Marteau pneumatique de battage La présente invention concerne un marteau pneumatique de battage, notamment pour en foncer des palplanches, pieux, pilots, etc.
L'invention a pour but d'établir un mar teau pneumatique qui permet de développer une puissance de frappe importante, malgré l'emploi d'une masse frappante de poids rela tivement faible. A cet effet, le marteau pneumatique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une masse frappante à mouvement alternatif guidée dans un boîtier communiquant avec l'atmosphère et dont la base forme enclume, un cylindre à air solidaire de l'un de ces élé ments et coopérant avec un piston solidaire de l'autre de ces éléments, des moyens pour sou lever la masse frappante, en comprimant l'air contenu dans ledit cylindre, et libérer cette masse après une course de montée déterminée,
de façon à provoquer le mouvement de frappe de ladite masse sous l'action combinée de son propre poids et de la détente de l'air comprimé dans ledit cylindre et des moyens pour pro duire dans ce cylindre, au début du mouve ment de levée de la masse frappante, une pression initiale déterminée de l'air, plus grande que la pression atmosphérique. Grâce à cette pression initiale, il subsiste dans le cylindre à air, après la détente de l'air comprimé, une pression résiduelle qui maintient la masse frappante sur l'objet frappé, avec un effort statique qui assure l'obtention d'un choc appuyé , c'est-à-dire que cet effort statique s'oppose au rebondissement de la masse frap pante et la maintient en position après chaque chute, jusqu'au moment du mouvement de levée suivant.
Ce choc appuyé est très utile pour assurer une transmission particulièrement efficace de la force vive de la masse frappante à la pièce frappée.
Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé rence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels divers détails constructifs non indis pensables à la compréhension de l'invention ont été omis. Dans ces dessins La fig. 1 est une coupé longitudinale d'un marteau pneumatique, suivant la ligne brisée 1-1 de la fig. 5, lorsque la masse frappante se trouve au bas de sa course, au moment du départ de sa course de montée. La fig. 2 est une vue similaire peu avant la fin de la course de montée de la masse, au commencement du dégagement de l'enclique tage.
La fi-. 3 est une vue similaire, enclique tage dégagé, à la fin de la course de montée de la masse. La fig. 4 est une vue partielle similaire, peu avant la fin de la course de descente du piston hydraulique, au commencement de l'en gagement de l'encliquetage. La fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la fig. 3. La fig. 6 est une demi-coupe d'une variante d'exécution, la masse frappante approchant de la fin de sa course de montée.
La fig. 7 est une vue d'ensemble, partiel lement en coupe, du marteau avec dispositif de commande du distributeur, dudit distributeur hydraulique, de la conduite articulée et de la pompe alimentant le marteau en liquide sous pression ; et la fig. 8 montre un dispositif mécanique de relevage de la masse frappante. Comme montré plus spécialement dans les fig. 1 à 5, le marteau comporte un boîtier 1, de section carrée dans l'exemple illustré, muni d'un couvercle 2 et d'un fond 3, formant en clume, ces trois éléments étant réunis entre eux par quatre tirants 4 qui s'étendent entre le couvercle 2 et le fond 3, dans les angles du boîtier 1.
Pour la clarté du dessin, la partie supérieure de ces tirants n'a pas été montrée, sauf celle du tirant de droite dans la fig. 1. Des griffes 5 font saillie sous le fond 3 et ser vent, par exemple, à centrer le marteau sur la tête d'un pieu. La masse frappante, de forme extérieure cylindrique, comprend une partie inférieure tronconique 6 et une partie supérieure cylin drique 7, ces deux parties étant rendues soli daires l'une de l'autre par exemple par un assemblage à joint encastré 8 et des vis (non montrées) à tête noyée dans la base 6.
La masse 6, 7 est guidée par huit douilles exté rieures de guidage 9 qui embrassent les tirants 4 et dont quatre sont disposés à la partie supé rieure et quatre à la partie inférieure de ladite masse. Celle-ci présente un creux cylindrique central 10, qui embrasse un piston 11 formé par l'extrémité élargie d'un cylindre 12, dont l'ensemble est fixé au couvercle 2 par des ti rants 13.
Douze orifices radiaux 14 sont percés dans la partie inférieure de la paroi du cylindre 10. Onze de ces orifices débouchent dans des cavi tés cylindriques fermées 15, ménagées dans l'épaisseur du corps 7 et servant d'espace mort. Le douzième orifice 14 débouche dans un conduit communiquant avec un cylindre 17 creusé dans le corps 7, parallèlement au cylin dre 10. Un clapet de retenue 18, s'ouvrant vers le cylindre 10, est placé dans le conduit 16, lequel peut communiquer avec l'atmo sphère par une soupape de sûreté 19, chargée par un ressort de tension réglable. Le détail de cette soupape n'a pas été montré dans les fig. 2 à 4.
