EP0128912B1 - Presse hydraulique, pneumatique, pneumatique/hydraulique ou pneumatique/a explosion combinee - Google Patents

Presse hydraulique, pneumatique, pneumatique/hydraulique ou pneumatique/a explosion combinee Download PDF

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EP0128912B1
EP0128912B1 EP84900019A EP84900019A EP0128912B1 EP 0128912 B1 EP0128912 B1 EP 0128912B1 EP 84900019 A EP84900019 A EP 84900019A EP 84900019 A EP84900019 A EP 84900019A EP 0128912 B1 EP0128912 B1 EP 0128912B1
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EP
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press
piston
hydraulic
section
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Milorad Milisavljevic
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    • Y10S72/00—Metal deforming
    • Y10S72/706—Explosive

Definitions

  • the present invention relates to a press with hydraulic, pneumatic, pneumatic / hydraulic or pneumatic / explosion combined operation used in particular for manufacturing products by compacting, sintering, pressing, shaping, stamping or embossing.
  • the object of the present invention is to propose a press which can be used as a hydraulic press, a pneumatic press or a combined pneumatic / explosion press, having a small footprint and the operation of which can be automated very simply.
  • the press of the invention it is possible to obtain several levels of pressure during a work cycle, by a positive control of the pressure exerted on the tool of the press, in particular when it is used as hydraulic press.
  • the invention which is defined in claim 1 relates to a press in particular used for manufacturing products by compacting, sintering, pressing, shaping, stamping or embossing.
  • the mobile cylinder of the press is mounted coaxially inside a fixed guide cylinder, fixed in a suspended manner coaxially inside a cylinder forming the outer casing of the press, this fixed guide cylinder and the cylinder forming the outer casing being fixed by their respective upper flaring on a platform for supporting the press.
  • the central movable cylinder of the press comprises a narrowing on which rests a movable partition 'comprising an outer cylindrical part slidably mounted sealingly against the internal wall of the intermediate cylinder to define a first variable volume chamber filled with hydraulic fluid
  • the hydraulic means of the press comprising a plurality of hydraulic cylinders arranged in a ring around the central movable cylinder, in the first variable volume chamber and passing through the movable partition, each hydraulic cylinder comprising a free differential piston defining an upper chamber and a lower chamber, the upper chamber of each cylinder being supplied with pressurized hydraulic fluid by a hydraulic fluid supply pump, and the lower chamber being in fluid communication with the first volume chamber variable.
  • the pressurized hydraulic fluid supply pump successively supplies each hydraulic cylinder.
  • the cylinder of each cylinder comprises an extension having a reduced section in which slides in substantially sealed manner the rod of the free piston associated with the hydraulic cylinder.
  • This extension of reduced internal section opens above the working piston to form with the end of the piston rod a second chamber with variable volume filled with a hydraulic fluid.
  • the press can comprise an intermediate cylinder mounted coaxially in the cylinder forming the external envelope of the press, around the hydraulic cylinders, this intermediate cylinder being fixed by its upper flare on the support platform of the press and defines with the cylinder forming the outer envelope an annular chamber containing a cooling fluid, the cylindrical part of the movable partition sliding against the internal surface of this intermediate cylinder.
  • the cylinder forming the outer envelope of the press may include a widening also extending towards the interior of the cylinder to define an auxiliary reservoir of cooling fluid such as water, the intermediate cylinder having a collar coming to rest on this enlargement and a cylindrical part of reduced section in contact with the extension part of the hydraulic cylinders to thus define a third chamber with variable volume.
  • This third chamber with variable volume comprises an upper chamber defined by the movable partition, the intermediate cylinder and the narrowing thereof and a lower chamber communicating with the upper chamber through orifices formed in the narrowing of the intermediate cylinder, this lower chamber being defined by the enlargement of the cylinder forming the outer envelope, the reduced section of the intermediate cylinder and the driving piston.
  • this driving piston comprises an upper cylindrical part extending in a sliding manner in the space defined between the internal wall of the enlargement of the external cylinder and the reduced section part of the intermediate cylinder.
  • the pump for supplying pressurized hydraulic fluid to the hydraulic cylinders may comprise a piston fixed to the upper end of the upper section of reduced section of the central movable cylinder of the press, this piston being actuated by a screw press, for example.
  • the press may include a piston fitted with seals, slidably mounted in the central movable cylinder of the press below the narrowing thereof, and a piston rod disposed inside the upper section reduced from this central cylinder and from the cylinder integral with the piston of the pump for supplying pressurized hydraulic fluid.
  • Means for actuating this piston are connected to the upper part of the piston rod so as to cause the displacement of the rod and of the piston in the movable central cylinder, these means are advantageously a screw press, mounted on the press. screw for actuating the pressurized hydraulic fluid supply pump.
  • the explosion means may comprise at least one cylinder formed by a bore in the enlarged part of the cylinder forming the outer casing of the press, this cylinder being provided with a jacket in which slides a piston integral with the press tool and forming a projection on the upper face of an annular part of this press tool, inlet and exhaust valves, ignition means and supplying fuel to the cylinder, and a device for supplying compressed air to each cylinder, and finally an exhaust duct formed at the top of the cylinder of these means of explosion in the enlargement of the cylinder forming the outer press cover.
  • the valve seats for the head of the intake valve and the head of the exhaust valve can be formed respectively at the upper end of the piston and at the upper face of the cylinder of the explosion means.
  • the intake valve comprises a longitudinal bore in which the body of the cylinder exhaust valve is mounted coaxially and in a sliding manner, the rod of this exhaust valve passing through the annular part of the press tool and comprising a member forming a stop on its part projecting beyond the press tool to cause the opening of the exhaust valve after a predetermined stroke of the press tool and thus limit the stroke of this press tool.
  • the device for supplying compressed air to each cylinder can be constituted by a fresh air intake valve, disposed in an orifice in the bottom of the central movable cylinder of the press, the chamber of the central movable cylinder being in fluid communication with the piston chamber through an air intake duct.
  • the press of the invention illustrated as a whole in FIGS. 1 and 2 is mounted on a support infrastructure via a platform 1.
  • This press can be used alone or in combination with other devices allowing '' feeding a product below the press tool 3 in a mold for the manufacture of molded products by sintering, pressing or the like, the molds can be brought one by one below the press tool by a carousel so allow continuous manufacture of articles.
  • the operation of the press of the invention can be easily automated and programmed according to the work rates. of a molded products manufacturing unit.
  • This press comprises an outer cylinder 5 forming the envelope of the press; it is fixed in a suspended manner by an upper flaring 5a on the platform 1 by screws and nuts 68.
  • the press of the invention also comprises a central mobile cylinder 2 mounted to slide inside a fixed guide cylinder 4 arranged coaxially inside the cylinder 5 and fixed by its upper flare 6 on the platform 1 to by means of the nuts 68. At the lower end of the central movable cylinder 2 is fixed integrally the driving piston 64 of the press tool 3 on the flare 2b of the cylinder 2.
  • the press also comprises an intermediate cylinder 19 mounted coaxially with the cylinders 5, 4 and 2 and fixed by its upper flaring 20 to the platform 1 by means of the nuts 68.
  • the cylinder 5 forming the outer envelope comprises a first enlargement 25 also extending towards the interior of the cylinder to form an annular reservoir 26 of a cooling fluid such as water.
  • This reservoir comprises an internal wall 31 equipped with a seal 101 to allow a sealed sliding of a cylindrical part 30 of the driving piston 64 of the press against the internal surface of the wall 31.
  • the external wall of the reservoir 26 includes a coolant supply pipe (not shown).
  • the cylinder 5 of the press comprises a second lower extension 69 to allow, for example, housing a container of a mixture 'of material to be pressed (not shown).
  • the intermediate cylinder 19 comprises a collar 27 and a narrowing 28 resting on the enlargement 25 of the cylinder 5 forming the outer envelope by means of a seal 70.
  • the intermediate cylinder 19 defines with the cylinder 5 an annular chamber 21 containing a coolant such as water and communicating through the passage 32 formed in the enlargement 25 of the outer cylinder 5 with the coolant reservoir 26.
  • the lower part 22 of reduced section of the intermediate cylinder 19 is in contact over its entire height, and in a sliding manner, with the internal surface of the working piston 64 of the press tool 3, and in particular with the internal surface of the cylindrical part 30 of this working piston.
  • the press of the invention comprises eight hydraulic jacks 11a to 11 arranged in a ring, around the central movable cylinder 2 and the guide cylinder 4. These jacks are mounted suspended by their upper ends in grooves 71a to 71h from the orifices. formed in the flaring 6 of the guide cylinder 4.
  • these hydraulic cylinders 11 a to 11 h are held in position by a stationary lower disc 18 welded to the lower end of the narrowed portion 22 of the intermediate cylinder 19 and comprising orifices to insert the lower opening end of the cylinders of each hydraulic cylinder 11a at 11h.
  • a movable disc 8 comprising a cylindrical part 9 is slidably mounted in the intermediate cylinder 19 and comes to rest on a narrowing 7 of the movable central cylinder 2.
  • This movable disc 8 includes openings to allow the passage of the extension part of the jacks hydraulic 11a to 11h.
