EP0715932A1 - Procédé et appareil pour la régulation de la course de frappe d'un appareil à percussion mû par un fluide incompressible sous pression - Google Patents

Procédé et appareil pour la régulation de la course de frappe d'un appareil à percussion mû par un fluide incompressible sous pression Download PDF

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EP0715932A1
EP0715932A1 EP95420353A EP95420353A EP0715932A1 EP 0715932 A1 EP0715932 A1 EP 0715932A1 EP 95420353 A EP95420353 A EP 95420353A EP 95420353 A EP95420353 A EP 95420353A EP 0715932 A1 EP0715932 A1 EP 0715932A1
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EP
European Patent Office
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fluid
drawer
distributor
piston
stroke
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EP95420353A
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German (de)
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Inventor
Jean Sylvain Comarmond
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Montabert SAS
Original Assignee
Montabert SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/26—Control devices for adjusting the stroke of the piston or the force or frequency of impact thereof

Definitions

  • the subject of the present invention is a process for automatic regulation of the stroke of the striking piston of a percussion device driven by an incompressible fluid under pressure and a device for implementing this process.
  • Percussion devices driven by an incompressible fluid under pressure are supplied with fluid, so that the result of the hydraulic forces applied successively on the striking piston, displaces the latter alternately in one direction then in the other.
  • the piston moves alternately inside a bore or cylinder, in which is formed, above the piston, a chamber which, delimited in part by the latter, is called so conventional: upper room.
  • a chamber which, delimited in part by the latter, is called so conventional: upper room.
  • this chamber is supplied with pressurized fluid, the hydraulic force which is created there allows the piston to describe its stroke.
  • a second chamber also partially delimited by the piston, conventionally called: lower chamber.
  • the resulting force of the fluid pressure in the lower chamber ensures the displacement of the piston for its return stroke.
  • the overall power of a device is expressed by the product of the value of the striking frequency and the value of the energy per stroke.
  • the energy per stroke is the kinetic energy given to the piston, which depends on the stroke and the supply pressure.
  • Patent EP 0 214 064 describes an apparatus which makes it possible to obtain an automatic adaptation of the percussion parameters, thanks to the presence in the cylinder of the apparatus of a channel supplied with fluid according to the position of the piston after the impact and the possible rebound of the piston on the tool.
  • Patent EP 0 256 955 describes an apparatus which makes it possible to obtain the same result, depending on the pressure variations in the upper chamber or the lower chamber, consecutive to the rebound effect of the piston on the tool, thanks to the presence of a hydraulic element sensitive to these variations.
  • the object of the invention is to provide a method and an apparatus for its implementation, allowing an automatic adaptation of the frequency and of the energy by stroke of the piston of a percussion apparatus, which is simple, reliable and compact. , to be able to equip in particular small and medium power devices.
  • the invention relates to a method of regulating the striking stroke of a percussion device, driven by an incompressible fluid under pressure, comprising a piston moving inside a cylinder and delimiting therewith.
  • a distributor connected to a control device making it possible to vary the stroke of the striking piston, and comprising a drawer mounted in a cylinder on the 'one side of which acts a spring and the other side of which can be subjected to fluid pressure, this drawer comprising a groove connected, on the one hand, to the distributor and, on the other hand, and depending on the position axial of the drawer, to one of several channels opening into the cylinder and capable of being placed in communication with the lower chamber at the end of the movement of movement of the striking piston upwards, characterized in that it co nsist, during the piston rebound phase following impact, to determine the possible existence of an instantaneous flow of fluid flowing from the upper chamber to the high pressure fluid supply circuit, determined to
  • this method consists in carrying out the possible supply of pressurized fluid to the control device, only during the rebound phase of the piston, at the start of the movement of the distributor and while the distributor still supplies the upper chamber with fluid under high pressure.
  • an apparatus for implementing this method comprises a control slide subjected to the opposing pressures of fluid prevailing, respectively, in the upper chamber and in the supply circuit of the upper fluid chamber under high pressure, this drawer opening a circuit for supplying the device for controlling the fluid under pressure, when the difference between the pressure in the upper chamber and the pressure in the supply circuit exceeds a predetermined value.
  • control drawer is mounted in a cylinder delimiting with the drawer two opposite chambers connected, respectively, to the upper chamber and to the channel for supplying fluid under high pressure, and into which open two channels connected, respectively, to a source of pressurized fluid and to the piloting, these two channels being capable of being brought into communication by a groove which the control slide comprises, in a certain axial position thereof.