Elle comprend une bille soumise à l'action d'un ressort de pression disposé dans un godet vissé dans un logement fixe, de sorte qu'il suffira de visser ou dévisser le godet pour régler la tension du ressort. Pour faciliter cette opération de réglage, une fenêtre peut être ménagée dans le boîtier 1 en regard dudit godet lorsque la masse frappante se trouve dans la position montrée en fig. 1.
Un piston 20, montré moitié en coupe, moitié en vue extérieure, et muni d'une garni ture de joints, s'engage dans le cylindre 17 et est fixé au couvercle 2 au moyen d'une tige 21. Un clapet de retenue 22, s'ouvrant vers le cylindre 17, est prévu dans le piston 20.
Un piston 23, muni d'une garniture de joints et solidaire d'une tige 24, s'engage dans le cylindre 12 dont le fond supérieur est rac cordé à un distributeur 53 (fig. 7) par une tuyauterie 55. La tige 24 est guidée dans l'ou verture centrale formée dans le piston 11 et munie d'une garniture de joints, cette ouver ture présentant un diamètre plus petit que l'alésage du cylindre 12. Quatre forages radiaux 26 sont prévus dans le corps du piston 11 et sont raccordés à des tuyaux 27 reliés au distri- buteur 53 (fig. 7). A son autre extrémité, la tige 24 porte un pied cylindrique 28 pouvant s'engager dans une cavité 29 de forme corres pondante, ménagée dans la face supérieure de la base 6 de la masse frappante.
Ce pied 28 porte un dispositif d'accrochage de la masse 6, 7 à la tige 24, lequel dispositif comporte deux doigts 30 montés à coulissement dans des loge ments horizontaux diamétralement opposés, formés dans le pied 28. Les extrémités des doigts 30 sont taillées en forme de bec à face supérieure horizontale et face inférieure incli née, dont l'inclinaison correspond à celle d'un évasement prévu au bord supérieur de la cavité 29. Deux ressorts de compression refoulent les doigts vers l'extérieur, la position en saillie de ces derniers étant limitée par des butées 31. Une mortaise 32 avec plan incliné est pratiquée dans chacun des doigts.
Deux poussoirs 33, faisant saillie sur la face supérieure du pied 28, sont montés à coulissement dans des logements verticaux formés dans ledit pied et axés sur les mortaises 32, ces poussoirs se terminant par un biseau coïncidant avec le plan incliné de la mortaise correspondante. Des ressorts de rappel 34 maintiennent normalement les pous soirs 33 dans la position de la fig. 1. A cet effet, ces poussoirs peuvent présenter par exem ple une rainure sur une partie de leur hauteur, dans laquelle s'engage la pointe d'une vis pla cée horizontalement dans l'organe 28. Une cavité 35 est formée dans la paroi latérale de la cavité 29 pour servir d'accrochage aux doigts 30 lorsque le pied 28 est engagé dans cette cavité 29.
Des trous 36 sont prévus dans le boîtier 1, de façon à faire régner la pression atmosphé rique dans le boîtier, tout autour de la masse frappante 6, 7, et au-dessus du piston 20.
Un oeillet 37 fixé au couvercle 2 permet la manoeuvre aisée de l'appareil.
Le marteau pneumatique décrit fonctionne comme suit Au démarrage, tous les organes se trou vant dans la position montrée dans la fig. 1, la masse frappante 6, 7 est accrochée nu pied 28 solidaire de la tige 24 du piston 23, par les doigts 30 engagés dans la cavité 35. Le piston 20 de la pompe à air occupe la position fin de course haut.
De l'huile sous pression, fournie par une pompe auxiliaire 50, fig. 7, arrive par la tuyau terie 27 et les forages 26 dans le cylindre 12, sous le- piston 23, qu'elle fait monter en entraî nant la masse 6, 7. Au début de la première course de montée, l'air contenu dans le cylindre 17 de la pompe et dans le cylindre à air 10 avec ses espaces morts 15, se trouve à la pres sion atmosphérique. Le clapet de retenue 22 se ferme pendant la montée et l'air se comprime dans les espaces 10, 15, 17.
Les espaces morts respectifs de la pompe et du cylindre à air 10 étant proportionnés de telle façon que le taux de compression dans la pompe soit beaucoup plus grand que dans le cylindre à air ; la pres sion croît plus vite dans le cylindre 17 et ouvre le clapet de retenue 18 ; de l'air est ainsi re foulé du cylindre 17 dans le cylindre 10, par le conduit 16 et l'ouverture 14 correspondante.