  • Each hydraulic cylinder 11a at 11 a.m. includes a differential free piston 12 fitted with seals 72 and comprising a piston rod 16a at 4 p.m. sliding in a substantially sealed manner in the lower extension part of each cylinder which has in particular a cross section internal conjugate to the section of the piston rod 16.
  • the piston 12 defines at its lower part a cylinder chamber 13 with variable volume communicating with a first chamber 10 with variable volume defined above the movable disc 8 between the intermediate cylinder 19 and the guide cylinder 4, by openings 73 having for example a rectangular section and formed in the lower part of the cylinder chamber 13 of each hydraulic cylinder 11 at a level below the level of the seal 72 of the differential free pistons 12 when these are at their bottom dead center.
  • the press comprises a second variable-volume chamber 17, 107, defined in the extension part of each hydraulic cylinder 11a at 11 am and by the lower end of the piston rods 16a at 4 pm as well as by the stationary disc 18, this second variable volume chamber having as its bottom the upper face of the driving piston 64 of the press tool 3.
  • the press of the invention also comprises a third chamber with variable volume divided into two chambers, an upper chamber 23 located below the movable disc 8 between the movable cylinder 2 and the intermediate cylinder 19, and a second lower chamber 24 defined below. narrowing 28 of the intermediate cylinder 19, and between its narrowed lower part 22 and the inner wall 31 of the reservoir 26 of coolant. These two chambers 24, 23 are in fluid communication through an orifice 29 formed in the narrowing part 28 of the intermediate cylinder 19 and therefore forms the third variable volume chamber of the press of the invention.
  • the press also comprises a central piston 39 provided with sealing segments 40 slidably mounted in the lower part of the central movable cylinder 2, this central piston comprising a piston rod 41 slidingly disposed inside the upper part 2a of reduced section. of the central cylinder 2.
  • the press comprises a pump 14 for feeding under pressure of a hydraulic fluid in the hydraulic cylinders 11a to 11h through an oil distributor constituted by a disc 15 disposed on the upper flare 6 of the guide cylinder 4 and comprising a single orifice for successively distributing the hydraulic fluid under pressure supplied by the pump 14 in each hydraulic cylinder 11a at 11h.
  • This disc 15 comprises a cylindrical part 74 provided with a toothing 75 engaging with the toothing of a drive wheel 76 supported by an external cylinder 77 fixed by its lower flare on the platform 1 and supporting by its flare upper a casing 78 of the feed pump 14 fixed by nuts 79.
  • the pump 14 for supplying pressurized oil comprises a piston 34 provided with a seal 80 mounted to slide in leaktight manner inside the casing 78 so as to delimit a chamber 33 of hydraulic fluid under pressure.
  • the piston 34 is supported by its lower face on a narrowing 81 of the narrowed upper part 2a of the movable central cylinder 2.
  • the piston 34 of the pump 14 for supplying pressurized hydraulic fluid is actuated by a lower screw press enclosed in the casing 78 and comprising a toothed wheel 35 in engagement with a drive wheel 36, a rising lead screw. 37 embedded and fixed in a central bore of the toothed wheel 35, this lead screw 37 being engaged with a threaded shaft 38 integral with the piston 34.
  • the toothed wheel 35 is supported by lower and upper roller bearings 82, 83.
  • the press comprises an upper screw press enclosed in an upper casing 84 fixed by its lower flare 85 on the upper flare 86 of the casing 78 by screws and nuts 87.
  • This casing 84 supports by its upper flaring 88 a cover 89 fixed by means of screws and nuts 90.
  • the upper screw press comprises a toothed wheel 42 supported by lower and upper roller bearings 91, 92 and engaged with a toothed wheel d drive 43, a mounting lead screw 93 embedded and fixed in a central bore of the toothed wheel 42 and engaged with a threaded part of the shaft 41 of the central piston 39 of the press.
  • the press tool 3 comprises the driving piston 64 fitted by a central opening on the central movable cylinder 2 of the press and comprising an annular part 47 on the upper face of which is fixed or formed at least one cylinder 46 forming a piston provided on its outer surface of sealing segments 97 and slidably mounted inside a jacket 45 disposed in a bore 44 forming a cylinder produced at the lower part of the enlargement 25 of the movable outer cylinder 5.
  • the press tool 3 also comprises a removable tool piston 66 and fixed by studs 98 and nuts 99 on the drive piston 64.
  • the tool piston 66 has a shape combined with the shape of the products to be manufactured.
  • the intensity of oil pressure exerted successively against the head of each different piston tiel 12a at 12h is adjustable by adjusting the pressure supplied by the pressurized fluid supply pump 14, during the entire descent of the movable central cylinder 2 and therefore of the press tool 3.
  • the intensity of the pressure in the first variable-volume chamber 10 is determined as a function of the ratio between the working surface of the differential piston of each hydraulic cylinder and the surface useful of the partition 8 as well as the force exerted by the piston 34 of the feed pump 14.
  • the volume of the intermediate chamber 23 with the movable partition 8 at its top dead center is equal to the volume of the bottom chamber 24 with the engine piston 64 at its bottom dead center.
  • the intensity of the pressure exerted by the hydraulic fluid contained in these chambers 23 and 24 is equal to the intensity of the pressure already transmitted by the movable disc 8 on the driving piston 64 via the shoulder 7 of the cylinder mobile central 2.
  • variable-volume chamber 107 when the driving piston 64 of the press tool is at its bottom dead center is equal to the volume of the chambers 17a at 5 pm of the extensions of the hydraulic jacks 11 a at 11 am.
  • the force exerted by the pressurized oil contained in the chambers 17 and the variable volume chamber 107 on the driving piston 64 of the press tool is equal to the pressure resulting from the ratio between the surface of a single piston rod 16a at 16h and the useful upper surface of the bottom of the engine piston 64 of the press tool, and depends on the force produced by the oil supply pump at the given time.
  • FIG. 2 illustrates the position of the various elements of the press when the press tool is at its bottom dead center.
  • the return of the press tool to its top dead center is achieved by actuation of the lower screw press to raise the piston 34 of the feed pump 14 to its top dead center and thus cause the differential pistons 12a to rise. at 12 o'clock and the driving piston 64 at their top dead center, in synchronization with the ascent of the piston rod 41 and of the central piston 39 using the upper screw press and with the synchronized rotation of the distribution base 15 of hydraulic fluid.
  • this central piston 39 has always remained pressed against the lower part of the narrowing 7 of the movable central cylinder 2.
  • the threaded shaft 41 of the upper screw press or the piston rod is disengaged during the descent of the press tool 3, then clutched for raising this press tool to its top dead center.
  • the sealing devices are provided only for elements such as the central piston 39, the differential pistons 12a at 12 o'clock, the internal wall 31 of the enlargement 25 of the external cylinder 5, which delimit a chamber or enclosure containing a fluid with respect to a duct, an enclosure connected to ambient air or with respect to an enclosure containing a fluid of a different nature such as cooling water.
  • these tanks can even communicate with each other through small pressure equalization orifices which have absolutely no influence on the efficiency of the press.
  • these equalization orifices make it possible to eliminate any differences in volume of the different chambers, differences in volume induced by manufacturing defects. Therefore, these equalization orifices make it possible to fill the variable volume chambers with fluid such as a hydraulic fluid under pressure by a single fluid supply orifice, and in particular to compensate for any leaks of hydraulic fluid.
  • the replacement of the press tool is very easy, and the devices for adjusting the pressure and the working rate of such a press are very accessible.
  • the press of the invention in its variant as an explosion press in particular used for the manufacture by stamping of metal products such as a metal sheet 100 disposed above a female matrix 108 and illustrated in FIGS. 4 to 6.
  • the pistons 46 integral with the annular ring 47 of the driving piston 64 are equipped with two inlet 48 and outlet 49 valves respectively.
  • a valve seat 51 is formed at the upper end of the piston 46 to receive the head 52 of the intake valve 48, while a second valve seat 53 is formed in the through end of an exhaust duct 50 to receive the head 54 of the exhaust valve 49.
  • the intake valve 48 has a central axial bore in which the body 58 of the exhaust valve 49 is slidably mounted, the rod 56 of this exhaust valve being slidably mounted in a bore 102 forming a valve guide made in the annular part 47 of the driving piston 64.
  • the end of this valve rod 56 is threaded and comprises a stop element 57, adjustable in position and disposed below the annular part 47 of the driving piston so as to cause the opening of the exhaust valve when the press tool has traveled a predetermined distance and therefore adjust the pressing depth obtained by this press.
  • the enclosure 62 of the piston 46 is connected by a fresh air intake duct 63 to the chamber of the movable central cylinder 2, and is connected with the combustion chamber 55 when the intake valve is in the open position.
  • This combustion chamber is defined between the intake valve 48 and the exhaust valve 49 when they are applied against their respective valve seats.
  • This combustion chamber is equipped with fuel injection and ignition devices.
  • the press can comprise a single cylinder 44 or several cylinders, for example three cylinders 44a to 44c as illustrated in FIG. 3, each cylinder comprising the same elements as that described above.