  • the source of pressurized fluid supplying the piloting device through the cylinder of the control slide can be constituted by the high pressure supply circuit itself or, by the upper chamber.
  • the cylinder of the control slide can therefore be connected to one or the other of these two pressure sources.
  • the supply pipe of the piloting device with pressurized fluid passes through a drawer device, the movement of which is mechanically linked to the movement of the distributor, and which comprises a groove which, depending on the position of the drawer, allows or does not allow the passage of pressurized fluid in the direction of the selector slide stroke of the striking piston, belonging to the steering system.
  • the groove of the drawer, associated with the distributor is positioned in such a way that it allows the passage of pressurized fluid only during the start of the stroke of the distributor drawer, at a time when the distributor still allows the supply of high pressure fluid to the upper chamber.
  • the drawer, associated with the dispenser can either be independent of the dispenser drawer, or be an integral part thereof.
  • this device comprises a leakage channel, in permanent or momentary communication with the supply circuit of the piloting device with pressurized fluid, intended to evacuate, at each cycle, a defined quantity of fluid, to bring the drawer of the control device in the direction of reduction of the stroke of the impact piston, when this control device is no longer sufficiently supplied with pressurized fluid.
  • the apparatus represented in FIG. 1, is a percussion apparatus comprising a piston 1 sliding in a body 2, and coming into strike at each cycle with a tool 3.
  • a main distributor mounted in the body 2, comprising a drawer 4, allows to put the upper chamber 8 formed above the piston, alternately in relation to the supply of high pressure fluid 5, as shown in Figure 1, or with the low pressure circuit 6, as shown in Figure 2.
  • the piston 1 forms with the body 2, a lower annular chamber 9, permanently supplied by the channel 5, so that each position of the dispenser drawer, causes the striking stroke of the piston 1, then the stroke of ascent.
  • the device comprises a drawer 15 comprising two opaque piloting chambers: on the one hand the chamber 20 connected by a channel 22 to the channel for supplying fluid under high pressure and, on the other hand, the chamber 21 connected to the upper chamber 8.
  • the apparatus also includes a second drawer 23 whose movement is mechanically linked to the movement of the drawer 4 of the main distributor and which comprises a groove 24 making it possible to stop or let pass the fluid between a channel 16 coming from the first drawer 15 and a channel 18 ending in the control chamber of the stroke selector drawer 13.
  • the circuit for controlling the travel selector 13 comprises a channel 14 connected to the conduit 5 for fluid under high pressure, the drawer 15, the channel 16, the drawer 23, and the channel 18 opening onto a section of the travel selector drawer 13.
  • the slide 15 is constantly kept in the low position by the supply pressure from the channel 5 and the accumulator 7 via the channel 22 and applying to the largest diameter of the drawer, while the annular section of this drawer is connected to the low pressure circuit 6 by a channel 24.
  • the channel 14, connected to the supply channel 5, does not communicate with the channel 16.
  • the control section of the travel selector 13 is not supplied and this selector, thanks to the spring 19, remains in the low position, putting in communication the control channel 12 of the distributor 4 with the channel 11 corresponding to the short stroke of strike of the piston 1.
  • FIG. 3 represents the position of the moving parts when the ground, encountered by the tool, is hard.
  • the striking piston 1 rebounds just after its impact on the tool 3 and repels the fluid in the channel 17, while the main distributor 4 is still in the position of figure 1 and begins to pass from the position of figure 1 towards the position of figure 2.
  • this differential pressure is sufficient to raise the drawer 15.
  • the drawer 15 puts the channel 14 and the channel 16 in communication via a groove 15a.
  • the distributor 4 changes position, and the slide 23, linked to this distributor, briefly connects the channel 16 to the channel 18.
  • the fluid passing successively from the channel 14 to the channel 16, then to the channel 18, supplies the piloting section of the travel selector 13, and allows this selector to be pushed back against the action of the spring 19.
  • This selector 13 then puts the pilot channel 12 into communication of the main distributor 4 with the channel 10 corresponding to the large striking stroke of the piston 1.
  • the slide 15 is set in motion only when the instantaneous flow goes from the upper chamber 8 to the channel 5, via the channel 17.
  • the drawer 15 remains stationary.
  • the channel 22 can be connected to the channel 17, instead of the channel 5.
  • the movement of the slide 15 is only sensitive to the pressure drop due to the instantaneous flow coming out of the upper room 8.
