EP3383587A1 - Dispositif brise roches - Google Patents

Dispositif brise roches

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Publication number
EP3383587A1
EP3383587A1 EP16805096.1A EP16805096A EP3383587A1 EP 3383587 A1 EP3383587 A1 EP 3383587A1 EP 16805096 A EP16805096 A EP 16805096A EP 3383587 A1 EP3383587 A1 EP 3383587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure circuit
striking piston
striking
circuit
low pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16805096.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Piras
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Montabert SAS
Original Assignee
Montabert SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Montabert SAS filed Critical Montabert SAS
Publication of EP3383587A1 publication Critical patent/EP3383587A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E02F3/966—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements of hammer-type tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/24—Damping the reaction force
    • B25D17/245—Damping the reaction force using a fluid
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    • B25D9/12—Means for driving the impulse member comprising a built-in liquid motor, i.e. the tool being driven by hydraulic pressure
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    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
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    • B25D9/16—Valve arrangements therefor
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    • 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
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • B25D2217/0023—Pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/195—Regulation means

Definitions

  • the present invention relates to the field of public works machinery. It relates to a percussion hydraulic apparatus type "breaker" or the like.
  • hydraulic percussion apparatuses 100 called “breakers” generally consist of a body containing a striking cell 120 protected from the external environment by a welded structure which also ensures the attachment of the striking cell 120 to a carrier 11.
  • the striking cell 120 comprises a greased mechanical front portion which carries a tool 250 intended to come into contact with a rock to be broken.
  • the tool 250 is guided by wear rings, retained in translation in one direction by a system of keys and in the other direction by a fitting abutment 300 which allows to transmit the support of the carrier 11.
  • a part the center of the striking cell 120 comprises a striking piston 160 movable in translation in a cylinder so as to strike the tool 250.
  • a third part of the striking cell 120 may be located laterally or above the cylinder and comprises a hydraulic circuit providing a clockwise reciprocating movement of the striking piston 160.
  • the movements of the striking piston 160 are controlled by two annular chambers 140, 150 antagonists fed alternately with fluid under pressure.
  • the striking cell 120 also comprises a compression chamber 290, containing a compressible gas, disposed above the striking piston 160.
  • a first phase consists of moving the striking piston 160 in the chamber of compressing 290 by applying pressure in the lower annular chamber 150, thereby compressing the gas in the compression chamber 290.
  • a second phase consists in canceling the effect of the pressure in the lower annular chamber 150, supplying the upper annular chamber 140 with substantially the same pressure.
  • the force complementary to that created by the compressible gas then applied to the striking piston 160 depends on the surface difference between the annular chambers 140, 150 and this surface difference is generally small.
  • the compressible gas relaxes and violently moves the striking piston 160 downwardly impacting the tool 250 with sufficient force to break a rock.
  • the annular chambers 140, 150 are fed by a high pressure circuit 170 and a low pressure circuit 180.
  • the high pressure circuit 170 is connected to a hydraulic pump and the low pressure circuit 180 is connected to an open reservoir of the
  • the upper annular chamber 140 is connected either to the high pressure circuit 170 or to the low pressure circuit 180 via an actuator 200, for example a distributor.
  • the position of the actuator 200 is controlled by the position of the striking piston 160.
  • the striking piston 160 comprises an actuating chamber 280 which can be connected on the one hand to the low-pressure circuit 180 and on the other hand.
  • the control circuit 210 of the actuator 200 comprises a channel opening into the lower annular chamber 150 during the rise of the striking piston 160.
  • the lower annular chamber 150 being connected with the high pressure circuit 170 of the hydraulic circuit, the control circuit 210 is thus connected to the high pressure circuit 170 which causes a control of the actuator 200 so as to connect the upper annular chamber 140 with the high pressure circuit 170 of the hydraulic circuit .
  • the actuating chamber 280 connects the control circuit 210 with the low pressure circuit 180.
  • the control circuit 210 is thus connected to the low pressure circuit 180 which causes a displacement of the control slide. the actuator 200 so as to connect the upper annular chamber 140 with the low pressure circuit 180.