  • the tool piston 65 fixed on the driving piston 64 comprises lateral bores 103 accessible to accommodate the piston rod 56 and the abutment elements 57, and a central bore 104 communicating on the one hand, with the atmosphere and, on the other hand, through a fresh air intake valve 59 with the chamber of the movable central cylinder 2.
  • This fresh air intake valve 59 has its valve seat 60 formed in a plate circular 61 fixed below the lower flare 2b of the central cylinder 2.
  • the piston rod of this valve is mounted in a rod guide bore produced in the body of the tool piston 65.
  • the tool piston 65 is constituted by a disc fixed on the driving piston 64 by the bolts or nuts 98, 99 and a second part 66 fixed by bolts 106 on the disc 65, this second part having a lower face forming the male die 67 for drawing the metal sheet 100.
  • the explosion press works as follows:
  • the operating work rate of such a press is divided into three. time: fresh air intake, compression and explosion-exhaust.
  • the admission of fresh air is carried out by actuation of the upper screw press of the press which raises the central piston 39 in the movable central cylinder 2 to its top dead center, and thus causes the valve to open. 59 fresh air intake and fresh air intake in the movable central cylinder 2.
  • this rise of the piston 39 and its threaded rod 41 causes the press tool 3 to rise together and therefore pistons 46a to 46c in the cylinders 44a to 44c associated with their respective top dead center as well as the intake 48 and exhaust 49 valves.
  • the position of the various mechanical elements during the intake phase is illustrated in FIG. 4 .
  • the compression phase begins with the actuation of the upper screw press to now cause the central piston 39 to descend into the movable central cylinder 2
  • the fresh air intake valve 59 is closed and the fresh air contained in the cylinder 2 is supplied under pressure through the fresh air intake duct 63 in the piston chamber 62 which causes the opening of the intake valve 48 and the closing of the exhaust valve 49.
  • the air compressed by the piston 39 in the cylinder 2 is supplied to the combustion chamber 55.
  • a pressure gauge not shown
  • the compression phase is thus completed.
  • the fuel is then injected into the combustion chambers 55 and is ignited by the aforementioned injection and ignition devices, which will cause the explosion of the gas mixture simultaneously in the three combustion chambers 55a to 55c, in the embodiment. illustrated thus causing the closing of the intake valves 48 and the transmission of the shock to the press tool via the ring 65 and therefore the stamping of the metal sheet 100.
  • the composition of the gas mixture contained in the combustion chamber is proportioned according to of the work to be done and therefore of the pressing and stamping force to be obtained.
  • the fuel chambers 55a to 55c are swept by the compressed air remaining contained in the central cylinder 2 below its piston 39 and in the conduits 63 for admission of fresh air. Furthermore, the cooling of the piston 39 is ensured by the admission and the discharge of the fresh air during its reciprocating movement through a channel 105 connected to the fresh air chamber 104.
  • the piston 34 of the pump 14 for supplying pressurized hydraulic fluid is mounted at its point. dead high to thus move the fluid contained above the pistons 12a to 12h of the hydraulic cylinders 11a to 11h in the reservoir 33 of the feed pump, by actuation of the lower and upper screw press during the admission of fresh air in the central cylinder 2. After that, the lower screw press, the oil distribution disc 15 are blocked to prevent the passage of the fluid from the reservoir 33 in the hydraulic cylinders 11a to 11h.
  • the press of the invention which can be used as a hydraulic press when no fuel is injected into the combustion chamber 55 of the cylinders 44a and 44c and simply by switching on the lower screw press and the disc 15 of hydraulic fluid distribution, is transformed into an explosion press by their blocking and the injection of a fuel into the combustion chamber of the cylinders 44a to 44c causing the explosion of this fuel mixed with fresh air admitted in this room.
  • the press of the invention is of a reduced bulk and can by very simple and very rapid modifications be used according to an appropriate operating mode depending on the articles to be manufactured.

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Abstract

Presse pour la fabrication de produits moulés ou emboutis comprenant un outil de presse (3) fixé à une extrémité d'un cylindre mobile (2). Ce cylindre mobile (2) est monté coaxialement à l'intérieur d'un cylindre fixe de guidage (4) fixé de manière suspendue coaxialement à l'intérieur d'un cylindre (5) formant l'enveloppe extérieure de la presse. La presse comprend une cloison mobile (8) définissant une première chambre à volume variable, huit vérins hydrauliques (11a à 11h) à pistons différentiels libres (12a à 12h) disposés en couronne autour du cylindre central (2). L'enveloppe extérieure (5) comprend un élargissement (23) pourvu d'au moins un alésage (44) dans lequel sont disposés des moyens à explosion pour provoquer le déplacement de l'outil de presse (3) quand la presse est utilisée comme une presse pneumatique/à explosion combinée. La presse est d'un encombrement réduit, et peut être adaptée pour la fabrication d'articles différents à des cadences de travail variées par des modifications simples et rapides.

Description

  • La présente invention concerne une presse à fonctionnement hydraulique, pneumatique, pneumatique/hydraulique ou pneumatique/à explosion combinée utilisée notamment pour fabriquer des produits par compactage, frittage, pressage, façonnage, emboutissage ou repoussage.
  • On connaît déjà de nombreuses presses, hydrauliques, pneumatiques. Toutefois, ces presses présentaient généralement un encombrement important. Par exemple, quant à la hauteur, une presse conventionnelle de la même force devrait être équipée d'un piston plongeur coulissant dans un vérin hydraulique huit fois plus long que chacun de huit vérins hydrauliques situés l'un à côté de l'autre dans la presse proposée. L'inconvénient est encore plus important quant au pourtour de la construction conventionnelle. Dans le cas de brevet américain - U.S. Patent No.3,320,740 décrit ci-dessous on voit que la circonférence d'une presse conventionnelle fonctionnant en tant qu'une presse à explosion d'une force beaucoup plus inférieure, est plus grande que le pourtour de la nouvelle presse exerçant toutes les trois fonctions, notamment les fonctions hydraulique, pneumatique et à explosion combinée. De plus, si l'on désirait au cours de la fabrication du produit avoir plusieurs niveaux de pression successifs, il était nécessaire de prévoir un dispositif relativement coûteux et complexe pour programmer ces presses pneumatiques ou hydrauliques.
  • Tandis que, l'utilisation d'une presse à explosion pour la réalisation de produits métalliques par exemple, a été simplement mentionnée dans l'ouvrage « Meyers Handbuch über die Technik édité par Bibliographisches Institut - Mannheim (page 286), elle est décrit dans tous ses détails dans le brevet américain susmentionné. Sans intention de sous-estimer la solution proposée dans ledit brevet on doit constater qu'en dépit d'encombrement plus important elle ne dispose pas d'une puissance suffisante d'exécuter les travaux qui exigent une force plus élevée, d'un réglage automatique de force et de la profondeur du choc, d'une compression de l'air suffisante et réglable non dépendant d'un ressort à boudin d'une force limitée etc. En effet, elle ne résout pas le problème principal posé par l'utilisation d'une presse à explosion pour la réalisation de produits métalliques pressés, emboutis ou façonnés concernant un dosage précis de la quantité d'explosif ou de la force de l'explosion nécessaire pour accomplir un travail bien déterminé, dans des intervalles de temps très courts et réguliers.
  • La présente invention a pour but de proposer une presse pouvant être utilisée comme une presse hydraulique, une presse pneumatique ou une presse pneumatique/à explosion combinée, présentant un encombrement réduit et dont le fonctionnement peut être automatisé de manière très simple. De plus, avec la presse de l'invention, on peut obtenir plusieurs niveaux de pression au cours d'un cycle de travail, par un contrôle positif de la pression exercée sur l'outil de la presse, notamment lorsqu'elle est utilisée comme presse hydraulique.
  • A cet effet, l'invention qui est définie dans la revendication 1 a pour objet une presse notamment utilisée pour fabriquer des produits par compactage, frittage, pressage, façonnage, emboutissage ou repoussage.
  • Selon une forme d'exécution de l'invention, le cylindre mobile de la presse est monté coaxialement à l'intérieur d'un cylindre fixe de guidage, fixé de manière suspendu coaxialement à l'intérieur d'un cylindre formant l'enveloppé extérieure de la presse, ce cylindre fixe de guidage et le cylindre formant l'enveloppe extérieure étant fixés par leur évasement supérieur respectif sur une plate-forme de support de la presse.
  • Selon une autre forme d'exécution de l'invention, le cylindre mobile central de la presse comprend un rétrécissement sur lequel repose une cloison mobile 'comportant une partie cylindrique extérieure montée coulissante de manière étanche contre la paroi interne du cylindre intermédiaire pour définir une première chambre à volume variable remplie avec un fluide hydraulique, et les moyens hydrauliques de la presse comprenant une pluralité de vérins hydrauliques disposés en couronne autour du cylindre mobile central, dans la première chambre à volume variable et traversant la cloison mobile, chaque vérin hydraulique comprenant un piston différentiel libre définissant une chambre supérieure et une chambre inférieure, la chambre supérieure de chaque vérin étant alimentée en fluide hydraulique sous pression par une pompe d'alimentation de fluide hydraulique, et la chambre inférieure étant en communication de fluide avec la première chambre à volume variable. La pompe d'alimentation de fluide hydraulique sous pression alimente successivement chaque vérin hydraulique.