  • FIG. 3 shows the position of the moving parts when, during the rebound of the piston, the slide 23, the movement of which is linked to that of the distributor 4, lets the fluid pass from channel 16 to channel 18 and the selector 13, a selected moment, as a function of the relative position of the groove 24 of this drawer and the outlet of the channels 16 and 18.
  • This drawer 23 has a central channel 28 opening into an annular groove, making it possible to connect both the channel 16, the channel 18 and, through a calibrated orifice, the low pressure circuit 6.
  • the movements of the striking piston 1 and of the distributor 4 remain constantly linked to each other.
  • the distributor drawer and the drawer 23 will therefore be in a precise position.
  • the right choice is to establish communication between channels 16 and 18, a few moments after the shock.
  • the drawer 15 tends to rise under the effect of water hammer due to the sudden stop of the striking piston, then goes back down immediately, if the ground is soft , but stays raised a little longer if the ground is hard.
  • the drawer 23 eliminates the influence of pressure variations in the upper chamber 8, by letting the fluid flow towards the selector 13 only a little later, when the lifting of the drawer 15 corresponds effectively to the presence of a flow installed from the upper chamber 8 to the channel 5, and therefore, to a rebound of the piston on hard ground.
  • the calibrated orifice contained in the channel 28 evacuates towards the low pressure circuit 6, all the fluid coming from the spool 15 and the channel 16
  • the channel 18 no longer receives fluid, but on the contrary discharges through the channel 28 the fluid contained in the control chamber of the drawer 13, allowing the striking piston to be kept in small stroke.
  • FIG. 4 represents a variant of the invention according to which the distributor 4 and the drawer 23 form only one piece.
  • the channel 28 is eliminated and replaced by a channel 29 or a channel 30 comprising a calibrated orifice and connecting the channel 18 with the low pressure circuit 6.
  • the drawer 13 is pushed upwards, so as to select the large stroke of the striking piston.
  • FIG. 5 represents another embodiment of the invention, in which the drawer 15 is constituted by a valve, or valve, allowing energy recovery.
  • this valve specially fitted out according to the invention, comprises a groove 15a making it possible to connect the channel 14, supplied with high pressure, with the channel 16, at the time of its lifting.
  • the piston 1 delivers the fluid contained in the upper chamber 8, directly through the passage 25, then the channel 26 towards the high pressure circuit 5, by lifting the valve 15.
  • the valve 15 remains raised as long as the pressure drop due to the flow between the channels 25 and 26 is greater than the value of the supply pressure multiplied by a constant depending on the sections of the valve.
  • the supply pressure being kept constant moreover, the valve 15 therefore remains open from a flow rate intended for evacuation of the upper chamber 8.
  • the groove of the valve places the channel 14 in communication with the channel 16. This allows, through the passage of fluid through the slide 23, to supply the channel 18 and therefore to control the stroke selector 13 so as to obtain a large stroke for striking the piston for hard ground.
  • FIG. 6 represents another embodiment of the invention, according to which the channel 14 is replaced by a channel 27 in communication with the upper chamber 8.
  • the channel 14 is replaced by a channel 27 in communication with the upper chamber 8.
  • the upper house is obviously under pressure.
  • the fluid supply can therefore be taken in the upper chamber 8 instead of being taken as previously by the inlet channel 5.
  • the invention provides an improvement and a simplification to the current state of the art in the field of automatic selection of the striking stroke of these devices.

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Abstract

Ce procédé consiste, lors de la phase de rebond du piston (1) consécutive à l'impact, à déterminer l'existence éventuelle d'un débit instantané de fluide s'écoulant de la chambre haute (8) vers le circuit d'alimentation (5) en fluide sous haute pression, déterminé à partir de la pression différentielle entre ces deux circuits puis, si un tel débit est détecté, à alimenter en fluide sous pression un dispositif de pilotage pour déplacer le tiroir (13) de celui-ci dans un sens d'allongement de la course du piston de frappe. <IMAGE>

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé de régulation automatique de la course du piston de frappe d'un appareil à percussion mû par un fluide incompressible sous pression et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Les appareils à percussion mûs par un fluide incompressible sous pression sont alimentés en fluide, de telle manière que la résultante des forces hydrauliques s'appliquant successivement sur le piston de frappe, déplace celui-ci alternativement dans un sens puis dans l'autre.