  • the control of the actuator 200 is thus performed hydraulically according to the position of the striking piston 160.
  • the pressure of the high pressure circuit 170 exceeds a threshold value, for example during improper handling of an operator acting on the carrier 11, the speed of the striking piston 160 increases.
  • the control of the actuator 200 being performed according to the position of the striking piston 160, the duration of the control cycles of the actuator 200 also decreases when the speed of the striking piston 160 increases causing a runaway piston speed
  • the stroke of the striking piston 160 also increases in the compression chamber 290.
  • an overflow of the high pressure circuit 170 can generate an overspeed of the striking piston 160 with respect to a limit speed. for resistance to fatigue and wear of the device 100. In addition, damage may also occur due to this overspeed.
  • the French patent application No. FR 2916377 of the present Applicant proposes a solution consisting in measuring the flow rate at the high pressure circuit 170 and diverting the excess flow to the low pressure circuit 180 when the flow rate of the high pressure circuit 170 exceeds a predetermined value.
  • the flow deflection is effected by a flow control device disposed in the impact cell 120 at an upper end of the striking piston 160.
  • this solution increases the radial space requirement of the upper part of the pressure cell. hit 120.
  • the increase in the size of the impact cell 120 also increases the complexity of assembly and design of the broken rock device.
  • this solution is not implemented for low power devices because the size of the overflow protection solution would be too large compared to the volume of the impact cell 120.
  • the technical problem of the invention is therefore to provide a rock break device provided with a protection against overflow whose size is reduced.
  • the present invention proposes to solve this problem by means of a rock break device provided with a protection against overflow which is controlled according to the stroke of the piston.
  • the invention relates to a rock break device comprising a striking cell having at least one actuating chamber, a striking piston movable in translation in the impact cell, and a hydraulic circuit comprising a hydraulic power source. having a high pressure circuit and a low pressure circuit, and an actuator configured to connect the high pressure circuit or the low pressure circuit to the operating chamber so as to move the piston in translation in the impact cell in a displacement zone normal whose limits are variable depending on the pressure difference between the high pressure circuit and the low pressure circuit.
  • the striking cell also comprises depressurization means configured to control a hydraulic communication of the High Pressure circuit with the low pressure circuit when the striking piston leaves a predetermined displacement zone.
  • the depressurization means comprise:
  • a regulation portion connected on the one hand to the high pressure circuit and on the other hand to the low pressure circuit, the regulation portion being closed by the striking piston when the striking piston is movable in the predetermined displacement zone,
  • said groove being intended to penetrate into the regulation portion when the striking piston leaves the predetermined displacement zone so as to put the high pressure circuit into hydraulic communication with the low pressure circuit through the regulation portion.
  • the depressurization means comprise:
  • a depressurization valve connected on the one hand to the high pressure circuit and on the other hand to the low pressure circuit, the depressurization valve being able to adopt two positions: a holding position in which the high pressure circuit is disconnected from the low pressure circuit; and a depressurization position in which the high pressure circuit is connected to the low pressure circuit,
  • a regulation portion connected on the one hand to the high pressure circuit and on the other hand to the hydraulic circuit, the regulation portion being closed by the striking piston when the striking piston is movable in the predetermined displacement zone so that the hydraulic circuit controls the depressurization valve in the holding position, and
  • the depressurization means comprise:
  • a regulating portion connected on the one hand to the low pressure circuit and on the other hand to the operating chamber, the annular protrusion closing a hydraulic communication channel between the regulating portion and the actuating chamber when the piston striking is movable in the predetermined displacement zone,
  • said groove being intended to penetrate into the actuating chamber when the striking piston leaves the predetermined displacement zone so as to put the actuating chamber into hydraulic communication with the regulating portion through a channel passing through the throat; .
  • the device comprising two actuating chambers, an upper actuating chamber and a lower actuating chamber, the regulating portion is positioned above the upper actuating chamber.
  • the device comprising two actuating chambers, an upper actuating chamber and a lower actuating chamber, the regulating portion is positioned below the upper actuating chamber.
  • the device comprising two actuating chambers, an upper actuating chamber and a lower actuating chamber, the regulating portion is positioned between the two actuating chambers.