  • Selon encore une autre forme d'exécution de l'invention, le cylindre de chaque vérin comprend un prolongement ayant une section réduite dans laquelle coulisse de manière sensiblement étanche la tige du piston libre associée au vérin hydraulique. Ce prolongement de section interne réduite débouche au-dessus de piston moteur pour former avec l'extrémité de la tige de piston une deuxième chambre à volume variable remplie avec un fluide hydraulique.
  • La presse peut comprendre un cylindre intermédiaire monté coaxialement dans le cylindre formant l'enveloppe extérieure de la presse, autour des vérins hydrauliques, ce cylindre intermédiaire étant fixé par son évasement supérieur sur la plate-forme de support de la presse et définit avec le cylindre formant l'enveloppe extérieure une chambre annulaire contenant un fluide de refroidissement, la partie cylindrique de la cloison mobile coulissant contre la surface interne de ce cylindre intermédiaire.
  • Le cylindre formant l'enveloppe extérieure de la presse peut comprendre un élargissement s'étendant également vers l'intérieur du cylindre pour définir un réservoir auxiliaire de fluide de refroidissement tel que de l'eau, le cylindre intermédiaire présentant un collet venant reposer sur cet élargissement et une partie cylindrique de section réduite en contact avec la partie de prolongement des vérins hydrauliques pour définir ainsi une troisième chambre à volume variable. Cette troisième chambre à volume variable comprend une chambre supérieure définie par la cloison mobile le cylindre intermédiaire et le rétrécissement de celui-ci et une chambre inférieure communiquant avec la chambre supérieure à travers des orifices formés dans le rétrécissement du cylindre intermédiaire, cette chambre inférieure étant définie par l'élargissement du cylindre formant l'enveloppe extérieure, la partie de section réduite du cylindre intermédiaire et le piston moteur. Avantageusement ce piston moteur comprend une partie cylindrique supérieure s'étendant de manière coulissante dans l'espace défini entre la paroi interne de l'élargissement du cylindre extérieur et la partie de section réduite du cylindre intermédiaire.
  • Par ailleurs, la pompe d'alimentation d'un fluide hydraulique sous pression dans les vérins hydrauliques peut comprendre un piston fixé sur l'extrémité supérieure de la partie supérieure de section réduite du cylindre mobile central'de la presse, ce piston étant actionné par une presse à vis, par exemple.
  • La presse peut comprendre un piston équipé de joints d'étanchéité, monté coulissant dans le cylindre mobile central de la presse en dessous du rétrécissement de celui-ci, et d'une tige de piston disposée à l'intérieur de la partie supérieure de section réduite de ce cylindre central et du cylindre solidaire du piston de la pompe d'alimentation en fluide hydraulique sous pression. Des moyens d'actionnement de ce piston sont reliés à la partie supérieure de la tige de piston pour ainsi provoquer le déplacement de la tige et du piston dans le cylindre central mobile, ces moyens sont avantageusement une presse à vis, montée sur la presse à vis d'actionnement de la pompe d'alimentation en fluide hydraulique sous pression.
  • Pour utiliser la presse comme une presse pneumatique/à explosion combinée, les moyens d'explosion peuvent comprendre au moins un cylindre formé par un alésage de la partie élargie du cylindre formant l'enveloppe extérieure de la presse, ce cylindre étant pourvu d'une chemise dans laquelle coulisse de manière étanche un piston solidaire de l'outil de presse et formant saillie à la face supérieure d'une partie annulaire de cet outil de presse, des soupapes d'admission et d'échappement, des moyens d'allumage et d'alimentation en carburant du cylindre, et un dispositif d'alimentation en air comprimé de chaque cylindre, et enfin un conduit d'échappement formé à la partie supérieure du cylindre de ces moyens d'explosion dans l'élargissement du cylindre formant l'enveloppe extérieure de la presse.
  • Les sièges de soupape pour la tête de la soupape d'admission et la tête de la soupape d'échappement peuvent être respectivement formés à l'extrémité supérieure du piston et à la face supérieure du cylindre des moyens d'explosion. Avantageusement, la soupape d'admission comprend un alésage longitudinal dans lequel est monté coaxialement et de manière coulissante le corps de la soupape d'échappement du cylindre, la tige de cette soupape d'échappement traversant la partie annulaire de l'outil de presse et comprenant un organe formant butée sur sa partie faisant saillie au delà de l'outil de presse pour provoquer l'ouverture de la soupape d'échappement après une course prédéterminée de l'outil de presse et ainsi limiter la course de cet outil de presse.
  • Par ailleurs, le dispositif d'alimentation en air comprimé de chaque cylindre peut être constitué par une soupape d'admission d'air frais, disposée dans un orifice du fond du cylindre central mobile de la presse, la chambre du cylindre mobile central étant en communication de fluide avec la chambre du piston par un conduit d'admission d'air.
  • Les détails et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement au vu de la description explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de la presse de l'invention, faite à titre d'exemple en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la presse de l'invention utilisée comme presse hydraulique, l'outil de presse étant à son point mort haut ;
    • - la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, dans laquelle l'outil de presse est à son point mort bas ;
    • - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de'la figure 1 ;
    • - - les figures 4, 5, et 6 sont des vues en coupe longitudinale de la partie inférieure de la presse de l'invention fonctionnant comme une presse à explosion illustrant les différents stades de réalisation d'un produit pressé, respectivement au commencement, pendant et à la fin de la fabrication du produit pressé.
  • La presse de l'invention illustrée dans son ensemble aux figures 1 et 2 est montée sur une infrastructure de support par l'intermédiaire d'une plate-forme 1. Cette presse peut être utilisée isolément ou en combinaison avec d'autres dispositifs permettant d'alimenter un produit en dessous de l'outil de presse 3 dans un moule pour la fabrication de produits moulés par frittage, pressage ou analogue, les moules pouvant être amenés un à un en dessous de l'outil de presse par un carrousel pour ainsi permettre une fabrication en continu d'articles. En effet, comme cela sera décrit ci-après, le fonctionnement de la presse de l'invention peut être facilement automatisé et programmé en fonction des cadences de travail d'une unité de fabrication de produits moulés.
  • En se référant aux figures 1 à 3, on décrira la presse de l'invention et plus particulièrement un premier mode de réalisation de cette presse qui peut fonctionner comme presse hydraulique, pneumatique ou hydraulique/pneumatique.
  • Cette presse comprend un cylindre extérieur 5 formant l'enveloppe de la presse ; il est fixé de manière suspendue par un évasement supérieur 5a sur la plate-forme 1 par des vis et des écrous 68.
  • La presse de l'invention comprend également un cylindre mobile central 2 monté coulissant à l'intérieur d'un cylindre fixe de guidage 4 disposé coaxialement à l'intérieur du cylindre 5 et fixé par son évasement supérieur 6 sur la plate-forme 1 au moyen des écrous 68. A l'extrémité inférieure du cylindre mobile central 2 est fixé de manière solidaire le piston moteur 64 de l'outil de presse 3 sur l'évasement 2b du cylindre 2.
  • La presse comprend également un cylindre intermédiaire 19 monté coaxialement aux cylindres 5, 4 et 2 et fixé par son évasement supérieur 20 sur la plate-forme 1 au moyen des écrous 68.
  • Le cylindre 5 formant l'enveloppe extérieure comprend un premier élargissement 25 s'étendant également vers l'intérieur du cylindre pour former un réservoir annulaire 26 d'un fluide de refroidissement tel que de l'eau. Ce réservoir comprend une paroi interne 31 équipée d'un joint d'étanchéité 101 pour permettre un coulissement étanche d'une partie cylindrique 30 du piston moteur 64 de la presse contre la surface interne de la paroi 31. Avantageusement la paroi extérieure du réservoir 26 comprend un tuyau d'alimentation en fluide de refroidissement (non représenté).
  • Dans le mode de réalisation représenté, le cylindre 5 de la presse comprend un second élargissement inférieur 69 pour permettre, par exemple, le logement d'un récipient d'un mélange ' de matériaux à presser (non illustré).
  • Le cylindre intermédiaire 19 comprend un collet 27 et un rétrécissement 28 reposant sur l'élargissement 25 du cylindre 5 formant l'enveloppe extérieure par l'intermédiaire d'un joint 70. Ainsi, le cylindre intermédiaire 19 définit avec le cylindre 5 une chambre annulaire 21 contenant un fluide de refroidissement tel que de l'eau et communiquant par le passage 32 formé dans l'élargissement 25 du cylindre extérieur 5 avec le réservoir de fluide de refroidissement 26. Par ailleurs, la partie inférieure 22 de section réduite du cylindre intermédiaire 19 est en contact sur toute sa hauteur, et de manière coulissante, avec la surface intérieure du piston moteur 64 de l'outil de presse 3, et notamment avec la surface intérieure de la partie cylindrique 30 de ce piston moteur.