  • Dans les appareils de ce type, le piston se déplace alternativement à l'intérieur d'un alésage ou cylindre, dans lequel est ménagée, au-dessus du piston, une chambre qui, délimitée pour partie par celui-ci, est appelée de façon conventionnelle : chambre haute. Lorsque cette chambre est alimentée en fluide sous pression, la force hydraulique, qui y est créée, permet au piston de décrire sa course de frappe. A l'autre extrémité de l'alésage, dans lequel se déplace le piston, est ménagée une seconde chambre, également délimitée pour partie par le piston, appelée de façon conventionnelle: chambre basse. La force résultante de la pression de fluide dans la chambre basse assure le déplacement du piston pour sa course de retour.
  • La puissance globale d'un appareil est exprimée par le produit de la valeur de la fréquence de frappe et de la valeur de l'énergie par coup.
  • Il est connu que, pour une puissance globale donnée, il est préférable de privilégier l'énergie par coup par rapport à la fréquence de frappe, lorsque l'outil de l'appareil rencontre un terrain dur, tandis qu'il est préférable de privilégier la fréquence de frappe par rapport à l'énergie par coup lorsque l'outil rencontre un terrain tendre.
  • L'énergie par coup est l'énergie cinétique donnée au piston, qui dépend de la course de frappe et de la pression d'alimentation.
  • Pour ajuster la fréquence de frappe et l'énergie par coup convenant à la dureté d'un terrain donné, deux solutions connues sont décrites par les brevets EP 0 214 064 et EP 0 256 955 au nom de la Demanderesse.
  • Le brevet EP 0 214 064 décrit un appareil qui permet d'obtenir une adaptation automatique des paramètres de percussion, grâce à la présence dans le cylindre de l'appareil d'un canal alimenté en fluide selon la position du piston après l'impact et le rebond éventuel du piston sur l'outil.
  • Le brevet EP 0 256 955 décrit un appareil qui permet d'obtenir le même résultat, en fonction des variantes de pression dans la chambre haute ou la chambre basse, consécutives à l'effet de rebond du piston sur l'outil, grâce à la présence d'un élément hydraulique sensible à ces variations.
  • Il s'agit, dans les deux cas, de systèmes performants bien adaptés à des appareils de forte puissance, mais qui sont très coûteux et nécessitent un nombre important de circuits, ce qui les rend peu compatibles pour des appareils de petite et de moyenne puissance, tels que ceux utilisés pour la perforation ou la démolition.
  • Le but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil pour sa mise en oeuvre, permettant une adaptation automatique de la fréquence et de l'énergie par coup du piston d'un appareil à percussions, qui soit simple, fiable et compact, pour pouvoir équiper notamment des appareils de petite et moyenne puissance.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de régulation de la course de frappe d'un appareil à percussions, mû par un fluide incompressible sous pression, comprenant un piston se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre et délimitant avec celui-ci une chambre haute et une chambre basse alimentées de façon séquentielle en fluide sous haute pression par action d'un distributeur relié à un dispositif de pilotage permettant de faire varier la course du piston de frappe, et comprenant un tiroir monté dans un cylindre sur l'une des faces duquel agit un ressort et dont l'autre face peut être soumise à une pression de fluide, ce tiroir comprenant une gorge reliée, d'une part, au distributeur et, d'autre part, et en fonction de la position axiale du tiroir, à l'un de plusieurs canaux débouchant dans le cylindre et susceptibles d'être mis en communication avec la chambre basse en fin du mouvement de déplacement du piston de frappe vers le haut, caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la phase de rebond du piston consécutive à l'impact, à déterminer l'existence éventuelle d'un débit instantané de fluide s'écoulant de la chambre haute vers le circuit d'alimentation en fluide sous haute pression, déterminé à partir de la pression différentielle entre ces deux circuits puis, si un tel débit est détecté, à alimenter en fluide sous pression le dispositif de pilotage pour déplacer le tiroir de celui-ci dans un sens d'allongement de la course du piston de frappe.
  • Il s'agit, en fait, d'agir sur le dispcsitif de pilotage en fonction du sens et de la mesure du débit instantané s'écoulant de la chambre haute au moment où la position du distributeur correspond à la phase de rebond du piston de frappe. Si, dans un sol mou, le rebond est peu important, la pression différentielle résultant du débit instantané s'écoulant de la chambre haute sera peu importante, et le dispositif de pilotage ne sera pas actionné, conservant au piston de frappe une course courte. Au contraire, si l'appareil travaille dans un terrain dur, l'énergie de rebond sera importante, et la perte de charge créée par le débit instantané de fluide s'écoulant hors de la chambre haute sera importante, créant une pression différentielle commandant l'alimentation en fluide sous pression du dispositif de pilotage, afin d'allonger la course du piston de frappe.
