CH615856A5

CH615856A5 -

Info

Publication number: CH615856A5
Application number: CH975077A
Authority: CH
Inventors: Roger Montabert
Original assignee: Roger Montabert
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1980-02-29
Also published as: FI61821B; SE7709524L; FI61821C; DE2737427B2; NO142286C; ATA606177A; FR2369908A1; AT368428B; GB1537793A; DE2737427A1; DE2737427C3; JPS5646958B2; NO142286B; ES461657A1; AU3041177A; FI772239A; ZA774539B; IT1081646B; BR7704877A; AU518323B2

Description

La présente invention a pour objet un appareil à percussions hydraulique, fonctionnant avec un fluide liquide sous pression et chargé de fournir une succession de percussions sur un outil, dans lequel le choc sur l'outil est provoqué par une masse frappante mobile constituant un piston et se déplaçant dans un cylindre qui, comportant des lumières reliées par des canaux, sert en outre au coulissement d'un distributeur mettant la chambre située au-dessus du piston en communication alternative avec un circuit haute pression, pour assurer une descente rapide du piston, et avec un circuit basse pression, pour permettre la course de retour de ce piston. L'invention concerne plus particulièrement l'agencement des pièces, piston et distributeur, montées coulissantes à l'intérieur du cylindre.

Dans un appareil connu de ce type, décrit par le brevet français N° 1431835, la pièce tubulaire à fonction de distributeur, montée coulissante au-dessus du piston et animée d'un mouvement rectiligne alternatif dont la cadence détermine celle de l'appareil, exige pour son fonctionnement de présenter une collerette de plus grand diamètre que le corps principal du distributeur. La collerette sert, à un moment donné du cycle, par effet de piston différentiel, à commander la descente du distributeur. Dans cette forme de réalisation, la vitesse de descente du distributeur est limitée par freinage hydrodynamique, du fait que la chambre reliée à la basse pression doit se vider en un temps très court. La collerette, indispensable au fonctionnement, limite la vitesse de descente et produit de ce fait une coupure non franche du flux servant à la course active du piston. De plus, la course de descente du distributeur est nécessairement limitée par la présence de cette collerette. Par ailleurs, la présence d'une collerette nécessite, pour le cylindre et le distributeur, un usinage de grande précision, avec deux parties coaxiales de diamètres distincts, ce qui présente une certaine difficulté technologique.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une nouvelle forme de réalisation, dans laquelle le fait de n'avoir qu'un seul diamètre permet, non seulement de simplifier l'usinage, mais autorise aussi un déplacement de grande ampleur du distributeur, éventuellement sur la totalité de l'espace lajssé libre par la descente du piston, dont les avantages apparaîtront plus loin, et rend en outre le distributeur insensible aux à-coups de pression, toutes les forces hydrauliques exercées sur le distributeur lui-même n'ayant aucune action sur sa course.

A cet effet, l'invention a pour objet un appareil à percussions hydraulique du type indiqué en introduction, dans lequel le piston présente, dans sa partie supérieure, un alésage dont le fond constitue une chambre à vide, dans lequel est monté coulissant un piston plongeur dont la partie extérieure présente une collerette et possède un prolongement extérieur introduit dans un alésage du corps de l'appareil débouchant dans le circuit haute pression, tandis que le distributeur, présentant un seul diamètre extérieur de coulissement, comporte une partie annulaire centrale forée de trous sur sa périphérie, traversée par le piston plongeur précité et située au-dessous de la collerette de ce piston plongeur.

Le mouvement vers le bas du distributeur, dont la fonction est alors de mettre la chambre située au-dessus du piston en communication avec la haute, puis la basse pression, est ainsi obtenu non plus par la force hydraulique résultant d'un effet différentiel, mais par la poussée exercée au moyen du piston plongeur, dont la collerette vient s'appuyer sur la partie annulaire centrale correspondante du distributeur. Les trous forés à la périphérie de cette partie annulaire mettent en communication directe et permanente les deux côtés du distributeur. La collerette du distributeur devient donc inutile et un autre avantage important de l'invention, au-delà de la simplification de l'usinage, réside dans la possibilité d'assurer une coupure plus totale de l'arrivée du fluide sous haute pression, la course de descente du distributeur n'étant plus limitée par une collerette qui, même si elle est prévue assez distante de sa butée, provoque un freinage hydrodynamique du distributeur.