  • De plus, la presse de l'invention comprend huit vérins hydrauliques 11a à 11 disposés en couronne, autour du cylindre mobile central 2 et du cylindre de guidage 4. Ces vérins sont montés suspendus par leur extrémité supérieure dans des rainures 71a à 71h des orifices formés dans l'évasement 6 du cylindre guide 4. De plus ces vérins hydrauliques 11 a à 11 h sont maintenus en position par un disque inférieur immobile 18 soudé à l'extrémité inférieure de la partie rétrécie 22 dù cylindre intermédiaire 19 et comprenant des orifices pour insérer l'extrémité inférieure débouchante des cylindres de chaque vérin hydraulique 11a à 11h.
  • Un disque mobile 8 comprenant une partie cylindrique 9 est monté de manière coulissante dans le cylindre intermédiaire 19 et vient reposer sur un rétrécissement 7 du cylindre central mobile 2. Ce disque mobile 8 comprend des ouvertures pour permettre le passage de la partie de prolongement des vérins hydrauliques 11a à 11h.
  • Chaque vérin hydraulique 11a à à 11 h comprend un piston libre différentiel 12 équipé avec des joints d'étanchéité 72 et comportant une tige de piston 16a à 16h coulissant de manière sensiblement étanche dans la partie de prolongement inférieure de chaque vérin qui présente notamment une section interne conjuguée à la section de la tige de piston 16. Le piston 12 définit à sa partie inférieure une chambre de cylindre 13 à volume variable communiquant avec une première chambre 10 à volume variable définie au-dessus du disque mobile 8 entre le cylindre intermédiaire 19 et le cylindre de guidage 4, par des ouvertures 73 ayant par exemple une section rectangulaire et formées à la partie inférieure de la chambre de cylindre 13 de chaque vérin hydraulique 11 à un niveau inférieur au niveau du joint d'étanchéité 72 des pistons libres différentiels 12 lorsque ceux-ci sont à leur point mort bas.
  • La presse comprend une deuxième chambre à volume variable 17, 107, définie dans la partie de prolongement de chaque vérin hydraulique 11a à à 11 h et par l'extrémité inférieure des tiges de piston 16a à 16h ainsi que par le disque immobile 18, cette deuxième chambre à volume variable ayant pour fond la face supérieure du piston moteur 64 de l'outil de presse 3.
  • La presse de l'invention comprend également une troisième chambre à volume variable divisée en deux chambres, une chambre supérieure 23 située en dessous du disque mobile 8 entre le cylindre mobile 2 et le cylindre intermédiaire 19, et une seconde chambre inférieure 24 définie en dessous du rétrécissement 28 du cylindre intermédiaire 19, et entre sa partie inférieure rétrécie 22 et la paroi intérieure 31 du réservoir 26 de fluide de refroidissement. Ces deux chambres 24, 23 sont en communication de fluide à travers un orifice 29 formé dans la partie de rétrécissement 28 du cylindre intermédiaire 19 et donc forme la troisième chambre à volume variable de la presse de l'invention.
  • La presse comprend également un piston central 39 muni de segments d'étanchéité 40 montés coulissants dans la partie inférieure du cylindre mobile central 2, ce piston central comprenant une tige de piston 41 disposée coulissante à l'intérieur de la partie supérieure 2a de section réduite du cylindre central 2.
  • Dans le mode de réalisation illustré, la presse comprend une pompe 14 d'alimentation sous pression d'un fluide hydraulique dans les vérins hydrauliques 11a à 11 h à travers un distributeur d'huile constitué par un disque 15 disposé sur l'évasement supérieur 6 du cylindre de guidage 4 et comprenant un seul orifice pour distribuer successivement le fluide hydraulique sous pression alimenté par la pompe 14 dans chaque vérin hydraulique 11a à 11h. Ce disque 15 comprend une partie cylindrique 74 munie d'une denture 75 s'engageant avec la denture d'une roue d'entraînement 76 supportée par un cylindre extérieur 77 fixé par son évasement inférieur sur la plate-forme 1 et supportant par son évasement supérieur un carter 78 de la pompe d'alimentation 14 fixé par des écrous 79.
  • La pompe 14 d'alimentation d'huile sous pression comprend un piston 34 muni d'un joint d'étanchéité 80 monté coulissant de manière étanche à l'intérieur du carter 78 pour ainsi délimiter une chambre 33 de fluide hydraulique sous pression. Le piston 34 s'appuie par sa face inférieure sur un rétrécissement 81 de la partie supérieure rétrécie 2a du cylindre central mobile 2.
  • Le piston 34 de la pompe d'alimentation 14 en fluide hydraulique sous pression est actionné par une presse à vis inférieure renfermée dans le carter 78 et comprenant une roue dentée 35 en prise avec une roue d'entraînement 36, une vis-mère de montée 37 encastrée et fixée dans un alésage central de la roue dentée 35, cette vis-mère 37 étant en prise avec un arbre fileté 38 solidaire du piston 34.
  • La roue dentée 35 est supportée par des roulements à rouleaux inférieurs et supérieurs 82, 83. Bien entendu, il est possible dé remplacer la presse à vis inférieure d'actionnement de la pompe d'alimentation 14 par un autre moyen d'actionnement approprié.
  • Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la presse comprend une presse à vis supérieure enfermée dans un carter supérieur 84 fixé par son évasement inférieur 85 sur l'évasement supérieur 86 du carter 78 par des vis et écrous 87. Ce carter 84 supporte par son évasement supérieur 88 un couvercle 89 fixé au moyen de vis et d'écrous 90. La presse à vis supérieure comprend une roue dentée 42 supportée par des roulements à rouleaux inférieurs et supérieurs 91, 92 et en prise avec une roue dentée d'entraînement 43, une vis-mère de montée 93 encastrée et fixée dans un alésage.central de la roue dentée 42 et en prise avec une partie filetée de l'arbre 41 du piston central 39 de la presse. Cette tige de piston 41 traverse le couvercle 89 et est bloquée en rotation par un joug de guidage 94 au moyen d'un écrou 95, le joug étant emmanché sur au moins deux glissières de guidage 96a, 96b solidaires du couvercle 89. Enfin, l'outil de presse 3 comprend le piston moteur 64 emmanché par une ouverture centrale sur le cylindre mobile central 2 de la presse et comportant une partie annulaire 47 sur la face supérieure de laquelle est fixé ou formé au moins un cylindre 46 formant piston pourvu sur sa surface externe de segments d'étanchéité 97 et monté coulissant à l'intérieur d'une chemise 45 disposée dans un alésage 44 formant cylindre réalisé à la partie inférieure de l'élargissement 25 du cylindre extérieur mobile 5.
  • L'outil de presse 3 comprend également un piston outil 66 démontable et fixé par des goujons 98 et écrous 99 sur le piston moteur 64. Le piston outil 66 a une forme conjuguée à la forme des produits à fabriquer.
  • Ainsi, la presse décrite ci-dessus peut fonctionner comme une presse hydraulique, les moyens pour former la pression hydraulique étant constitués par la pompe d'alimentation 14 d'un fluide hydraulique sous pression tel que de l'huile, les vérins hydrauliques 11 a à 11 h, la première chambre à volume variable 10, 13, la seconde chambre à volume variable 17, 107 et la troisième chambre à volume variable constituée par les deux chambres 23, 24. Le fonctionnement d'une telle presse hydraulique qui comprend quatre unités de génération d'une pression hydraulique sera décrit ci-dessous :
    • - La presse à vis inférieure est actionnée pour mettre sous pression le fluide hydraulique, ou l'huile contenu dans le réservoir ou chambre 33. Le distributeur ou fond 15 est mis en rotation pour alimenter successivement dans les vérins hydrauliques 11a à 11h l'huile sous pression et ainsi provoquer la descente des pistons libres 12a à 12h. Avantageusement, le volume du réservoir 33 est sensiblement égal à la somme des volumes de chaque vérin hydraulique 11a a à 11 h quand les pistons 12a à 12h sont à leur point mort bas. La descente du piston 34 de la pompe d'alimentation 14 à huile sous pression provoque un déplacement du cylindre central 2 par l'effort mécanique du piston 34 sur l'épaulement 81 du cylindre 2a.
    • - La descente des pistons 12a à 12h dans les vérins hydrauliques 11a à 11h chasse le fluide contenu dans la chambre de cylindre 13 à travers les orifices 73 dans la chambre à volume variable 10. L'augmentation de pression de fluide dans cette chambre 10 provoque la descente du disque mobile 8 qui exerce ainsi une force sur le cylindre central 2 au niveau de son épaulement 7 et donc sur l'outil de presse 3.
    • - La descente des pistons 12a à 12h entraîne simultanément la descente des tiges de piston 16a à 16h dans la chambre à volume variable 17, 107, provoquant ainsi une augmentation de pression du fluide hydraulique contenu dans cette chambre et donc exerçant une nouvelle pression sur la face supérieure du piston moteur 64 de l'outil de presse 3.
    • - Enfin, la descente de la cloison mobile 8 provoque une augmentation de pression dans la chambre à volume variable 23 et ainsi force le fluide hydraulique contenu dans cette chambre à passer dans la chambre inférieure 24 à travers les orifices 29a, 29b pour exercer une nouvelle pression sur la partie cylindrique 30 du piston moteur 64 et donc exercer une pression sur l'outil de presse 3.