  • the device comprises hydraulic braking means of the striking piston configured to slow down the stroke of the striking piston when the striking piston leaves the predetermined displacement zone. This embodiment makes it possible to calibrate the quantity of fluid transmitted between the high pressure circuit and the low pressure circuit when the striking piston leaves the predetermined displacement zone.
  • the hydraulic braking means comprise a nozzle connected to the low pressure circuit and configured to extract a portion of a hydraulic fluid contained in the hydraulic braking means. This embodiment also makes it possible to calibrate the quantity of fluid transmitted between the high pressure circuit and the low pressure circuit when the striking piston leaves the predetermined displacement zone.
  • the hydraulic braking means comprise:
  • the ring being positioned to close the channel when the striking piston is movable in the predetermined displacement zone
  • the annular protuberance being intended to penetrate into the ring when the striking piston leaves the predetermined displacement zone so as to create a discharge compartment whose pressure is sufficient to move the ring and to establish a hydraulic communication between the compartment of emptying and the channel,
  • This embodiment provides braking of the striking piston so as to calibrate the amount of fluid transmitted between the high pressure circuit and the low pressure circuit when the striking piston out of the predetermined displacement zone.
  • this embodiment limits the size of the braking system since it is integrated with the actuating chamber.
  • the hydraulic braking means (35) comprise:
  • the annular protuberance being intended to penetrate into the ring when the striking piston leaves the predetermined displacement zone so as to create a discharge compartment whose pressure is sufficient to move the ring around the annular protuberance
  • the fluid contained in the emptying compartment being able to reach the actuating chamber via a peripheral channel formed around the ring when the ring is moved on the annular protrusion so as to reduce the pressure difference between the emptying compartment; and the actuating chamber and extract the annular protrusion of the ring.
  • This embodiment also provides braking of the striking piston so as to calibrate the amount of fluid transmitted between the high pressure circuit and the low pressure circuit when the striking piston out of the predetermined displacement zone.
  • this embodiment limits the size of the braking system since it is integrated with the actuating chamber and has no channel connecting the actuating chamber with the low pressure circuit.
  • FIGS. 1 to 11 represent:
  • FIG. 4 a schematic sectional representation of a rock break device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 a schematic sectional representation of a rock break device according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 6 a schematic sectional representation of a rock break device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 7 a schematic sectional representation of a rock break device according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 a schematic sectional representation of a rock break device according to a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 9-11 a schematic sectional representation of a rock break device according to a seventh embodiment of the invention.
  • FIG. 12 a schematic sectional representation of a rock break device according to an eighth embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates a hydraulic percussion apparatus 10a called "breaker devices" to be mounted on a carrier 11 as illustrated on FIG. Figure 1.
  • the breaker device 10a comprises a striking cell 12a protected from the external environment by a welded structure, not shown, which also ensures the attachment of the striking cell 12a to the machine carrier 11.
  • the striking cell 12a has a greased mechanical front portion which carries a tool 25 intended to come into contact with a rock to be broken.
  • the tool 25 is guided by wear rings, retained in translation in one direction by a system of keys and in the other direction by a fitting abutment 30 which allows to transmit the support of the carrier 11.
  • a part The center of the striking cell 12a comprises a striking piston 16 movable in translation in the striking cell 12a so as to strike the tool 25.
  • a third part of the striking cell 12a can be located laterally or above the piston 16 and comprises a hydraulic circuit providing a reciprocating clockwise movement of the striking piston 16.
  • the movements of the striking piston 16 are controlled by two chambers 14, 15 antagonists fed alternately with fluid under pressure.
  • the striking piston 16 has an upper shoulder 26 on which a fluid contained in the upper chamber 14 can bear to move the striking piston 16 downwards and a lower shoulder 27 on which a fluid contained in the chamber lower 15 can bear to move the striking piston 16 upwards.
  • the striking cell 12a also comprises a compression chamber 29, containing a compressible gas, disposed above the striking piston 16.
  • a first phase consists of moving the striking piston 16 in the chamber of compression 29 by applying a pressure in the lower chamber 15, thereby compressing the gas in the compression chamber 29.
