de la cavité au-dessous du piston-marteau des corps 1 et 2,
à l'extérieur, par l'espacement circulaire ouvert entre le corps 1 et l'enclume 6, puis par les canaux 9.
A ce moment, le piston-marteau 3 rencontre la soupape 18 qui vient vers lui sous la poussée du liquide d'échappement, l'entraîne avec lui et frappe l'enclume 6, solidaire de l'outil 7 et serre la soupape 18 contre l'enclume 6. En conséquence, le déplacement du liquide vers l'extérieur à partie de la cavité au-dessous du piston-marteau des corps 1 et 2 cesse et un choc hydraulique se produit de nouveau, dans la canalisation de refoulement, choc qui est transmis, par les canaux
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marteau des cylindres 1 et 2.
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excédentaire du liquide, le piston-marteau 3 refait sa course à vide, et le cycle recommence.
La machine hydraulique à percussion représentée sur la figure 3 a le même mécanisme et le même principe de fonctionnement que la machine qu'on vient de décrire d'après la figure 1 avec une seule différence que le ressort 5 (figure 3) ne presse pas le piston 4 contre la partie arrière du corps 2 au moment des courses à
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en position extrême arrière (éloignée de l'outil) du piston-marteau 3. En conséquence, le piston 4 peut reculer librement, ce qu'il fait avec le piston-marteau 3 et le ressort 5 pendant la course à vide du piston-marteau. Ce n'est qu'en positions extrêmes du piston-marteau, lorsque les chocs hydrauliques se produisent que le piston
4 avec le ressort 5 joue le rôle de compensateur pour amortir les chocs hydrauliques. L'énergie amortie des
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piston-marteau 3, qui la transmet à l'enclume 6 en même temps qu'y arrivent l'énergie des chocs hydrauliques et la pression excédentaire du liquide transmis par le fond de la chambre 22.
La machine représentée sur la figure 3 n'a pas, quant au rendement ou d'autres facteurs, d'avantages sur la machine représentée sur la figure 1. Il n'est avanta-
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Dans ce cas, la surface au-dessous du pistonmarteau 3 est un peu supérieure à sa surface au-dessus du piston-marteau, tandis que la force de pression du liquide, qui agit sur le piston-marteau 3 au moment de
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cre la résistance du ressort réglé de la manière représentée sur la figure 1.
Il est donc avantageux alors d'installer le piston 4 sans que le ressort 5 le pousse vers la partie arrière du corps 2 et de laisser un espace permettait son libre recul dépassant la longueur de la course du piston-marteau 3, c'est-à-dire comme représenté sur la figure 3.
Le principe de fonctionnement de la machine hydraulique à percussion représentée sur la figure 4 est analogue à celui de la machine représentée sur les figures 1 et 3, avec la seule différence que le pistonmarteau 3 porte des coups, sur un objet à détruire, directement par sa face avant, tandis que le ressort 5, prévu dans la version de la machine représentée sur les figures 1 et 3, est remplacé, dans la version figurant sur le dessin 4, par l'air comprimé, refoulé automatiquement par le piston-marteau 3 dans sa course à vide dans la cavité réceptrice 37 au-dessus du piston-marteau du corps 2, qui ne communique pas avec du liquide.
Hydraulic percussion machine
The present invention relates to a hydraulic percussion machine which can be used for the destruction of stones not corresponding to required dimensions, forging of parts, driving of piles, etc. By using a mechanism that rotates the machine tool through a drill bar, it is possible to use this machine to drill blastholes and deep wells to extract raw materials. , drive tunnels or carry out public works.
There is a hydraulic percussion machine, the body of which, crossed by channels allowing passage of liquids, contains a stepped hammer piston which can move along its axis and is arranged so that its largest diameter applies to the head part. of the machine. An elastic element pushes the pis-
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under the action of the liquid, it performs a back-and-forth movement and therefore active races and empty races. During active strokes, the hammer piston
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at the bottom of the body, side of the machine head. A stepped differential annular valve is placed on the hammer piston, also performing the same back and forth movements while distributing the liquid in a body cavity located under the hammer piston.
In this known hydraulic percussion machine, the stepped hammer piston is monolith, that is to say that its two parts of different diameters are
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The surface above the hammer piston is housed in the cavity of the tail part of the body, placed in constant communication with the delivery pipe.