  • L'intensité de pression d'huile exercée successivement contre la tête de chaque piston différentiel 12a à 12h est réglable par réglage de la pression fournie par la pompe d'alimentation d'un fluide sous pression 14, pendant toute la descente du cylindre central mobile 2 et donc de l'outil de presse 3.
  • Etant donné que les pistons différentiels descendent successivement l'un après l'autre, l'intensité de la pression dans la première chambre à volume variable 10 est déterminée en fonction du rapport entre la surface utile du piston différentiel de chaque vérin hydraulique et la surface utile de la cloison 8 ainsi que la force exercée par le piston 34 de la pompe d'alimentation 14.
  • De plus, le volume de la chambre intermédiaire 23 avec la cloison mobile 8 à son point mort haut est égal au volume de la chambre inférieure 24 avec le piston moteur 64 à son point mort bas. L'intensité de la pression exercée par le fluide hydraulique contenu dans ces chambres 23 et 24 est égale à l'intensité de la pression déjà transmise par le disque 8 mobile sur le piston moteur 64 par l'intermédiaire de l'épaulement 7 du cylindre central mobile 2.
  • Enfin, le volume de la chambre à volume variable 107 quand le piston moteur 64 de l'outil de presse est à son point mort bas est égal au volume des chambres 17a à 17h des prolongements des vérins hydrauliques 11 a à 11 h.
  • Pendant la descente successive des pistons différentiels 12a à 12h, la force exercée par l'huile sous pression contenue dans les chambres 17 et la chambre à volume variable 107 sur le piston moteur 64 de l'outil de presse est égale à la pression résultant du rapport entre la surface d'une seule tige de piston 16a à 16h et la surface supérieure utile du fond du piston moteur 64 de l'outil de presse, et dépend de la force produite par la pompe d'alimentation en huile au moment donné.
  • La figure 2 illustre la position des différents éléments de la presse lorsque l'outil de presse est à son point mort bas.
  • Le retour de l'outil de presse à son point mort haut est réalisé par actionnement de la presse à vis inférieure pour faire remonter le piston 34 de la pompe d'alimentation 14 à son point mort haut et ainsi provoquer la remontée des pistons différentiels 12a à 12h et du piston moteur 64 à leur point mort haut, en synchronisation avec la remontée de la tige de piston 41 et du piston central 39 à l'aide de la presse à vis supérieure et avec la rotation synchronisée du fond 15 de distribution de fluide hydraulique. En effet, ce piston central 39 est toujours resté appuyé contre la partie inférieure du rétrécissement 7 du cylindre central mobile 2. Pour cela, l'arbre fileté 41 de la presse à vis supérieure ou la tige de piston est débrayé pendant la descente de l'outil de presse 3, puis embrayé pour la remontée de cet outil de presse à son point mort haut.
  • Dans une telle presse, les dispositifs d'étanchéité sont prévus seulement pour les éléments tels que le piston central 39, les pistons différentiels 12a à 12h, la paroi 31 interne de l'élargissement 25 du cylindre extérieur 5, qui délimitent une chambre ou enceinte contenant un fluide par rapport à un conduit, une enceinte reliée à l'air ambiant ou par rapport à une enceinte contenant un fluide de nature différente tel que l'eau de refroidissement.
  • Dans la presse de l'invention il n'est pas nécessaire de prévoir des éléments d'étanchéité entre les différentes chambres à volume variable 10, 13, 23, 24, 17, 107 étant donné que les surfaces des pistons, cloisons mobiles sont calculées de manière que leur rapport soit identique dans toutes les chambres contenant un fluide sous pression 10, 13, 17, 23, 24, 107 et donc dans lesquelles règne toujours une pression sensiblement égale.
  • - En conséquence, ces réservoirs peuvent même communiquer entre eux à travers des petits orifices d'égalisation de pression qui n'influencent absolument pas l'efficacité de la presse. Par .ailleurs, ces orifices d'égalisation permettent d'éliminer les différences éventuelles de volume des différentes chambres, différences de volume induites par les défauts de fabrication. Donc, ces orifices d'égalisation permettent de remplir les chambres à volume variable en fluide tel qu'un fluide hydraulique sous pression par un seul orifice d'approvisionnement en fluide, et notamment de compenser les fuites éventuelles de fluide hydraulique.
  • Ainsi, cette presse présente les avantages suivants :
    • - elle est capable de fournir une force de pressage élevée par rapport à son encombrement,
    • - la pression finale exercée par le piston moteur de l'outil de presse est égale à la somme des différentes pressions produites dans chaque chambre à volume variable, et. donc résulte d'une multiplication de la pression exercée par le piston 34 de la pompe d'alimentation 14 en fluide hydraulique sous pression,
    • - une grande économie d'énergie,
    • - une course importante de l'outil de presse par rapport à la hauteur de la presse et donc une grande capacité d'alimentation en mélange dans des moules ainsi qu'une force de pressage réglable jusqu'à l'emboutissage complet des pièces à presser,
    • - cette presse peut être utilisée comme une presse hydraulique ayant un fonctionnement très souple et qui peut être facilement automatisée par programmation de la pression produite par le piston 34 de la pompe d'alimentation 14 du fluide sous pression, comme une presse hydraulique pneumatique, ou hydraulique-pneumatique et à explosion combinée comme cela sera décrit ci-dessous.
  • De plus, le remplacement de l'outil de presse est très facile, et les dispositifs de réglage de la pression et de-la cadence de travail d'une telle presse sont très accessibles.
  • Donc, cette presse est très facilement adaptable en fonction de la cadence de travail désirée pour la fabrication d'un produit particulier cette adaptation étant réalisée par, par exemple :
    • - réglage de la course de l'outil de presse,
    • - réglage de son point de départ,
    • - échangeabilité du piston outil
    • - réglage de la vitesse de descente et de retour de l'outil de presse.
  • On décrira maintenant en référence aux figures 4, 5 et 6, la presse de l'invention dans sa variante comme presse à explosion notamment utilisée pour la fabrication par emboutissage de produits métalliques tels qu'une tôle métallique 100 disposés au-dessus d'une matrice femelle 108 et illustrée aux figures 4 à 6.
  • Pour transformer la presse décrite précédemment en une presse à explosion, les pistons 46 solidaires de l'anneau annulaire 47 du piston moteur 64 sont équipés de deux soupapes respectivement d'admission 48 et d'échappement 49. Un siège de soupape 51 est formé à l'extrémité supérieure du piston 46 pour recevoir la tête 52 de la soupape d'admission 48, tandis qu'un deuxième siège de soupape 53 est formé dans l'extrémité débouchante d'un conduit d'échappement 50 pour recevoir la tête 54 de la soupape d'échappement 49.
  • La soupape d'admission 48 présente un alésage axial central dans lequel est monté de manière coulissante le corps 58 de la soupape d'échappement 49, la tige 56 de cette soupape d'échappement étant montée coulissante dans un alésage 102 formant guide soupape réalisé dans la partie annulaire 47 du piston moteur 64. De plus, l'extrémité de cette tige 56 de soupape est filetée et comprend un élément de butée 57, réglable en position et disposé en dessous de la partie annulaire 47 du piston moteur pour ainsi provoquer l'ouverture de la soupape d'échappement lorsque l'outil de presse a parcouru une distance prédéterminée et donc régler la profondeur de pressage obtenue par cette presse.
  • L'enceinte 62 du piston 46 est reliée par un conduit d'admission d'air frais 63 à la chambre du cylindre central mobile 2, et est reliée avec la chambre de combustion 55 lorsque la soupape d'admission est en position ouverte. Cette chambre de combustion est définie entre la soupape d'admission 48 et la soupape d'échappement 49 quand elles sont appliquées contre teur siège de soupape respectif.
  • Cette chambre de combustion est équipée avec des dispositifs d'injection de carburant et d'allumage.
  • Bien entendu, la presse peut comprendre un seul cylindre 44 ou plusieurs cylindres, par exemple trois cylindres 44a à 44c comme illustré à la figure 3, chaque cylindre comprenant les mêmes éléments que celui décrit ci-dessus.
  • Dans le mode de réalisation illustré, le piston outil 65 fixé sur le piston moteur 64 comprend des alésages latéraux 103 accessibles pour loger la tige de piston 56 et les éléments de butée 57, et un alésage central 104 communiquant d'une part, avec l'atmosphère et, d'autre part, à travers une soupape d'admission d'air frais 59 avec la chambre du cylindre central mobile 2. Cette soupape d'admission d'air frais 59 a son siège de soupape 60 formé dans une plaque circulaire 61 fixée en dessous de l'évasement inférieur 2b du cylindre central 2. La tige de piston de cette soupape est montée dans un alésage guide tige réalisé dans le corps du piston outil 65.
  • Avantageusement, dans le mode de réalisation représenté, le piston outil 65 est constitué par un disque fixé sur le piston moteur 64 par les boulons ou écrous 98, 99 et d'une seconde partie 66 fixée par des boulons 106 sur le disque 65, cette seconde partie ayant une face inférieure formant la matrice mâle 67 pour réaliser l'emboutissage de la tôle métallique 100.