  • a second phase is to cancel the effect of the pressure in the lower chamber 15, supplying substantially the same pressure the upper chamber 14.
  • the force then applied to the striking piston 16 depends on the surface difference between the shoulders 26, 27. This surface difference is generally small.
  • the compressible gas relaxes and violently moves the striking piston 16 downward, impacting the tool 25 with sufficient force to break a rock.
  • the chambers 14, 15 are fed by a high pressure circuit 17 and a low pressure circuit 18.
  • the high pressure circuit 17 is connected to a hydraulic pump and the low pressure circuit 18 is connected to an open tank of the machine
  • the upper chamber 14 is connected either to the high pressure circuit 17 or to the low pressure circuit 18 via an actuator 20, for example a distributor.
  • the position of the actuator 20 is controlled by the position of the striking piston 16.
  • the striking piston 16 comprises an actuating chamber 28 which can be connected on the one hand to the low-pressure circuit 18 and on the other hand to the control circuit 21 of the actuator 20.
  • the control circuit 21 of FIG. the actuator 20 includes a channel opening into the lower chamber 15 during the rise of the striking piston 16.
  • the lower chamber 15 is connected with the high pressure circuit 17 of the hydraulic circuit
  • the control circuit 21 is thus connected to the high circuit Pressure 17, which causes a control of the actuator 20 so as to connect the upper chamber 14 with the high pressure circuit 17 of the hydraulic circuit.
  • the actuating chamber 28 connects the control circuit 21 with the low pressure circuit 18.
  • the control circuit 21 is thus connected to the low pressure circuit 18 which causes a displacement of the spool. the actuator 20 so as to connect the upper chamber 14 with the low pressure circuit 18.
  • the control of the actuator 20 is thus performed hydraulically according to the position of the striking piston 16.
  • the pressure of the high pressure circuit 17 exceeds a threshold value, for example during improper handling of an operator acting on the carrier machine 11, the speed of the striking piston 16 increases.
  • the control of the actuator 20 being performed according to the position of the striking piston 16, the duration of the control cycles of the actuator 20 also decreases when the speed of the striking piston 16 increases causing a runaway piston speed Moreover, the stroke of the striking piston 16 also increases in the compression chamber 29.
  • an overflow of the high pressure circuit 17 can generate an overspeed of the striking piston 16 with respect to a limit speed for resistance to fatigue and wear of the device 10a. In addition, damage may also occur due to this overspeed.
  • the first embodiment proposes to have a groove 23 on the striking piston 16 so as to cooperate with a control portion 22 disposed in the body of the striking cell 12a.
  • the control portion 22 is connected on the one hand to the high pressure circuit 17 and on the other hand to the low pressure circuit 18.
  • the section of the striking piston 16 is adapted to the internal section of the striking cell 12a so that the control portion 22 is closed by the striking piston 16 when the striking piston 16 is movable in a predetermined displacement zone.
  • the predetermined displacement zone corresponds to a regulated use of the device 10a in which the flow rate of the high pressure circuit 17 is lower than a threshold value.
  • the predetermined displacement zone also corresponds to an operation of the device in which the device cooperates with a tool.
  • the invention does not relate to devices to prevent a lack of tools.
  • the combination of the groove 23 and the regulating portion 22 forms depressurization means making it possible to put the high-pressure circuit 17 in hydraulic communication with the low-pressure circuit 18 as a function of the position of the striking piston 16 in the control cell. strike 12a.
  • the striking piston 16 has a form of revolution cooperating with chambers 14, 15 annular.
  • the striking piston 16 may comprise seals disposed on either side of the groove 23.
  • FIG. 4 illustrates a second embodiment of a striking cell 12b of a device 10b in which the regulation portion 22 is connected to the High Pressure circuit 17 so as to control a depressurization valve 32.
  • the depressurization valve 32 is movable between two positions: a holding position in which the high pressure circuit 17 is disconnected from the low pressure circuit 18, and a depressurization position in which the high pressure circuit 17 is connected to the low pressure circuit 18.
  • the position of said valve depressurization 32 is controlled by a hydraulic circuit 31 connected to the control portion 22.