When the annular valve assumes its extreme forward position - approaching the tool - its channels communicate with those of the body, through which the cavity below the piston communicates with the discharge line. The motor liquid enters the cavity below the piston and causes the latter to perform an empty stroke by compressing at this moment a spring placed between the upper face of the part of the largest diameter of the piston and the collar of the body. At the end of its empty stroke, away from the tool, the piston touches, by its external collar, an internal collar of the valve and pushes the latter away from the anvil; after that, owing to the difference in the surfaces of the faces and under the pressure of the liquid, the valve moves back from the tool, at the same time opening the exhaust channels.
The channels of the valve are then masked by the cylindrical walls of the body. As a result, the cavity below the piston is disconnected from the delivery pipe, which causes a hydraulic shock above the piston and in the delivery pipe. Under the effect of this shock and under the action of the excess pressure of the liquid, applied to the small diameter face of the hammer piston and stressed by the spacer spring, the hammer piston performs its active stroke by expelling the liquid from the cavity above the piston to the outside. At the end of this stroke, the hammer piston pushes in the extreme forward position towards the tool, the valve, which closes the exhaust channels and strikes the anvil integral with the tool.
Following the stopping of the piston, a second hydraulic shock occurs in the pipeline, which, together with the excess pressure of the liquid, causes the piston-hammer to perform the pressure again.
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The disadvantage of said hydraulic machine
percussion resides in that the two parts of its hammer piston of different diameters are rigidly connected to each other forming a single piece and this causes more loss of hydraulic shock energy inside the pipe and requires a compensator suitable for damping the effect of hydraulic chccs in the sleeve or in a string of tubes bringing liquid into the machine. Hydraulic shocks lose part of their energy in this compensator. The compensator complicates the mechanism and reduces the stability when using the machine.
The aim of the present invention is to eliminate the drawbacks indicated.
We therefore raised the problem of creating, by modifying the design of the percussion parts, a hydraulic percussion machine which would have a higher efficiency.
The problem posed is solved in a hydraulic percussion machine, whose body, crossed by channels allowing passage to a liquid, contains a stepped hammer piston capable of moving in the axial direction and arranged so that its face more large diameter is applied elastically against the head part of the machine, this piston being able, under the effect of the liquid, to perform a reciprocating movement, thus achieving active strokes and empty strokes, and striking during each stroke activates an anvil integral with the tool placed in the body on the side of its head part, and bearing on the piston a stepped differential annular valve also performing the same back and forth movements and allowing the liquid to be distributed to the atmosphere and in a cavity, arranged below the hammer piston, which,
according to the invention, is divided into two parts each having a different diameter; the larger one constitutes a hammer piston while the other forms a piston, an elastic element being placed between the two.
It is advantageous to make an axial cylindrical cavity in the separate hammer piston, with the side facing towards the tail part of the machine, the area of the section of this cavity to be less than the area below the piston. hammer; to make, in the tail part of the body of the machine, another axial cylindrical cavity and to make the piston so that it is hollow and has
a hollow cylinare, arranged on one side so as to allow its axial displacement inside said cylindrical cavity of the piston-hammer, e � another hollow cylinder, arranged on the other side so as to also allow its displacement in the axial direction inside said body cavity, the area of the section of said cavity being less than the area below the piston -hammer, while the surface area of the face of the hollow cylinder disposed in the body cavity must be greater than the area of the face of the hollow cylinder disposed inside the cylindrical cavity of the hammer piston.
Such a design of the mechanism will allow the hydraulic shocks to be transmitted by a direct flow of liquid in the bottom of the axial cylindrical chamber of the separate hammer piston and through the piston, to the elastic element, which will increase the efficiency of the machine and will eliminate the need for the compensator to damp the effect of hydraulic shocks in the supply duct connected to the machine. In addition, this design of the mechanism will reduce the length of the machine.
It is also advantageous to provide a collar on the outer side surface of the separate hammer piston and a corresponding step on the inner surface.
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by making, in the wall of the body on this step, channels providing passage from the circular chamber to the atmosphere when this hammer piston is in an extreme forward position - close to the tool - and compresses, at the time of its vacuum stroke, by said collar, the air entered into the circular chamber through these channels, and pushes it, through the annular space between the body and this hammer piston, into the cavity between the separate hammer piston and the piston where the compressed air acts as a resilient element, which has the effect of automatically discharging the compressed air into said body cavity and creating so '� s the piston-hammer, without resorting to a additional compensator, an elastic element, which increases the efficiency of the machine
and allows the spring having a relatively short life to be replaced by an elastic element which never wears out.