Vers la fin de la course de montée (fig. 2), les poussoirs 33 rencontrent la face inférieure du piston 11, s'enfoncent dans le pied 28 de la tige 24, et leurs biseaux d'extrémité, coopé rant avec les plans inclinés des mortaises 32, font rentrer les doigts 30 dans leurs logements. Cet effacement des doigts 30 libère la masse frappante 6, 7 qui est lancée vers le bas, sur l'enclume 3, sous l'action combinée de son poids propre et de la détente de l'air comprimé dans le cylindre 10 et les espaces morts 15.
Le clapet de retenue 18 se ferme dès la fin de la compression. L'air du cylindre 10 et des espaces morts 15 se détend pendant toute la durée de la descente de la masse frappante.
Dans le cylindre 17 de la pompe, il y a d'abord détente de l'air y restant. Le clapet 22 s'ouvre et laisse entrer de l'air extérieur, de sorte qu'à la fin de la course de descente de la masse frappante, le cylindre 17 est de nou veau rempli d'air à la pression atmosphérique.
Après le décrochage de la masse tombante, lorsque le piston 23 est arrivé à fond de course haut, le distributeur coupe l'arrivée du liquide sous le piston 23 et envoie du liquide sous pression sur la face supérieure dudit piston par la tuyauterie 55 (fig. 7). Le piston 23 descend sous l'action de la pression de l'huile et du poids de l'équipage mobile 23, 24, 28 et refoule l'huile par la tuyauterie 27. Au début de cette course de descente, les ressorts 34 ramènent les poussoirs 33 dans leur position initiale et libèrent les doigts 30 qui sont re poussés vers l'extérieur par leurs ressorts.
Vers la fin de la course, les doigts rencontrent le bord incliné de l'évidement 29, comme montré en fig. 4, et sont ensuite enfoncés dans leurs logements jusqu'à ce qu'ils se trouvent en regard de la cavité 35, dans laquelle ils s'en gagent sous l'action de leurs ressorts, de sorte que la masse 6, 7 est de nouveau accrochée au piston 23 et que l'ensemble se retrouvera dans la position montrée en fig. 1, prête pour une nouvelle montée de la masse frappante, la pression d'huile ayant entretemps été réta blie dans la tuyauterie 27.
La pression initiale dans le cylindre à air 10 est toutefois déjà plus grande que la pres sion atmosphérique, à cause de la quantité supplémentaire d'air qui y a été introduite par la pompe 17, 20, de sorte que la pression finale de compression sera augmentée en conséquence. A chaque cycle, la pression ini tiale et la pression finale de compression dans le cylindre 10 et les espaces morts 15 seront augmentées, jusqu'à ce que la pression finale y ait atteint la valeur déterminée par le réglage de la soupape de sécurité. A cet effet, le rap port de compression de la pompe 17, 20 doit être plus grand que celui réalisé dans le cy lindre 10.
Cette pression de marche normale est at teinte après un nombre de cycles qui est fonction de la valeur de cette pression et, à partir de ce moment, la pompe ne sert plus qu'à compenser les fuites afin de maintenir la pression de marche à la valeur voulue. Le surplus d'air refoulé par la pompe sera évacué par la soupape 19. La pression résiduelle dans le cylindre 10 après chaque détente exerce un effort statique sur la masse 6, 7 et maintient cette dernière appuyée contre le fond 3. Cette pression peut être déterminée à volonté ' et elle peut être modifiée selon les nécessités, par le réglage de la soupape 19.
Il va de soi qu'on pourrait utiliser un jeu de soupapes 19 inter changeables et munies chacune d'un ressort de force différente, mais l'emploi d'une soupape à pression réglable est plus simple que le rem placement de la soupape.
On constatera que l'appareil ne requiert pas l'emploi de vapeur ou d'air comprimé à fournir par un générateur séparé. On évite ainsi tout risque de perturbations du fonction nement qui se produisent fréquemment dans les appareils à air comprimé, par suite des petites fuites pratiquement inévitables. Le sys tème hydraulique décrit pour effectuer la levée de la masse frappante pourrait être remplacé par un dispositif d'entraînement approprié quelconque, par exemple un dispositif électrique ou un dispositif mécanique, dont un exemple de réalisation sera décrit ci-après avec référence à la fig. 8.