  • Avantageusement, ce procédé consiste à réaliser l'alimentation éventuelle en fluide sous pression, du dispositif de pilotage, uniquement pendant la phase de rebond du piston, au début du mouvement du distributeur et tandis que le distributeur alimente encore la chambre haute en fluide sous haute pression.
  • Il est important de parfaitement maîtriser le moment auquel le dispositif de pilotage doit être alimenté en fluide sous pression, afin de neutraliser l'information hydraulique résultant de l'arrêt brutal du piston lors de son choc sous l'outil.
  • Suivant une caractéristique de l'invention, un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un tiroir de commande soumis aux pressions antagonistes de fluide régnant, respectivement, dans la chambre haute et dans le circuit d'alimentation de la chambre haute en fluide sous haute pression, ce tiroir ouvrant un circuit d'alimentation du dispositif de pilotage en fluide sous pression, lorsque la différence entre la pression dans la chambre haute et la pression dans le circuit d'alimentation dépasse une valeur prédéterminée.
  • Avantageusement, le tiroir de commande est monté dans un cylindre délimitant avec le tiroir deux chambres opposées reliées, respectivement, à la chambre haute et au canal d'alimentation en fluide sous haute pression, et dans lequel débouchent deux canaux reliés, respectivement, à une source de fluide sous pression et au dispositif de pilotage, ces deux canaux étant susceptibles d'être mis en communication par une gorge que comporte le tiroir de commande, dans une certaine position axiale de celui-ci.
  • La source de fluide sous pression réalisant l'alimentation du dispositif de pilotage à travers le cylindre du tiroir de commande, peut être constituée par le circuit d'alimentation sous haute pression lui-même ou, par la chambre haute. Le cylindre du tiroir de commande peut donc être relié à l'une ou à l'autre de ces deux sources de pression.
  • Avantageusement, et afin de maîtriser le moment auquel le fluide sous pression peut être fourni au dispositif de pilotage, en tenant compte du cycle de fonctionnement de l'appareil, le conduit d'alimentation du dispositif de pilotage en fluide sous pression passe à travers un dispositif à tiroir, dont le mouvement est lié mécaniquement au mouvement du distributeur, et qui comprend une gorge qui, suivant la position du tiroir, permet ou non le passage de fluide sous pression en direction du tiroir sélecteur de course du piston de frappe, appartenant au dispositif de pilotage.
  • De préférence, la gorge du tiroir, associée au distributeur, est positionnée de façon telle qu'elle ne permette le passage de fluide sous pression qu'au cours du début de la course du tiroir du distributeur, à un instant où le distributeur permet encore l'alimentation de la chambre haute en fluide sous haute pression.
  • Le tiroir, associé au distributeur, peut être soit indépendant du tiroir du distributeur, soit faire partie intégrante de celui-ci.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, ce dispositif comporte un canal de fuite, en communication permanente ou momentanée avec le circuit d'alimentation du dispositif de pilotage en fluide sous pression, destiné à évacuer, à chaque cycle une quantité définie de fluide, pour ramener le tiroir du dispositif de pilotage dans le sens de la diminution de la course du piston de frappe, lorsque ce dispositif de pilotage n'est plus suffisamment alimenté en fluide sous pression.
  • 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 cet appareil :
    • Figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un premier appareil ;
    • Figure 2 représente une vue en coupe longitudinale du même appareil dans une autre position de fonctionnement ;
    • Figure 3 représente une vue en coupe longitudinale du même appareil dans une autre position de fonctionnement ;
    • Figure 4 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante du même appareil ;
    • Figure 5 représente une vue partielle d'une variante de l'appareil de figure 1 ;
    • Figure 6 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante de l'appareil de figure 1.
  • L'appareil, représenté à la figure 1, est un appareil à percussion comprenant un piston 1 coulissant dans un corps 2, et venant percuter à chaque cycle un outil 3. Un distributeur principal, monté dans le corps 2, comprenant un tiroir 4, permet de mettre la chambre haute 8 ménagée au-dessus du piston, alternativement en relation avec l'alimentation en fluide haute pression 5, comme montré à la figure 1, ou avec le circuit basse pression 6, comme montré à la figure 2. De plus, le piston 1 forme avec le corps 2, une chambre annulaire inférieure 9, alimentée en permanence par le canal 5, de manière à ce que chaque position du tiroir du distributeur, provoque la course de frappe du piston 1, puis la course de remontée.