  • a return spring 33 is arranged to put the depressurization valve 32 in the holding position when the high pressure circuit 17 is not connected to the circuit hydraulic 31.
  • the control portion 22 is closed by the striking piston 16 when the striking piston 16 is movable in the predetermined displacement zone.
  • the hydraulic circuit 31 is not connected to the high pressure circuit 17 and the return spring 33 puts the depressurization valve 32 in the holding position.
  • the hydraulic circuit 31 is connected to the high pressure circuit 17 and controls the depressurization valve 32 in the depressurization position by overcoming the restoring force of the return spring 33.
  • two embodiments, illustrated in FIGS. 3 and 4 make it possible to transmit a portion of the fluid of the high pressure circuit 17 to the low pressure circuit 18. The quantity of fluid that is thus transmitted depends on the communication time between the high pressure circuits. 17 and low pressure 18. To calibrate the amount of fluid transmitted to each cycle in which the striking piston 16 leaves the predetermined displacement zone, it is possible to extend the stroke of the striking piston 16, for example a few millimeters .
  • FIG. 5 illustrates a third embodiment of a striking cell 12c of a device 10c in which the striking cell 12c comprises braking means 35 of the striking piston 16.
  • the braking means 35 are arranged above the upper chamber 14 and allow to slow the stroke of the striking piston 16 when the striking piston 16 leaves the predetermined displacement zone. The duration of transmission of the fluid between the High Pressure 17 and Low Pressure 18 circuits is then increased.
  • the braking means 35 are formed by a flange arranged on the striking piston 16 and intended to penetrate into a chamber of the striking cell 12c filled with compressible fluid. When the striking piston 16 leaves the predetermined displacement zone, a surface of the flange cooperates with the compressible fluid of the chamber of the striking cell 12c, which causes the striking piston 16 to slow down.
  • FIG. 6 illustrates a fourth embodiment of a striking cell 12d of a device 10d in which the braking means 35 are connected to the Low Pressure circuit 18 via a nozzle 37.
  • This embodiment allows complete stopping of the operating cycle when the striking piston 16 leaves the predetermined displacement zone the time that the nozzle empties the fluid contained in the braking means 35.
  • the surface of the flange of the striking piston 16 and the surface of the impact cell 12d filled with compressible fluid are calculated so that the resultant of the forces applied to the striking piston 16 according to the pressures maintains the striking piston 16 with a total discharge of the compressible fluid under pressure to the low pressure circuit 18.
  • the four embodiments of Figures 3 to 6 illustrate a regulating portion 22 positioned above the upper actuating chamber 14.
  • Figure 7 illustrates a fifth embodiment. a striking cell 12e of a device 10e in which the control portion 22 is positioned between the two actuating chambers 14, 15.
  • the Figure 8 illustrates a sixth embodiment of a striking cell 12f of a device 10f in which the regulating portion 22 is positioned below the lower actuating chamber 15.
  • FIGS. 9 to 11 illustrate a seventh embodiment of a striking cell 12g of a device 10g in which the regulation portion 22 is in hydraulic communication with the upper actuating chamber 14.
  • the regulating portion 22 is disposed immediately below the upper chamber 14 and has a diameter smaller than the diameter of the upper chamber 14.
  • the striking piston 16 has a groove 22 disposed consecutively with an annular protrusion 41 so that the annular protrusion 41 can cooperate with the regulating portion 22 and hydraulically isolating the regulating portion 22 from the upper chamber 14.
  • the annular protrusion 41 blocks any hydraulic communication between the upper chamber 14 and the regulation portion 22.
  • the control portion 22 is also connected with the low pressure circuit 18.
  • the annular protrusion 41 of the striking piston 16 is positioned in the upper chamber 14 and the groove 23 of the striking piston 16 makes it possible to establish a hydraulic communication between the upper chamber 14 and the regulation portion 22.
  • the fluid of the high pressure circuit 17 contained in the upper chamber 14 is then transmitted to the Low pressure circuit 18 through the control portion 22.
  • the braking system of the striking piston 16 differs from the previous embodiments because it comprises a movable ring 40 disposed in the upper chamber 14.