Par ailleurs, l'agencement selon la présente invention permet d'obtenir, sans adjonction d'aucun organe, une fonction supplémentaire très importante dans certaines applications, à savoir l'arrêt instantané et automatique du fonctionnement de l'appareil lorsque l'outil sur lequel la masse frappante porte ses coups vient à s'effacer, par exemple dans l'application au cassage de blocs de rochers. A cet effet, la hauteur du distributeur est simplement prévue telle que, lorsque l'outil vient à s'effacer, ledit distributeur, entraîné vers le bas par la collerette du piston plongeur, poursuit alors son mouvement de descente en même temps que le piston, jusqu'à ce qu'il remette en communication la chambre située au-dessus du piston avec le circuit haute pression, en découvrant les lumières par lesquelles débouchent les canaux d'alimentation haute pression. Ainsi, le circuit haute pression et le circuit basse pression sont mis en communication directe à travers la chambra située au-dessus du piston, et la circulation du fluide n'engendre plus aucun mouvement, le piston et le distributeur restant dans leur position inférieure, cela sans avoir aucun organe ou canal supplémentaire, par un simple choix judicieux de la hauteur du distributeur et des cotes de fonctionnement, c'est-à-dire essentiellement les positions des lumières par lesquelles débouchent les canaux haute pression et basse pression.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de cet appareil à percussions hydraulique:

les fig. 1 à 9 sont des vues en coupe longitudinale d'une première forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, au cours des différentes phases de son cycle normal de fonctionnement;

les fig. 10 à 13 sont des vues en coupe longitudinale d'une variante de l'appareil selon l'invention, illustrant sa fonction s

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supplémentaire d'arrêt instantané et automatique en cas d'effacement brusque de l'outil;

la fig. 14 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention.

Sur la fig. 1, 1 désigne le corps de l'appareil dans lequel est alésé un cylindre 2, à l'intérieur duquel sont montés coulissants un piston frappeur 3 et une pièce tabulaire 4 à fonction de distributeur. Du côté du piston 3 opposé au distributeur 4 se trouve l'outil 5, représenté seulement partiellement.

Le cylindre 2 est constitué de deux alésages de diamètres distincts mais voisins, le distributeur 4 étant monté coulissant dans la partie de plus grand diamètre. Le piston 3 présente également deux parties de diamètres distincts correspondant aux deux diamètres des alésages constituant le cylindre 2 ; la partie de plus grand diamètre du piston 3 comporte une gorge annulaire 6.

L'appareil comporte une arrivée de fluide hydraulique sous haute pression 7, reliée à l'intérieur du cylindre 2 par des canaux 8 et 9. L'arrivée haute pression 7 est en outre reliée à un accumulateur 10 à membrane 11. L'évacuation du fluide à basse pression s'effectue par des canaux 12 et 13 partant du cylindre 2, ces canaux se réunissant pour former un départ basse pression 14.

Le piston 3 présente, dans sa partie de plus grand diamètre, un alésage foré suivant son axe, dans lequel est monté coulissant un piston plongeur 15, le fond de cet alésage constituant une chambre à vide 16. La partie du piston plongeur 15 située hors de l'alésage présente une collerette 17 et possède un prolongement 18, introduit dans un alésage 19 du corps 1 qui débouche dans le circuit haute pression.

Le distributeur 4 comporte une partie annulaire centrale 20 traversée par le piston plongeur 15 et située au-dessous de la collerette 17 de ce dernier. Cette partie annulaire est forée de trous 21 sur sa périphérie, qui mettent en communication directe et permanente les deux côtés du distributeur 4.

De l'extrémité supérieure du cylindre 2 part au moins un canal 22 débouchant dans le même cylindre 2, par des lumières situées sensiblement à la hauteur de la partie inférieure du distributeur 4. Entre la chambre 23, située au-dessus du piston 3, et le circuit haute pression est enfin placé un dispositif 24 constituant un moyen de déclenchement, qui sera précisé plus loin.

Un cycle complet de l'appareil à partir de la position de repos, montrée à la fig. 1, se décompose comme suit:

Le fluide hydraulique sous haute pression arrivant en 7 remplit l'accumulateur 10 dont la membrane 11 est repoussée vers le haut. La pression augmente ainsi dans les canaux haute pression 8 et 9 et dans la chambre annulaire 25, délimitée par la paroi du cylindre 2 et le piston 3, dans laquelle débouche le canal 9. Le fluide contenu dans la chambre 25 repousse vers le haut le piston 3 et le distributeur 4, dont la partie annulaire centrale 20 entraîne vers le haut le piston plongeur 15, par sa collerette 17. Le fluide contenu dans la chambre 23, située dans la partie supérieure du cylindre 2, est évacué vers le départ basse pression 14 à travers le canal 12.

