EP0071546B1 - Perfectionnement au système d'étanchéité entre le milieu hydraulique et le milieu extérieur d'un appareil à percussions - Google Patents
Perfectionnement au système d'étanchéité entre le milieu hydraulique et le milieu extérieur d'un appareil à percussions Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a percussion device driven by an incompressible fluid under pressure, such as a hydraulic fluid.
- This device has the general structure shown in FIG. 1 of the attached schematic drawing. It comprises a striking striking mass (2) in the form of a piston providing a succession of percussions on a tool (3).
- the displacement of the piston (2) is obtained by placing in communication a chamber (4) located above the piston, alternately with a high pressure circuit and with a low pressure circuit.
- An annular chamber (5) of small surface and antagonistic to the chamber (4) is maintained either constantly or alternatively in relation to the high pressure circuit, so that the result of the hydraulic forces is exerted alternately in one direction and in the other.
- the chamber (5) formed in the cylinder (1) of the body of the device is generally separated from the external environment by a cylindrical surface (6) serving to guide the piston (2), then by a chamber (7) serving to collect the inevitable leaks of hydraulic fluid passing through the play existing between the piston (2) and the bearing (6), a sealing system (8) being provided beyond the chamber (7), comprising one or more seals d sealing.
- the hydraulic fluid recovery chamber (7) is usually connected to the device's drainage circuit (9) which is itself connected either to the device's low pressure circuit (10) or to a circuit. exterior (12) independent of drainage.
- the annular clearance existing between the cylindrical seat (6) and the piston (2) is constantly filled with fluid coming from the chamber (5), the pressure of the fluid varying progressively from the high pressure near the chamber (5), to the pressure of the drainage circuit near the chamber (7).
- the object of the invention is to significantly reduce or even eliminate the pressure waves in the chamber (7) and in the drainage circuit.
- the hydraulic fluid recovery chamber is associated with a buffer chamber delimited at least partially by a deformable wall and containing a fluid compressible under low pressure.
- This buffer chamber is capable, upon impact of the piston, of rapidly deforming under the effect of pressure and, as a result, of releasing a certain volume for the fluid repelled by the piston upon impact, avoiding thus a significant increase in the pressure of the hydraulic fluid in the recovery chamber thereof.
- the fluid flows slowly through the drainage circuit, pushed back by the deformable wall of the buffer chamber which returns to its initial shape.
- the buffer chamber is arranged inside the hydraulic fluid recovery chamber.
- the buffer chamber is housed in a cavity which, formed in the body of the device, communicates with the hydraulic fluid recovery chamber by at least one wide section channel.
- the buffer chamber is housed outside the body of the device and communicates with the hydraulic fluid recovery chamber by at least one wide section channel.
- the buffer chamber can either be arranged laterally or be annular.
- the buffer chamber is either sealed and filled with a gas under low pressure, or filled with air, and brought to atmospheric pressure by communication with the outside.
- an element (13) in which are fixed the two edges of a membrane (14) delimiting with the element (13) an annular chamber (15) .
- Figs. 2 and 3 show three possibilities of mounting the membrane (14) on elements (13) having different respective shapes.
- One of the buffer chambers (15) shown in FIG. 3 is constituted by a tubular membrane (16).
- the buffer chamber (15) can either be formed in a leaktight manner and contain a compressible gas under low pressure, or be filled with air and communicate with the outside, for example by a channel (17), shown in dotted lines in the drawing.
- an element (18) is fixed in the chamber (7), which provides a cavity (19) in which the buffer chamber (20) is mounted.
- the buffer chamber can be constituted either by a tubular hose (22), or by a membrane (23), the two edges of which are fixed in the element (18).
- the communication of the cavity (19) containing the chamber (20) with the chamber (7) is done either by channels (24) formed in the body of the device, or by channels (25) formed in the element (18).
- Fig. 5 shows a third type of buffer chamber according to which the buffer chamber (26) is arranged laterally to the device, and formed outside of it in the left part and inside of it in the part right.
- This chamber (26) is separated by a membrane (27) from a chamber (28) communicating with the fluid recovery chamber (7) by a wide section channel (29).
- the latter may or may not communicate with the outside via a channel (30).
- the membrane delimiting, at least partially, the buffer chamber will deform in a direction of reduction of the volume of the buffer chamber, thus increasing the volume available for the fluid hydraulic in the chamber (7) and avoiding an excessively sudden increase in pressure inside this chamber.