  • Le choix de la petite ou de la grande course de frappe est établi à partir d'un dispositif de pilotage qui, selon la position du piston sélecteur de course 13, peut relier respectivement les canaux 11 et 12 ou les canaux 10 et 12. Le canal 12 est relié à une section de pilotage du distributeur principal 4, tandis que les canaux 10 et 11 débouchEnt dans le cylindre contenant le piston 1.
  • Conformément à l'invention, l'appareil comporte un tiroir 15 comprenant deux chambres de pilotage opoosées : d'une part la chambre 20 reliée par un canal 22 au canal d'alimentation 5 en fluide sous haute pression et, d'autre part, la chambre 21 reliée à la chambre haute 8. L'appareil comporte également un second tiroir 23 dont le mouvement est lié mécaniquement au mouvement du tiroir 4 du distributeur principal et qui comprend une gorge 24 permettant d'arrêter ou de laisser passer le fluide entre un canal 16 provenant du premier tiroir 15 et un canal 18 aboutissant dans la chambre de pilotage du tiroir sélecteur de course 13.
  • Le circuit de pilotage du sélecteur de course 13 comprend un canal 14 relié au conduit 5 de fluide sous haute pression, le tiroir 15, le canal 16, le tiroir 23, et le canal 18 débouchant sur une section du tiroir sélecteur de course 13.
  • Lorsque le terrain, rencontré par l'outil, est tendre, le piston 1 ne rebondit pas sur l'outil 3 après l'impact, le tiroir 15 est constamment maintenu en position basse par la pression d'alimentation provenant du canal 5 et de l'accumulateur 7 par l'intermédiaire du canal 22 et s'appliquant sur le plus grand diamètre du tiroir, alors que la section annulaire de ce tiroir est reliée au circuit basse pression 6 par un canal 24.
  • Le canal 14, relié au canal d'alimentation 5, ne communique pas avec le canal 16. La section de pilotage du sélecteur de course 13 n'est pas alimentée et ce sélecteur, grâce au ressort 19, reste en position basse, mettant en communication le canal de pilotage 12 du distributeur 4 avec le canal 11 correspondant à la petite course de frappe du piston 1.
  • La figure 3 représente la position des pièces en mouvement lorsque le terrain, rencontré par l'outil, est dur. Le piston de frappe 1 rebondit juste après son impact sur l'outil 3 et repousse le fluide dans le canal 17, alors que le distributeur principal 4 est encore dans la position de figure 1 et commence à passer de la position de figure 1 vers la position de figure 2.
  • Le débit instantané de fluide dans le canal 17, au moment du rebond du piston, crée une perte de charge, et donc, établit une pression différentielle entre la chambre haute 8 et le débouché du canal 22 dans le canal d'alimentation 5.
  • Au-delà d'un certain débit, cette pression différentielle est suffisante pour soulever le tiroir 15. A ce moment, le tiroir 15 met en communication le canal 14 et le canal 16 par l'intermédiaire d'une gorge 15a. Pendant cette mise en communication, le distributeur 4 change de position, et le tiroir 23, lié à ce distributeur, relie de façon brève le canal 16 au canal 18. Le fluide passant successivement du canal 14 au canal 16, puis au canal 18, alimente la section de pilotage du sélecteur de course 13, et permet de repousser ce sélecteur contre l'action du ressort 19. Ce sélecteur 13 met alors en communication le canal de pilotage 12 du distributeur principal 4 avec le canal 10 correspondant à la grande course de frappe du piston 1.
  • Le tiroir 15 se met en mouvement uniquement lorsque le débit instantané va de la chambre haute 8 vers le canal 5, par l'intermédiaire du canal 17. Lorsque le débit dans le canal 17 est dans le sens du remplissage de la chambre haute 8, le tiroir 15 reste immobile.
  • Selon une autre variante de l'invention, le canal 22 peut être relié au canal 17, au lieu du canal 5. En effet, le mouvement du tiroir 15 n'est sensible qu'à la perte de charge due au débit instantané sortant de la chambre haute 8.