It is also possible that the elastic element, arranged between the separate hammer piston and the piston, is made in the form of a compression spring which it will be advantageous to use in cases where the use of air compressed is difficult, for example when using the hydraulic percussion machine in
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bottoms, and running in flooded wells.
The present invention has made it possible to develop a hydraulic percussion machine with reliable operation and a simplified design compared to existing hydraulic machines of the driven type, which is fairly light and has high efficiency. This
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hydraulic water for driving tunnels and � deep wells.
The invention is explained below by the description of examples of its embodiment with reference to the drawings in which:
- Figure 1 shows the longitudinal section of the hydraulic percussion machine according to the invention;
- Figure 2, the section on 11-11 in Figure 1; - Figure 3, the hydraulic percussion machine, according to the invention, the face of the piston
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its active and empty strokes of the piston;
- Figure 4, the hydraulic percussion machine, according to the invention, in the form of a hydraulic hammer (conca � seur of stones), (in longitudinal section);
- Figure 5, assembly A of Figure 4, on an enlarged scale;
- Figure 6, assembly B of Figure 4, on an enlarged scale.
The hydraulic percussion machine, shown in Figures 1, 2 and 3, once its head part has been fitted with a suitable tool, can be used as a hydraulic hammer (stone crusher) or as a hydraulic hammer for driving tunnels and tunnels. deep wells if you use a mechanism that turns your tool.
The hydraulic machine comprises a stepped body 1, applying to the head part of the machine, connected to a body 2, adjacent to its tail part.
In bodies 1 and 2 are installed, so as to be able to move in the axial direction, a hammer piston 3 of a larger diameter, applying to the head part of the machine, and a piston 4 of a small diameter, adjacent to its tail part.
Between the hammer piston 3 and the piston 4 is placed a cylindrical compression spring 5.
In body 1, side of the head part of
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til 7, used: to drive tunnels and deep wells.
While the machine is running, the
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via the tool 7, transmits the shock to an object to be destroyed.
The body 1 is closed by a cover in the form of a splined nut 8 enclosing the anvil 6. In the splined nut 8 and in the anvil 6 are provided exhaust channels 9. The channels 10 and 11 and a throat 12 are made in body 1.
In the body 2 are provided channels 13, 14 and 15, a cavity 16 and a tube 17, which, with the exception of the channel 15, serve, like the channel 11 and the groove 12, to bring the liquid under pressure. in the two cavities of the machine: the one above and the one below the hammer piston, respectively.
Channel 15 connects a cavity to the atmosphere
15a circular above the piston-hammer of the body 2; this cavity is not subjected to the pressure of the liquid. This excludes the risk of the formation of a water cushion in the said cavity as a result of the leakage of pressurized liquid from inside the machine, at the sealing sleeves, which could slow down the movement of the piston. hammer 3 during its empty stroke (in the opposite direction of the tool).
Using the tube 17, the body 2 of the machine is connected to the string of tubes (not shown on <EMI ID = 11.1>
China. Thanks to the string of tubes, the hydraulic percussion machine performs a rotational movement
under the action of an independent rotation mechanism
(not shown in the drawing), installed at the head
of Wells.
When using the machine as a hydraulic hammer for driving, in forging or by destroying stones that do not match
at the required dimensions, there is no longer any need for a rotary mechanism: the tubing 17 is then connected to the delivery pipe using an appropriate reinforced sleeve (not shown on the diviners).
In the body 1, on the hammer piston 3 is fixed a differential annular valve 18, provided with an internal eccentric collar 19 and channels 20 serving for the passage of the pressurized liquid in the cavity below the hammer piston of the bodies 1 and 2 in order to perform an empty stroke (in the direction away from the tool).
The hammer piston 3, in its head part, comprises a collar 21 and, in its tail part, an axial cylindrical chamber 22, the cross-sectional area of which is less than its useful area below the hammer piston.
In the body of the rear part of the machine is formed an axial cylindrical cavity 16. The piston 4 is hollow and has, on one side, a hollow cylinder 4a, which has the possibility of moving in the axial direction in said cylindrical chamber. Piston 22- <EMI ID = 12.1>
also arranged so as to be able to move in an axial direction in said cavity 16 of the body. The cross-sectional area of the cavity 16 is less than the area below the hammer piston, while the area 4c of the hollow cylinder 4b, disposed in the cavity.
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face 4d of cylinder 4a arranged in cylindrical cavity 22 of piston-hammer 3.