  • La presse à explosion fonctionne de la manière suivante :
  • La cadence de travail de fonctionnement d'une telle presse est répartie entre trois. temps : l'admission d'air frais, la compression et l'explosion-échappement.
  • L'admission d'air frais est réalisée par actionnement de la presse à vis supérieure de la presse qui fait remonter le piston central 39 dans le cylindre central mobile 2 jusqu'à son point mort haut, et provoque ainsi l'ouverture de la soupape 59 d'admission d'air frais et l'admission d'air frais dans le cylindre central mobile 2. De plus, cette remontée du piston 39 et de sa tige filetée 41 provoque la montée solidaire de l'outil de presse 3 et donc des pistons 46a à 46c dans les cylindres 44a à 44c associés à leur point mort haut respectif ainsi que les soupapes d'admission 48 et d'échappement 49. La position des différents éléments mécaniques pendant la phase d'admission est illustrée à la figure 4.
  • Quand tous les éléments mécaniques de la presse sont arrivés à leur point mort haut, la phase de compression (figure 5) commence par l'actionnement de la presse à vis supérieure pour maintenant provoquer la descente du piston central 39 dans le cylindre central mobile 2. Ainsi, la soupape d'admission d'air frais 59 est fermée et l'air frais contenu dans le cylindre 2 est alimenté sous pression à travers le conduit d'admission d'air frais 63 dans la chambre de piston 62 ce qui provoque l'ouverture de la soupape d'admission 48 et la fermeture de la soupape d'échappement 49. Ainsi, l'air comprimé par le piston 39 dans le cylindre 2 est alimenté dans la chambre de combustion 55. Quand la pression dans la chambre de combustion a atteint une valeur prédéterminée qui est mesurée par exemple, un manomètre (non représenté) la descente du piston central 39 est stoppée automatiquement. La phase de compression est ainsi terminée.
  • Le carburant est alors injecté dans les chambres de combustion 55 et est allumé par les dispositifs d'injection et d'allumage précités ce qui provoquera l'explosion du mélange gazeux simultanément dans les trois chambres de combustion 55a à 55c, dans le mode de réalisation illustré provoquant ainsi la fermeture des soupapes d'admission 48 et la transmission du choc sur l'outil de presse par l'intermédiaire de l'anneau 65 et donc l'emboutissage de la tôle métallique 100. La composition du mélange de gaz contenu dans la chambre de combustion est dosée en fonction du travail à effectuer et donc de la force de pressage et d'emboutissage à obtenir.
  • Quand l'outil de presse a effectué une course prédéterminée, l'anneau 65 vient en contact avec les éléments de butée 57 montés sur la tige 56 de la soupape d'échappement 49 provoquant son ouverture. Ainsi, les gaz brûlés contenus dans la chambre de combustion 55 s'échappent par le conduit d'échappement 50. Cette position est illustrée à la figure 6.
  • Par ailleurs, à cet instant, les chambres de combustible 55a à 55c sont balayées par-t'air comprimé restant contenu dans le cylindre central 2 au-dessous de son piston 39 et dans les conduits 63 d'admission d'air frais. Par ailleurs, le refroidissement du piston 39 est assuré par l'admission et le refoulement de l'airfrais pendant son mouvement alternatif à travers un canal 105 relié à la chambre d'air frais 104.
  • Avantageusement, lors de la première montée du piston 39 et de la tige de piston 41 ou avant l'utilisation de la presse comme presse à explosion, le piston 34 de la pompe d'alimentation 14 en fluide hydraulique sous pression est monté à son point mort haut pour ainsi déplacer le fluide contenu au-dessus des pistons 12a à 12h des vérins hydrauliques 11a à 11 h dans le réservoir 33 de la pompe d'alimentation, par actionnement de la presse à vis inférieure et supérieure pendant l'admission d'air frais dans le cylindre central 2. Après cela, la presse à vis inférieure, le disque de distribution d'huile 15 sont bloqués pour empêcher le passage du fluide depuis le réservoir 33 dans les vérins hydrauliques 11a à 11h.
  • Le fluide hydraulique resté dans les différentes chambres à volume variable et les pistons des vérins hydrauliques se déplaceront vers le bas ou monteront selon les mouvements du cylindre mobile central 2 et du piston central 39, sans être soumis au choc de l'explosion.
  • Ainsi, la presse de l'invention qui peut être utilisée comme une presse hydraulique quand aucun combustible n'est injecté dans la chambre de combustion 55 des cylindres 44a et 44c et simplement par la mise en marche de la presse à vis inférieure et du disque 15 de distribution de fluide hydraulique, est transformée en une presse à explosion par leur blocage et l'injection d'un combustible dans la chambre à combustion des cylindres 44a à 44c provoquant l'explosion de ce combustible mélangé à de l'air frais admis dans cette chambre.
  • En conclusion, la presse de l'invention est d'un encombrement réduit et peut par des modifications très simples et très rapides être utilisée selon un mode de fonctionnement approprié en fonction des articles à fabriquer.

Claims (25)

1. Presse à fonctionnement hydraulique, pneumatique, pneumatique/hydraulique, ou pneumatique/à explosion combinée, notamment pour la fabrication de produits par compactage, frittage, pressage, façonnage, emboutissage ou repoussage, comprenant un piston outil (66) fixé à un piston moteur (64) supporté par l'évasement (2b) de la partie inférieure d'un cylindre mobile (2) dont la partie supérieure coulisse dans un cylindre fixe de guidage (4) suspendu coaxialement dans un cylindre intermédiaire (19) qui reposant avec son collet (27) et un rétrécissement (28) sur l'élargissement (25) d'un cylindre (5) formant l'enveloppe extérieure de la presse, renferme avec ce cylindre extérieur (5) une chambre annulaire (21) contenant un fluide de refroidissement communiquant par un passage (32) formé dans l'élargissement (25) du cylindre extérieur (5) avec un réservoir inférieur (26) de fluide de refroidissement ; le même cylindre intermédiaire (19) renferme dans son intérieur les moyens hydrauliques comprenant une pluralité de vérins hydrauliques (11 à à 11 h) disposés en couronne autour du cylindre mobile (2) muni d'un rétrécissement (7) sur lequel repose une cloison mobile (8) coulissant en même temps de manière étanche dans les trous percés dans son fond autour des dits vérins hydrauliques (11a a à 11 h) et par sa partie cylindrique (9) contre la paroi interne du cylindre intermédiaire (19) délimitant avec celui-ci et le cylindre de guidage (4) une première chambre à volume variable (10) communiquant en permanence avec une première chambre inférieure (13) à volume variable située dans chaque vérin hydraulique (11 à 11h) formée par le coulissement des pistons différentiels (12a à 12h) dans la partie supérieure de chaque vérin hydraulique entre la surface inférieure de chaque piston libre, différentiel (12) et une ouverture (73) percée dans la paroi de chaque vérin hydraulique au-dessus de la partie supérieure de son prolongement, assurant le transfert de la pression exercée par le fluide hydraulique provenant d'une pompe (14) d'alimentation en fluide hydraulique remplissant successivement la première chambre supérieure (13) à volume variable située dans chaque vérin hydraulique entre son piston libre différentiel (12) et le disque (15) faisant fond de la pompe (14) ; le prolongement de chaque vérin hydraulique (11 a à 11 h) d'une section interne réduite dans laquelle coulisse la tige (16a à 16h) de chaque piston différentiel (12a a 12h) est soudé par son extrémité inférieure a son trou respectif percé dans un disque inférieur immobile (18) soudé à l'extrémité inférieure d'une partie rétrécie (22) du cylindre intermédiaire (19) et situé dans un alésage du piston moteur (64) autour du cylindre mobile (2), pour former entre eux et la surface inférieure de la tige (16a à 16h) de chaque piston différentiel (12a à 12h) une deuxième chambre à volume variable (17a à 17h, 107) remplie d'un fluide hydraulique ; une troisième chambre à volume variable comprenant une chambre supérieure (23) située au-dessous de la cloison mobile (8) - entre le cylindre mobile central-(2) et le cylindre intermédiaire (19) - et une chambre inférieure (24), définie au-dessous du rétrécissement (28) du cylindre intermédiaire (19) et entre sa partie inférieure rétrécie (22) et la paroi inférieure (31) du réservoir (26) de fluide de refroidissement, les deux chambres étant en communication permanente à travers un orifice (29) et qui avec les autres chambres à volume variable (10, 13, 17a à 17h, 107) font partie du système hydraulique de la presse caractérisé en ce que le piston outil (66) et le cylindre mobile (2), solidaires d'un piston moteur (64) sont soumis pendant leur descente à une pression provenant des moyens de pression hydraulique (11a à 11 h, 8, 16a à 16h, 13,17, 23, 24, 107) supportés par l'action coordonnée du système pneumatique de presse, notamment de ses organes de pression mécanique (41, 38, 2) et pneumatique (41, 39, 2) qui supportent aussi le fonctionnement du système à explosion de la presse de manière à ce que un piston (39) coulissant dans le cylindre mobile (2) actionné par une presse à vis supérieure (42, 43) comprime l'air frais aspiré à travers la soupape (59) et le transporte par une conduite (63) dans un cylindre (46a à 46c) pour y être mêlé avec le carburant de manière à ce que le mélange obtenu auto-allumé provoque une pression indépendante du système hydraulique, exercée sous forme d'un choc contrôlé du point de vue de la force et de la profondeur déterminée par un bouté (57), répété successivement grâce à la montée du piston (39) soulevant le cylindre mobile (2) et les pistons associés (64, 66) jusqu'à leur position de départ. Les mêmes organes du système' pneumatique sont à l'origine du retour des dits pistons dans leur position antérieure en cas d'emploi de la presse comme presse hydraulique.