- the fluid flows slowly through the drainage circuit (9) or (12), pushed back by the deformable membrane of the buffer chamber, which returns to its initial shape.
- the drainage circuit (9) is connected to the low pressure circuit (10) of the apparatus, there is provided, on the drainage circuit (9), a non-return valve (32), so that that the fluid cannot pass from the low pressure circuit (10) to the chamber (7) for recovering hydraulic fluid.
- this chamber is isolated from pressure fluctuations existing in the low pressure circuit, the valve (32) opening when the pressure in the low pressure circuit is lower than that in the chamber (7), allowing the evacuation of the excess fluid stored during the deformation of the buffer chamber.
- the invention brings a great improvement to the existing technique by providing a device of simple design ensuring the maintenance of the drainage circuit of the device under a fluid pressure whose fluctuations are modest, thus saving at the seals and the sealing system of the device, rapid destruction.
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Description
- La présente invention a pour objet un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, tel qu'un fluide hydraulique.
- Cet appareil possède la structure générale représentée à la fig. 1 du dessin schématique annexé. Il comprend une masse frappante mobile (2) en forme de piston fournissant une succession de percussions sur un outil (3).
- Le déplacement du piston (2) est obtenu par la mise en communication d'une chambre (4) située au-dessus du piston, alternativement avec un circuit haute pression et avec un circuit basse pression.
- Une chambre annulaire (5) de faible surface et antagoniste à la chambre (4) est maintenue soit constamment, soit alternativement en relation avec le circuit haute pression, de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques s'exerce alternativement dans un sens et dans l'autre.
- La chambre (5) ménagée dans le cylindre (1) du corps de l'appareil est généralement séparée du milieu extérieur par une portée cylindrique (6) servant au guidage du piston (2), puis par une chambre (7) servant à collecter les inévitables fuites de fluide hydraulique passant par le jeu existant entre le piston (2) et la portée (6), un système d'étanchéité (8) étant prévu au-delà de la chambre (7), comportant un ou plusieurs joints d'étanchéité.
- La chambre (7) de récupération de fluide hydraulique est habituellement mise en relation avec le circuit (9) de drainage de l'appareil qui est lui-même relié soit au circuit basse pression (10) de l'appareil, soit à un circuit extérieur (12) indépendant du drainage.
- Le jeu annulaire existant entre la portée cylindrique (6) et le piston (2) est constamment rempli de fluide provenant de la chambre (5), la pression du fluide variant progressivement de la haute pression près de la chambre (5), à la pression du circuit de drainage près de la chambre (7).
- Au moment de l'impact du piston (2) sur l'outil (3), une onde de compression parcourt le piston pendant un temps très bref. Cette onde de compression est accompagnée d'une onde de dilatation transversale du piston, qui réduit le volume de la chambre (7) et également le jeu annulaire entre le piston (2) et la portée cylindrique (6).
- Cette brusque diminution de volume provoque, dans la chambre (7) qui est remplie de fluide incompressible, une onde de pression violente et brève qui se propage à l'intérieur de cette chambre (7) et dans le circuit de drainage (9) ou (12).
- Compte-tenu de l'incompressibilité du fluide hydraulique et de l'inertie de celui-ci à s'échapper par les circuits (9), (12), il se produit à chaque impact une très forte montée en pression suivie d'une chute brutale, voire cavitation, due à l'écoulement du fluide dans le circuit de drainage, phénomène dont la nature est très préjudiciable pour la bonne tenue mécanique des joints de l'appareil et notamment du système d'étanchéité (8).
- Le but de l'invention est de réduire de façon importante, voire d'éliminer les ondes de pression dans la chambre (7) et dans le circuit de drainage.
- A cet effet, à la chambre de récupération du fluide hydraulique est associée une chambre tampon délimitée au moins partiellement par une paroi déformable et contenant un fluide compressible sous une faible pression.
- Cette chambre tampon est capable, lors de l'impact du piston, de se déformer rapidement sous l'effet de la pression et, de ce fait, de dégager un certain volume pour le fluide repoussé par le piston lors de l'impact, évitant ainsi une augmentation importante de pression du fluide hydraulique dans la chambre de récupération de celui-ci.
- Pendant le reste du cycle de l'appareil, le fluide s'écoule lentement dans le circuit de drainage, repoussé par la paroi déformable de la chambre tampon qui reprend sa forme initiale.
- Selon une première possibilité, la chambre tampon est disposée à l'intérieur de la chambre de récupération de fluide hydraulique.