Cette phase se poursuit jusqu'à ce que l'arête supérieure a du distributeur 4 croise le point le plus haut b de la lumière de départ du canal 12. Après ce croisement, correspondant à la position de la fig. 2, le fluide contenu dans la chambre 23 est évacué par le canal 22, la gorge annulaire 6 du piston 3 et le canal 13, jusqu'au départ basse pression 14.

Le mouvement ascendant se poursuit jusqu'à la position montrée à la fig. 3, dans laquelle la face supérieure du distributeur 4 entre en contact avec une arête annulaire 27 du corps 1, située dans la partie supérieure du cylindre 2. A ce stade, l'appareil peut être considéré comme armé pour le déclenchement du coup ; la pression régnant alors sera appelée pression minimale d'armement. Cependant, le déclenchement du coup n'est pas immédiat et la pression continue de monter dans le circuit haute pression, l'accumulateur 10 se chargeant.

Le déclenchement effectif du coup sera provoqué par une augmentation de pression dans la chambre 23, telle que la résultante des forces appliquées au piston 3 change de sens. Cette augmentation de pression peut être obtenue par différents moyens de déclenchement représentés symboliquement en 24, tels que :

— une alimentation permanente calibrée en fluide haute pression, maintenant dans la chambre 23 une pression intermédiaire entre la haute pression et la basse pression, et dont la valeur s'élève avec le rétrécissement de la fuite entre la face supérieure du distributeur 4 et l'arête 27 du corps 1 ;

— une fuite résultant de jeux augmentés entre la partie 18 et la paroi de l'alésage 19, ce moyen ayant l'avantage de ne nécessiter l'adjonction d'aucun élément;

— une soupape tarée à une pression supérieure à la pression minimale d'armement;

— un clapet commandé par une action extérieure quelconque.

Par construction, le changement de sens de la résultante des forces n'intéressse, dans un premier temps, que le piston 3. Le fluide hydraulique arrivant par le canal 8, débouchant dans le cylindre 2 au-dessous du distributeur 4, provoque un mouvement accéléré du piston 3 vers le bas, comme le montre la fig. 4, l'accumulateur 10 fournissant le débit de fluide sous haute pression nécessaire à ce déplacement rapide. Le distributeur 4 reste maintenu en contact avec l'arête 27 du corps 1, la résultante des forces hydrauliques s'exerçant sur ses différentes faces étant dirigée vers le haut et de valeur supérieure à la somme des forces tendant à faire descendre le distributeur 4: poussée du fluide sous haute pression s'exerçant sur la collerette 17 et sur le prolongement 18 du piston plongeur 15, et aspiration de la chambre à vide 16.

Au cours de la descente du piston 3, l'arête supérieure c de sa gorge annulaire 6 croise, comme le montre la fig. 5, le point le plus bas d des lumières par lesquelles le canal 22 débouche dans le cylindre 2; la chambre annulaire 28 située au-dessus du distributeur 4, à l'extérieur de l'arête 27, se trouve alors isolée du circuit basse pression.

Le piston 3 continuant sa course de descente, son arête supérieure e croise, comme le montre la fig. 6, le point le plus haut f des lumières par lesquelles le canal 22 débouche dans le cylindre 2; la chambre annulaire 28 est ainsi mise en communication avec le fluide sous haute pression par le canal 22. Ainsi les forces hydrauliques s'exerçant sur les différentes faces du distributeur 4 s'équilibrent, et la résultante des forces s'exerçant sur l'ensemble distributeur plongeur change de sens, les forces prépondérantes devenant la poussée du fluide haute pression sur la collerette 17 et le prolongement 18 du piston plongeur 15, et l'aspiration de la chambre à vide 16. Le distributeur 4 prend à son tour un mouvement vers le bas.

Lorsque, comme le montre la fig. 7, l'arête inférieure g du distributeur 4 croise le point le plus bas h de la lumière par laquelle le canal 8 débouche dans le cylindre 2, l'admission de fluide sous haute pression dans la chambre 23 est interrompue et le piston 3 poursuit sa course par inertie jusqu'à ce qu'il vienne frapper l'outil 5.

Le distributeur 4 poursuivant aussi sa course, son arête supérieure a croise le point le plus haut b de la lumière de départ du canal 12, comme le montre la fig. 8. La chambre 23 est alors remise en communication avec le circuit basse pression par le canal 12. Le piston 3 remonte après avoir frappé l'outil, sous la poussée du fluide contenu dans la chambre 25.

Le mouvement continuant, comme le montre la fig. 9, l'arête supérieure e du piston 3 rejoint l'arête inférieure g du distributeur 4 et entraîne ce dernier vers le haut. Le cycle est terminé et un nouveau cycle identique au précédent commence.