2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cylindre fixe de guidage (4), le cylindre intermédiaire (19) et le cylindre (5) faisant l'enveloppe de la presse sont fixés par leur évasement supérieur respectif (5a, 6, 20) sur une plate-forme de support (1). L'évasement du cylindre fixe de guidage (4) est exécuté sous forme d'un disque (6) muni d'orifices contenant les rainures (71a à 71 h), chacun d'eux logeant l'extrémité supérieure d'un vérin hydraulique (11a à 11 h) le retenant en position fixe.
3. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston moteur (64) est emmanché par un alésage pratiqué en son centre sur l'évasement inférieur (2b) du cylindre mobile (2).
4. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cloison mobile (8) transfère la pression hydraulique développée dans les chambres à volume variable supérieures (11a à 11h, 12a à 12h, 10, 13) sur le piston moteur (64) par l'intermédiaire du fluide hydraulique contenu dans les chambres à volume variable inférieures (23, 24, 17, 107) ainsi que par l'action mécanique directe, étant donné que la cloison mobile (8) repose sur le rétrécissement (7) du cylindre mobile (2) solidaire du piston moteur (64).
5. Presse selon la revendication 4, caractérisée en ce que la cloison mobile (8) coulisse dans les ouvertures pratiquées dans son fond le long du cylindre mobile (2) et des vérins hydrauliques (11a à 11h) de manière semi-étanche, sans segments d'étanchéité, permettant ainsi l'égalisation de la pression dans les chambres à volume variable supérieures (11 a à 11 h, 12a à 12h, 10, 13) et inférieures (23, 24, 17, 107).
6. Presse selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'égalisation de la pression du fluide hydraulique dans les chambres à volume variable inférieures (23, 24, 17, 107) et supérieure (11a à 11 h, 12a à 12h, 10, 13) est stimulée à travers les petits orifices d'égalisation de pression percés dans le fond de la cloison mobile (8).
7. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe (14) d'alimentation en fluide hydraulique comprend une chambre de fluide (33) et un piston (34) fixé sur l'extrémité supérieure de la partie supérieure (2a) de section réduite du cylindre mobile central (2).
8. Presse selon la revendication 7, caractérisée en ce que le piston (34) de la pompe (14) est actionné par une presse à vis comportant une roue dentée (35) en prise avec une roue dentée (36) d'entraînement et une vis de montée (37) en prise avec un arbre fileté (38) relié au piston (34) de la pompe d'alimentation (14).
9. Presse selon la revendication 7, caractérisée en ce que le fond (15) de la pompe d'alimentation (14) est rotatif au-dessus de t'extrémité des vérins hydrauliques (11a à 11h), et comprenne une seule ouverture pour laisser passer le fluide dans chaque vérin hydraulique.
10. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe d'alimentation (14) envoi le fluide hydraulique successivement dans chaque vérin hydraulique (11a à 11h).
11. Presse selon la revendication 7, caractérisée en ce que le volume de la chambre (33) de fluide de la pompe d'alimentation (14) est égal à la somme du volume de chaque cylindre des vérins hydrauliques (11a à 11 h) quand le piston libre (12a à 12h) est à son point mort bas.
12. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section de chaque vérin hydraulique (11 a à 11 h) et la section de chaque chambre à volume variable (10, 17a à 17h, 23, 24, 107) sont déterminées pour que la pression de fluide hydraulique régnant dans chaque chambre à volume variable soit presque la même comme dans chaque vérin hydraulique.
13. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élargissement (25) du cylindre extérieur (5) s'étende également vers l'intérieur de ce cylindre pour former le réservoir auxiliaire .(26) d'un fluide de refroidissement tel que de l'eau, le cylindre intermédiaire (19) présentant le collet (27) reposant sur cet élargissement (25), ayant sa partie cylindrique de section réduite (22) en contact avec la partie de prolongement des vérins hydrauliques (11a à 11h).
14. Presse selon la revendication 13, caractérisée en ce que le réservoir auxiliaire (26) en communication réciproque avec la chambre annulaire (21), serve pour le refroidissement des moyens d'explosion (44a à 44c, 45a à 45c).
15. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston moteur (64) comprend une partie cylindrique supérieure (30) s'étendant de manière coulissante dans l'espace formé entre la paroi interne (31) de l'élargissement (25) du cylindre extérieur (5) et la partie (22) de section réduite du cylindre intermédiaire (19).
16. Presse selon la revendication 15, caractérisée en ce que la pression développée dans tous les systèmes de la presse, notamment dans son système mécanique et pneumatique combiné, dans le système hydraulique et le système pneumatique à explosion combiné est transférée sur le piston outil (66) par l'intermédiaire du piston moteur (64).
17. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de pression mécanique et pneumatique combinés proviennent d'un dispositif mécanique comprenant une presse à vis supérieure (35 à 37) disposée sur la presse à vis inférieure d'actionnement de la pompe d'alimentation (14) et comprenant une roue dentée (42) en prise avec une roue dentée (43) d'entraînement et une vis de montée (93) en prise avec une partie filetée de la tige (41) bloquées en rotation ensemble avec son piston (39) coulissant dans la partie inférieure du cylindre mobile (2) formant dans celui-ci une enceinte à volume variable communicant d'un côté avec l'atmosphère à travers la soupape automatique (59) et de l'autre côté avec la chambre du piston (62) du cylindre d'explosion (44) par la conduite (63) d'air comprimé pratiquée dans le corps du piston moteur (64), provoquant ainsi pendant sa montée vers le point mort haut l'ascension de tous les moyens de pression hydraulique dans leur position de départ respective et le remplissage de la partie inférieure du cylindre mobile (2) avec l'air frais et pendant sa descente vers le point mort bas la compression simultané d'air dans son enceinte et dans la chambre (62) du cylindre (44).
18. Presse selon la revendication 17, caractérisée en ce que la tige (41) du piston (39) coulissant dans le cylindre mobile (2) solidaire du piston moteur (64) est débrayé pendant l'explosion pour éviter la transmission de choc sur les éléments de système hydraulique de la presse.
19. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le disque (18) traversé par le cylindre mobile (2), est pourvu d'ouvertures et est fixé sur l'extrémité inférieure de la partie rétrécie du cylindre intermédiaire (19) logeant les prolongements des vérins hydrauliques (11a à 11 h) par leurs ouvertures respectives, pour les maintenir soudée en position verticale.
20. Presse selon la revendication 13, caractérisée en ce que la partie élargie (25) du cylindre extérieur (5) comprend dans sa partie inférieure au moins un alésage pour recevoir les moyens à explosion permettant d'appliquer une force sur le piston outil (66).
21. Presse selon la revendication (19), caractérisée en ce que les moyens d'explosion comprennent au moins un cylindre (44) pourvu d'une chemise (45) dans laquelle coulisse de manière étanche un piston (46) formant saillie sur la face supérieure d'une partie annulaire (47) du piston moteur (64), une soupape d'admission et d'échappement (48, 49), des moyens d'allumage et d'alimentation du cylindre en carburant, un dispositif d'alimentation en air comprimé de chaque cylindre (44), et un conduit d'échappement (50) formé dans la partie supérieure du cylindre (44) dans l'élargissement (25) du cylindre (5).
22. Presse selon la revendication 20, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure du piston (46) forme un siège de soupape (51) pour la tête (52) de la soupape d'admission, et la partie supérieure du cylindre (44) forme le siège de soupape (53) pour la tête (54) de la soupape d'échappement (49), une chambre d'explosion (55) étant délimitée entre la partie supérieure du cylindre (44) et l'extrémité supérieure du piston (46).
23. Presse selon la revendication 21, caractérisée en ce que la tige (56) de la soupape d'échappement (49) du cylindre (44) traverse la partie annulaire (47) du piston moteur (64) et comprend l'organe formant butée (57) sur sa partie faisant saillie pour provoquer l'ouverture de la soupape d'échappement (49) après une course déterminée du piston moteur (64).
24. Presse selon la revendication 21, caractérisée en ce que la soupape d'admission (48) du cylindre (44) comprend un alésage longitudinal dans lequel est monté coaxialement de manière coulissante le corps (58) de la soupape d'échappement (49) du cylindre (44).
25. Presse selon une des revendications précé- . dentes caractérisée en ce que les outils de presse (3, 65, 66) sont fixés sur le piston moteur (64) de manière amovible, des éléments (65, 66) de l'outil de presse conformés à la forme du produit à fabriquer.
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