Thanks to this machine design, we
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a suitable shock absorber which is usually installed at a certain distance from the machine in the pipe-
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That. has the effect of increasing the efficiency of the machine, because the hydraulic shocks, during active strokes
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when it performs its active run.
The internal collar 19 of the flexible 18 is eccentric with respect to the longitudinal axis of the machine and its internal diameter is greater by a value equal to the clearance in the direction of the strokes,
the diameter of the collar 21 of the hammer piston 3.
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valve 18 can be placed, through the collar 21, on the thinned part of the piston-hammer 3 outside the machine, but that it is unable to fall from this part of the piston-hammer into the assembled Machine when its operation, by hooking onto the collar 21 of the hammer piston by its collar 19. Due to the
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piston-hammer 3, at the end of its empty stroke (in the direction opposite to the tool), pushes the valve 18 away from the anvil 6.
The hydraulic percussion machine shown in drawings 4 and 5 can only be used as a hydraulic hammer (stone crusher), intended to destroy stones which do not correspond to the required dimensions, to forge metals, to to beat stakes, etc. This machine strikes objects from the face of the hammer piston head part 3.
In its design, the hydraulic hammer differs somewhat from the hydraulic machine shown in Figures 1 to 3.
In the eccentric collar 19 of the differential valve 18 of the hydraulic hammer are formed channels 23 providing passage to the liquid. The piston-Hammer 3 has a complementary collar 24 and complementary sealing sleeves 25 and 26, while the
body 2 with a complementary part 27, of larger diameter which corresponds to it, is also provided with suction channels 28. Between rubber sleeves 29
and 30, forming pairs, of the inner and outer surface of the hammer piston 3, preventing penetration
two different media (compressed air and liquid),
grooves 31 and 32 are made which are placed in communication with each other and with the atmosphere by means of
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to escape liquid, which has seeped through the sleeves 29a, 29, 30a and 30, into the atmosphere, so that it does not enter a filled receiving cavity 37
compressed air delivered from the atmosphere by
the collar 24 of the hammer piston 3 which moves with
the sleeve 25 in a circular cavity 38 of the larger diameter part 27 of the cylinder 2.
The compressed air is delivered at the
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groove 38a (FIG. 5) between the body 2 and the hammer piston 3, then by the sleeve 26, the edges of which are oriented towards the receiving cavity 37 and serving as a check valve. In the body 2, where its receiving cavity 37 is located, a passage 39 is made, enclosing a spring-loaded safety (relief) valve 40 which is adjusted for a desired pressure of compressed air in the cavity 37 and which is retained by a splined nut 41 42.
A cover 43 is locked by a bolt 44. In the bolt, an opening 45 is provided for fixing a cable (not shown) to which the hydraulic hammer is hooked during operation.
The cover 8 of the body 1, in front of the valve
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pe 18. Its inner surface and the outer side surface of the front face 47 of the valve 18 form
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sets the valve to operate at the start of the return stroke towards the rear of the machine, until the channels 320 are covered, regardless of the value of the cross-sectional area of the exhaust channels 9 and at a maximum pressure of the compressed air in the receiving cavity 37, which has the effect of increasing the efficiency of the machine and its reliability in operation. The magnitude h, which is the height to which the collar 46 rises above the contact plane of
valve 18 and cover 8, must be equal to or exceed the diameter of the apertures 20 of valve 18
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Pope 16 at the place of his collar 47 is superior
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The cover 43 (Figure 4) of the body 2 comprises a complementary part 49, in which engages
the complementary collar 50 of the hollow piston 4. The surface, devoid of the compensatory pressure, of the collar
50 is located in a circular cavity 51 of the cover 43 which communicates with the atmosphere by channels 52. The complementary part 49 and the collar 50, as well as the cavity 51 having the channels 52 are only necessary in the event of substitution for the spring. compressed air or some other gaseous agent, the pressure must always be less than the pressure of the motor liquid so that the hammer piston can be pushed back
3 towards the rear part of the machine when it runs empty; this is why the surface of the face of the hollow piston 4 subjected to the action of compressed air or of another gaseous agent, must be greater than the different
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sion of a liquid, because it is only on this condition that the piston 4, in the periods between the hydraulic shocks, will be able to keep its extreme position, shown in FIG. 4, essential for proper operation of the machine.
To describe the operation of the machine, the starting position is taken as the one shown in Figure 1.