Dans la variante de réalisation représentée aux fig. 10 à 13, la hauteur du distributeur 4 est réduite, ce qui ne modifie pas le fonctionnement normal conforme au cycle précédemment décrit, et permet d'obtenir une fonction supplémentaire qui est l'arrêt

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instantané et automatique du fonctionnement lorsque l'outil 5 vient à s'effacer.

La position de la fig. 10 correspond à celle de la fig. 7, donc à l'instant où le piston 3 devrait frapper l'outil 5, le piston 3, ne rencontrant pas l'outil 5 qui devrait arrêter sa course, poursuit celle-ci vers le bas, comme le montre la fig. 11.

Le distributeur 4, que rien ne vient arrêter, est entraîné vers le bas par le piston plongeur 15. En poursuivant sa course, le distributeur 4 démasque de nouveau la lumière par laquelle débouche le canal haute pression 8, grâce à sa hauteur réduite, à partir de la position représentée à la fig. 12, dans laquelle l'arête supérieure a du distributeur croise le point le plus haut i de ladite lumière. Le canal 8 est ainsi mis en communication avec le circuit basse pression. L'accumulateur 10 se décharge entièrement, le piston 3 et le distributeur 4 continuant de descendre comme le montre la fig. 13, et le fonctionnement de l'appareil cesse, la circulation du fluide se faisant librement à travers le canal 8, la chambre 23 et le canal 12, sans engendrer aucun mouvement.

Pour réamorcer le fonctionnement, il suffit d'exercer un appui vers le haut sur l'outil 5, lequel repoussera le piston 3 et le distributeur 4 jusqu'à ce que l'arrivée d'huile par le canal 8 soit de nouveau interrompue par le passage du distributeur 4. La pression s'élève alors dans l'accumulateur 10 et le fonctionnement normal de l'appareil reprend.

La forme de réalisation représentée à la fig. 14 reste basée sur s le même principe de réalisation et de fonctionnement, et se . distingue des exemples précédents par le fait que le piston est dissocé en deux parties, l'une de grand diamètre 3a constituant la masse frappante proprement dite, et l'autre 3b de diamètre plus faible, égal à celui du distributeur 4, qui est la partie venant io s'appliquer contre le distributeur et présentant un alésage traversé par le piston plongeur 15. Le diamètre de la masse frappante 3a peut ainsi être considérablement plus grand que celui du distributeur 4. Les deux parties 3a et 3b sont appliquées en permanence l'une contre l'autre et le fonctionnement de l'appareil reste en tous 15 points identiques à celui décrit plus haut.

L'appareil selon l'invention est notamment destiné à fournir une succession de percussions sur un outil tel que broche, pic, fleuret ou autre, en vue d'obtenir la désagrégation d'un matériau tel que béton, rocher ou tous autres minéraux, ou de réaliser des travaux nécessitant des chocs : rivetage, martelage, pilonnage, battage de palplanches, etc.

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4 feuilles dessins

Claims

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1. Appareil à percussions hydraulique dans lequel le choc sur l'outil est provoqué par une masse frappante mobile constituant un piston et se déplaçant dans un cylindre qui, comportant des lumières reliées par des canaux, sert en outre au coulissement d'un distributer mettant la chambre située au-dessus du piston en communication alternative avec un circuit haute pression, pour assurer une descente rapide du piston, et avec un circuit basse pression, pour permettre la course de retour de ce piston, caractérisé en ce que le piston présente, dans sa partie supérieure, un alésage dont le fond constitue une chambre à vide, dans lequel est monté coulissant un piston plongeur dont la partie extérieure présente une collerette et possède un prolongement extérieur introduit dans un alésage du corps de l'appareil débouchant dans le circuit haute pression, tandis que le distributeur, présentant un seul diamètre extérieur de coulissement, comporte une partie annulaire centrale forée de trous sur sa périphérie, traversée par le piston plongeur précité et située au-dessous de la collerette de ce piston plongeur.

2. Appareil à percussions hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur du distributeur est prévue telle que, lorsque l'outil vient à s'effacer, ledit distributeur, entraîné vers le bas par la collerette du piston plongeur, poursuit alors son mouvement de descente en même temps que le piston, jusqu'à ce qu'il remette en communication la chambre située au-dessus du piston avec le circuit haute pression.

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REVENDICATIONS

3. Appareil à percussions hydraulique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston est dissocié en deux parties, l'une de grand diamètre, constituant la masse frappante, et l'autre de diamètre plus faible, égal à celui du distributeur, présentant l'alésage dans lequel est monté le piston plongeur.