  • La figure 3 montre la position des pièces en mouvement lorsque, pendant le rebond du piston, le tiroir 23, dont le mouvement est lié à celui du distributeur 4, laisse passer le fluide du canal 16 vers le canal 18 et le sélecteur 13, à un moment choisi, en fonction de la position relative de la gorge 24 de ce tiroir et du débouché des canaux 16 et 18. Ce tiroir 23 comporte un canal central 28 débouchant dans une gorge annulaire, permettant de relier à la fois le canal 16, le canal 18 et, à travers un orifice calibré, le circuit basse pression 6. Pendant le fonctionnement de l'appareil, les mouvements du piston de frappe 1 et du distributeur 4 restent constamment liés l'un à l'autre. Ainsi, à une position précise de la course du piston 1, le tiroir du distributeur et le tiroir 23 seront donc dans une position précise. Par le choix de la position de la gorge 24 du tiroir 23, il est possible de prévoir précisément le laps de temps du cycle de fonctionnement pendant lequel le passage de fluide entre les canaux 16 et 18 sera autorisé.
  • Le bon choix est d'établir la communication entre les canaux 16 et 18, quelques instants après le choc. En effet, au moment du choc du piston sur l'outil, le tiroir 15 a tendance à se soulever sous l'effet du coup de bélier dû à l'arrêt brutal du piston de frappe, puis redescend aussitôt, si le terrain est tendre, mais reste soulevé un peu plus longtemps si le terrain est dur. Le tiroir 23 permet d'éliminer l'influence des variations de pression dans la chambre haute 8, en ne laissant s'écouler le fluide, vers le sélecteur 13, qu'un peu plus tard, au moment où le soulèvement du tiroir 15 correspond effectivement à la présence d'un débit installé de la chambre haute 8 vers le canal 5, et donc, à un rebond du piston sur un terrain dur.
  • Lorsque le terrain n'est pas suffisamment dur pour justifier le passage en grande course du piston de frappe, l'orifice calibré contenu dans le canal 28 évacue vers le circuit basse pression 6, la totalité du fluide provenant du tiroir 15 et du canal 16. Ainsi, le canal 18 ne reçoit plus de fluide, mais au contraire évacue par le canal 28 le fluide contenu dans la chambre de pilotage du tiroir 13, permettant le maintien en petite course du piston de frappe.
  • La figure 4 représente une variante de l'invention selon laquelle le distributeur 4 et le tiroir 23 ne forment qu'une seule pièce. Dans cette variante, le canal 28 est supprimé et remplacé par un canal 29 ou un canal 30 comportant un orifice calibré et reliant le canal 18 avec le circuit basse pression 6. Dans cette forme de réalisation, si la quantité de fluide injecté par le canal 16 dans la chambre de pilotage du tiroir 13 est supérieure à la quantité de fluide évacuée par le canal 29 ou 30, alors le tiroir 13 est poussé vers le haut, de façon à sélectionner la grande course du piston de frappe.
  • La figure 5 représente une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le tiroir 15 est constitué par un clapet, ou valve, permettant la récupération d'énergie. Pendant la phase de rebond du piston, ce clapet, spécialement aménagé selon l'invention, comprend une gorge 15a permettant de mettre en relation le canal 14, alimenté en haute pression, avec le canal 16, au moment de son soulèvement.
  • Sur un terrain dur, pendant sa phase de rebond, le piston 1 refoule le fluide contenu dans la chambre haute 8, directement à travers le passage 25, puis le canal 26 vers le circuit haute pression 5, en soulevant le clapet 15. Le clapet 15 reste soulevé tant que la perte de charge due au débit entre les canaux 25 et 26 est supérieure à la valeur de la pression d'alimentation multipliée par une constante dépendant des sections du clapet. La pression d'alimentation étant maintenue constante par ailleurs, le clapet 15 reste donc ouvert à partir d'un débit prévu d'évacuation de la chambre haute 8.
  • Pendant toute la durée du passage de fluide par ce clapet 15, la gorge du clapet met en communication le canal 14 avec le canal 16. Ceci permet, par le passage de fluide par le tiroir 23, d'alimenter le canal 18 et donc de piloter le sélecteur de course 13 de façon à obtenir une grande course de frappe du piston pour un terrain dur.
  • La figure 6 représente une autre forme d'exécution de l'invention, selon laquelle le canal 14 est remplacé par un canal 27 en communication avec la chambre haute 8. Au moment où le débit dans le canal 27 est en mesure de s'établir, la chambre haute est évidemment sous pression. L'alimentation en fluide peut donc être prise dans la chambre haute 8 au lieu d'être prise comme précédemment par le canal d'arrivée 5.
  • Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une amélioration et une simplication à l'état actuel de la technique dans le domaine de la sélection automatique de course de frappe de ces appareils.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet appareil, décrites ci-dessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que le nombre de positions du tiroir sélecteur 13 pourrait être supérieur à deux, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention.

Claims (11)

  1. Procédé de régulation de la course de frappe d'un appareil à percussions, mû par un fluide incompressible sous pression, comprenant un piston (1) se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre et délimitant avec celui-ci une chambre haute (8) et une chambre basse (9) alimentées de façon séquentielle en fluide sous haute pression par action d'un distributeur (4) relié à un dispositif de pilotage permettant de faire varier la course du piston de frappe, et comprenant un tiroir (13) monté dans un cylindre dont l'une des faces peut être soumise à une pression de fluide et comprenant un dispositif de rappel (19), ce tiroir comprenant une gorge reliée, d'une part, au distributeur (4) et, d'autre part, et en fonction de la position axiale du tiroir, à l'un de plusieurs canaux (10, 11) débouchant dans le cylindre et susceptibles d'être mis en communication avec la chambre basse (9) en fin du mouvement de déplacement du piston de frappe vers le haut, caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la phase de rebond du piston consécutive à l'impact, à déterminer l'existence éventuelle d'un débit instantané de fluide s'écoulant de la chambre haute (8) vers le circuit d'alimentation (5) en fluide sous haute pression, déterminé à partir de la pression différentielle entre ces deux circuits puis, si un tel débit est détecté, à alimenter en fluide sous pression le dispositif de pilotage pour déplacer le tiroir (13) de celui-ci dans un sens d'allongement de la course du piston de frappe.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'alimentation éventuelle en fluide sous pression, du dispositif de pilotage (13), uniquement pendant la phase de rebond du piston, au début du mouvement du distributeur et tandis que le distributeur alimente encore la chambre haute en fluide sous haute pression.
  3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un tiroir de commande (15) soumis aux pressions antagonistes de fluide régnant, respectivement, dans la chambre haute et dans le circuit d'alimentation de la chambre haute en fluide sous haute pression, ce tiroir (15) ouvrant un circuit d'alimentation (14, 16, 18) du dispositif de pilotage (13) en fluide sous pression, lorsque la différence entre la pression dans la chambre haute (8) et la pression dans le circuit d'alimentation dépasse une valeur prédéterminée.
  4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tiroir de commande (15) est monté dans un cylindre délimitant avec le tiroir deux chambres opposées reliées, respectivement, à la chambre haute (8) et au canal d'alimentation (5) en fluide sous haute pression, et dans lequel débouchent deux canaux (14, 16) reliés, respectivement, à une source de fluide (5, 8) sous pression et au dispositif de pilotage (13), ces deux canaux étant susceptibles d'être mis en communication par une gorge (15a) que comporte le tiroir de commande (15), dans une certaine position axiale de celui-ci.
  5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un (14) des canaux débouchant dans le cylindre du tiroir de commande communique avec le conduit d'alimentation (5) de l'appareil en fluide sous haute pression.
  6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un (14) des canaux débouchant dans le cylindre du tiroir de commande communique avec la chambre haute (8).
  7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le conduit (16) d'alimentation du dispositif de pilotage en fluide sous pression passe à travers un dispositif à tiroir (23), dont le mouvement est lié mécaniquement au mouvement du distributeur (4) et qui comprend une gorge (24) qui, suivant la position du tiroir, permet ou non le passage de fluide sous pression en direction du tiroir (13) sélecteur de course du piston de frappe, appartenant au dispositif de pilotage.
  8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la gorge (24) du tiroir (23), associée au distributeur (4), est positionnée de façon telle qu'elle ne permette le passage de fluide sous pression qu'au cours du début de la course du tiroir (4) du distributeur, à une période où le distributeur permet encore l'alimentation de la chambre haute (8) en fluide sous haute pression.
  9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le tiroir (23), associé au distributeur (4), est indépendant du tiroir du distributeur et lié mécaniquement à ce dernier.
  10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le tiroir (23) associé au distributeur, et le tiroir (4) du distributeur forment une seule pièce.
  11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un canal de fuite (28), (29), (30), en communication permanente ou momentanée avec le circuit d'alimentation (18) du dispositif de pilotage (13) en fluide sous pression, destiné à évacuer, à chaque cycle une quantité définie de fluide, pour ramener le tiroir du dispositif de pilotage (13) dans le sens de la diminution de la course du piston de frappe, lorsque ce dispositif de pilotage n'est plus suffisamment alimenté en fluide sous pression.
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