In this position, the valve 18 is applied against the anvil 6, which causes the closure of the exhaust channels 9; the channels 20 of the valve lie against the groove 12. Accordingly, the cavity above the hammer piston of the bodies 1 and 2 is connected, through the channels 20, the groove 12 and the channels 11, 13 and 14, to the cavities 16 and 22 above the hammer piston and to the delivery pipe (string of tubes or armored sleeve).
From the delivery pipe (which. Is not shown in the figures) and through the pipe 17, the pressurized liquid reaches the cavities 16 and
22 above the hammer piston, while by the ca-
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the hammer piston of bodies 1 and 2; it pushes back the hammer piston 3 (according to the drawing on the right), because the surfaces of its ends bypassed by the stream of pressurized water are not equal: the surface below the hammer piston is greater than the area above the piston-hammer which corresponds to the cross-sectional area of the axial chamber 22. � this moment the
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spring 5.
After having traveled the assigned distance, the piston-hammer 3 hooks, by its collar 21, to the inner eccentric collar 19 of the valve 18 and unhooks the valve from the anvil 6 by opening the exhaust channels 9.
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all alone under the pressure of the liquid coming out of the cavity below the hammer piston, by cooking the difference between the surfaces of its opposite faces
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the pressure of the liquid in the circular space 18a of the body 1 which communicates, through the cells
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the rear, its channels 20 move relative to the groove 12 and are quickly closed by the cylindrical walls of the body 1; the piston-mar + water stops and
a hydraulic shock occurs above the hammer piston and in the discharge line, which is transmitted to the hammer piston 3 through the larger face
4c of the piston 4 and by the spring 5, as well as directly from the bottom of its axial chamber 22.
Under the effect of the hydraulic shock and the excess pressure of the liquid on the bottom of the chamber 22, as well as by the action of the spring 5 which loosens, the hammer piston 3 is launched forward - (according to the drawing, left) - moving the liquid, from the cavity below the hammer piston of bodies 1 and 2,
on the outside, by the circular space open between the body 1 and the anvil 6, then by the channels 9.
At this moment, the hammer piston 3 meets the valve 18 which comes towards it under the pressure of the exhaust liquid, drives it with it and strikes the anvil 6, integral with the tool 7 and clamps the valve 18 against the anvil 6. As a result, the displacement of the liquid outward from the cavity below the hammer piston of bodies 1 and 2 ceases and a hydraulic shock occurs again, in the delivery pipe, shock which is transmitted, through the channels
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hammer of cylinders 1 and 2.
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excess liquid, the hammer piston 3 restarts its empty stroke, and the cycle begins again.
The hydraulic percussion machine shown in figure 3 has the same mechanism and the same operating principle as the machine just described from figure 1 with only one difference that the spring 5 (figure 3) does not press. the piston 4 against the rear part of the body 2 when the strokes are
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in the far rear position (away from the tool) of the hammer piston 3. As a result, the piston 4 can move back freely, which it does with the hammer piston 3 and the spring 5 during the empty stroke of the piston- hammer. It is only in extreme positions of the hammer piston, when hydraulic shocks occur that the piston
4 with the spring 5 acts as a compensator to damp hydraulic shocks. The damped energy of
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piston-hammer 3, which transmits it to the anvil 6 at the same time as the energy of the hydraulic shocks and the excess pressure of the liquid transmitted by the bottom of the chamber 22 arrive there.
The machine shown in Figure 3 has no advantages in efficiency or other factors over the machine shown in Figure 1. It is not advantageous.
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In this case, the area below the hammer piston 3 is a little larger than its area above the hammer piston, while the pressure force of the liquid, which acts on the hammer piston 3 at the moment of
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creates the resistance of the spring adjusted as shown in Figure 1.
It is therefore advantageous then to install the piston 4 without the spring 5 pushing it towards the rear part of the body 2 and to leave a space allowing its free recoil exceeding the length of the stroke of the piston-hammer 3, that is, that is, as shown in Figure 3.
The operating principle of the hydraulic percussion machine shown in Figure 4 is similar to that of the machine shown in Figures 1 and 3, with the only difference that the hammer piston 3 hits, on an object to be destroyed, directly by its front face, while the spring 5, provided in the version of the machine shown in Figures 1 and 3, is replaced, in the version shown in drawing 4, by compressed air, forced automatically by the piston-hammer 3 in its empty stroke in the receiving cavity 37 above the piston-hammer of the body 2, which does not communicate with liquid.