- Selon une seconde possibilité, la chambre tampon est logée dans une cavité qui, ménagée dans le corps de l'appareil, communique avec la chambre de récupération du fluide hydraulique par au moins un canal de large section.
- Selon une autre possibilité, la chambre tampon est logée à l'extérieur du corps de l'appareil et communique avec la chambre de récupération de fluide hydraulique par au moins un canal de large section.
- La chambre tampon peut soit être disposée latéralement, soit être annulaire.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre tampon est soit étanche et remplie d'un gaz sous faible pression, soit remplie d'air, et mise à la pression atmosphérique par une communication avec l'extérieur.
- De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif:
- figi 2 et 3 sont deux vues correspondant à quatre demi-coupes longitudinales de la partie de l'appareil contenant la chambre de récupération de fluide, correspondant à un premier type de montage de la chambre tampon;
- fig. 4 est une vue correspondant à deux demi-coupes longitudinales de la partie de l'appareil contenant la chambre de récupération de fluide, correspondant à un second type de montage de la chambre tampon;
- fig. 5 est une vue correspondant à deux demi-coupes longitudinales de la partie de l'appareil contenant la chambre de récupération de fluide, correspondant à un troisième type de montage de la chambre tampon.
- Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 2 et 3, à l'intérieur de la chambre tampon (7) est monté un élément (13) dans lequel sont fixés les deux bords d'une membrane (14) délimitant avec l'élément (13) une chambre annulaire (15).
- Les fig. 2 et 3 représentent trois possibilités de montage de la membrane (14) sur des éléments (13) possédant des formes respectives différentes.
- L'une des chambres tampons (15) représentée à la fig. 3 est constituée par une membrane tubulaire (16). Dans la mesure où la membrane (14) est associée à un élément de fixation (13), la chambre tampon (15) peut soit être formée de manière étanche et contenir un gaz compressible sous faible pression, soit être remplie d'air et communiquer avec l'extérieur par exemple par un canal (17), représenté en pointillés au dessin.
- Dans la forme d'exécution représentée à la fig.4, un élément (18) est fixé dans la chambre (7), qui ménage une cavité (19) dans laquelle est montée la chambre tampon (20).
- Dans ce cas encore, la chambre tampon peut être constituée soit par un boyau tubulaire (22), soit par une membrane (23) dont les deux bords sont fixés dans l'élément (18).
- La mise en communication de la cavité (19) contenant la chambre (20) avec la chambre (7), se fait soit par des canaux (24) ménagés dans le corps de l'appareil, soit par des canaux (25) ménagés dans l'élément (18).
- La fig. 5 représente un troisième type de chambre tampon selon lequel la chambre tampon (26) est disposée latéralement à l'appareil, et ménagée à l'extérieur de celui-ci dans la partie gauche et à l'intérieur de celui-ci dans la partie droite. Cette chambre (26) est séparée par une membrane (27) d'une chambre (28) communiquant avec la chambre de récupération de fluide (7) par un canal (29) de large section.
- En fonction de la nature du fluide contenu dans la chambre (26), celle-ci pourra ou non communiquer avec l'extérieur par un canal (30).
- D'un point de vue pratique, lors de l'impact du piston, la membrane délimitant, au moins partiellement, la chambre tampon va se déformer dans un sens de diminution du volume de la chambre tampon, augmentant ainsi le volume disponible pour le fluide hydraulique dans la chambre (7) et évitant une augmentation trop brutale de pression à l'intérieur de cette chambre.
- Pendant le reste du cycle de l'appareil, le fluide s'écoule lentement par le circuit de drainage (9) ou (12), repoussé par la membrane déformable de la chambre tampon, qui reprend sa forme initiale.
- Dans le mesure où le circuit de drainage (9) est relié au circuit basse pression (10) de l'appareil, il est prévu, sur le circuit de drainage (9), un clapet anti-retour (32), de telle sorte que le fluide ne puisse pas passer du circuit basse pression (10), vers la chambre (7) de récupération de fluide hydraulique. Ainsi, cette chambre se trouve isolée par rapport aux fluctuations de pression existant dans le circuit basse pression, le clapet (32) s'ouvrant lorsque la pression dans le circuit basse pression est plus faible que celle dans la chambre (7), permettant l'évacuation de l'excédent de fluide emmagasiné lors de la déformation de la chambre tampon.
- Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de conception simple assurant le maintien du circuit de drainage de l'appareil sous une pression de fluide dont les fluctuations sont modestes, épargnant ainsi aux joints et au système d'étanchéité de l'appareil, une destruction rapide.
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