La fig. 6 montre un autre dispositif d'ac crochage de la masse frappante. Dans ce cas, le pied 38 de la tige 24 comporte deux loge ments diamétralement opposés, dans lesquels sont agencés deux crochets 39 pouvant osciller, par l'intermédiaire de roulements, sur deux axes 40 fixés dans le pied 38 et traversant les logements formés dans celui-ci. Deux res sorts de traction 41, situés de part et d'autre de la tige 24, sont attachés à des extensions 42 des crochets, au-dessus des axes 40. Ces res sorts ont donc tendance à refouler les becs inférieurs des crochets 39 vers l'extérieur. Dans sa face supérieure, la masse 6 pré sente une cavité centrale dans laquelle s'éten dent deux axes 43 montés sur roulements dans ladite masse.
Deux pièces 44, formant chacune un plan incliné 45 au-dessus d'un axe 43, sont fixées à la masse 6, à l'aide de vis (non mon trées).
A la partie inférieure du piston 11 sont fixés un guide central 46 et deux guides laté raux (non montrés), pour chacune des deux butées 47 qui sont prévues pour coopérer avec des talons 48 prévus sur les crochets 39 et sont montées avec des amortisseurs de chocs constitués, par exemple, par une série de ron delles élastiques 49. La fig. 6 montre la masse 6, 7 accrochée à la tige 24, au moment où le décrochage va se faire à proximité de la fin de la course mon tante. Les talons 48 des crochets 39 arrivent en contact avec les butées 47 et font osciller les crochets sur les axes 40 pendant que la tige 24 poursuit son mouvement de montée. Les becs des crochets roulent sur les axes 43, s'échappent de ceux-ci en libérant la masse 6, 7 et reprennent la position illustrée, sous l'ac tion des ressorts 41.
Après la chute de la masse frappante, la tige 24 redescend et les becs des crochets ren contrent les plans inclinés 45, se déplacent vers l'intérieur contre l'action des ressorts 41, glissent ensuite sur les axes 43 et s'accrochent finalement sous ceux-ci. De cette façon, la masse 6, 7 devient de nouveau solidaire de la tige 24 et suivra celle-ci pendant son mou vement de montée. La fig. 7 montre un dispositif de com mande hydraulique pour produire le mouve ment de va-et-vient de la tige 24, dont la tête 28 est munie d'un dispositif quelconque d'ac crochage de la masse 6, 7. Le liquide sous pression est fourni par une pompe 50 action née par un moteur électrique ou autre (non montré).
Le groupe motopompe est monté sur un châssis indépendant ou sur la plate-forme de la machine à laquelle le marteau est sus pendu. La pompe est reliée au marteau au moyen d'une double canalisation à articulation 51, 52, qui est nécessitée par le déplacement du marteau au fur et à mesure de l'enfonce ment du pieu, palplanche où analogue.
Ces canalisations, respectivement d'aspiration et de refoulement de la pompe, sont raccordées au distributeur 53 situé dans un logement sur montant le couvercle 2 et relié par une tuyau terie 27 à la partie inférieure du cylindre 12 et par une tuyauterie 55 à la partie supérieure de celui-ci. Le distributeur est commandé par un poussoir 56 coulissant dans un fourreau 57 et portant, à sa partie inférieure, une butée double 58, 59 disposée dans un creux central 60 de la tige 24.
Lorsque le liquide sous pression est amené par 27 sous le piston 23, celui-ci monte jus qu'à ce que le fond du creux 60 rencontre la butée 59 et déplace le poussoir 56 qui com mande le distributeur 53 pour couper l'ali mentation par 27 et amener le liquide sous pression par la tuyauterie 5.5 au-dessus du pis ton 23, le liquide se trouvant sous celui-ci s'échappant par 27. Vers la fin de la descente du piston, la paroi supérieure du creux 60 rencontre la butée 58 et entraîne le poussoir 56 pour inverser le distributeur qui envoie de nouveau du liquide sous pression sous le piston pour produire une nouvelle montée de la tige 24. Comme montré en fig. 8, cette tige peut aussi être commandée mécaniquement.
La tige 24 est munie d'une tête 61 munie de patins coulissant dans un guide 62 fixé au couvercle 2 du marteau pneumatique. Cette tête est réunie à une bielle 63 traversant librement ce cou vercle et entraînée en mouvement de va-et-vient par un mécanisme logé dans un boîtier fixé sur le couvercle 2. Dans l'exemple illustré, ce mécanisme comprend un moteur électrique 64, qui entraîne, par l'intermédiaire d'un jeu de pignons coniques 65 et d'un réducteur de vi tesse 66, un arbre coudé 67 au maneton duquel est attaché l'extrémité de la bielle 63.