  • the ring 40 is disposed in front a channel 42 connecting the upper chamber 14 with the low pressure circuit 18.
  • the annular protrusion 41 of the striking piston 16 is configured to cooperate with the ring 40 when the striking piston 16 exits the predetermined displacement zone.
  • the annular protrusion 41 enters the ring 40, a drain compartment 43 is formed. This emptying compartment 43 can then be hydraulically isolated from the upper chamber 14 and thus from the high pressure circuit 17.
  • the fluid of the high pressure circuit 17 remaining in this emptying compartment 43 then causes a displacement of the ring 40 downwardly around the striking piston 16 which opens the channel 42 connecting the emptying compartment 43 with the low pressure circuit 18.
  • the fluid of the emptying compartment 43 is then transmitted to the low pressure circuit 18 and possibly the chamber 14, during this process, the striking piston 16 is held in the ring 40.
  • the striking piston 16 reverses its movement and begins its descent, the ring 40 is redirected upwards to close off again the channel 42.
  • the striking piston 16 is released slowly from the ring 40 and the striking piston 16 can resume normal activity.
  • the braking system and / or the depressurization system may be installed at the level of the lower chamber 15.
  • the evacuation of the pressure of the emptying compartment 43 may be effected by a peripheral channel formed around the ring 40.
  • the annular protrusion 41 enters the ring 40 when the striking piston 16 out of the predetermined displacement zone so as to create a emptying compartment 43 whose pressure is sufficient to move the ring 40 around the annular protrusion 41.
  • the pressure of the emptying compartment 43 is evacuated gradually in the chamber actuating the peripheral channel so as to allow the extraction of the annular protrusion 41 and the displacement of the ring 40. During this braking process, a large amount of fluid could be transmitted between the high circuit Pressure 17 and the low pressure circuit 18 via the regulating portion 22.
  • FIG. 12 illustrates an eighth embodiment of a striking cell 12f of a device 10f close to that of FIG. 3 but in which there is no compression chamber above the striking piston 16.
  • the upper end of the striking piston 16 is not under pressure and can be connected to the open air.
  • the sectional differences between the upper and lower chambers 14 are more pronounced than for the embodiment of FIG. 3.
  • a nitrogen accumulator comprises two chambers 50, 51 connected by a deformable membrane.
  • the lower chamber 51 of the nitrogen accumulator is connected to the high-pressure circuit while the upper chamber 50 comprises nitrogen under pressure.
  • the nitrogen accumulator makes it possible to store pressurized fluid during the raising of the striking piston 16 and returns this fluid during the accelerated descent.
  • the invention thus makes it possible to use the increase in the normal stroke of the striking piston 16 when there are overflow to control a transfer of flow from the high pressure circuit 17 to the low pressure circuit 18.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif brise roches (10) comportant une cellule de frappe (12) présentant au moins une chambre d'actionnement (14), un piston de frappe (16), et un circuit hydraulique comportant une source d'alimentation hydraulique présentant un circuit Haute Pression (17) et un circuit Basse Pression (18), et un actionneur (20) configuré pour relier le circuit Haute Pression (17) ou le circuit Basse Pression (18) à la chambre d'actionnement (14) de sorte à déplacer le piston en translation dans la cellule de frappe (12) dans une zone de déplacement normale dont les limites sont variables en fonction de la différence de pression entre le circuit Haute Pression (17) et le circuit Basse Pression (18), la cellule de frappe (12) comportant des moyens de dépressurisation configurés pour commander une mise en communication hydraulique du circuit Haute Pression (17) avec le circuit Basse Pression (18) lorsque le piston de frappe (16) sort d'une zone de déplacement prédéterminée.

Description

DISPOSITIF BRISE ROCHES
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rattache au domaine des engins de travaux publics. Elle concerne un appareil hydraulique à percussions de type « brise-roches » ou analogue.
A T ANTERIEUR Tel que décrit sur les Figures 1 et 2 illustrant l'état de la technique, les appareils hydrauliques à percussions 100 appelés « dispositifs brise-roches » sont généralement constitués d'un corps contenant une cellule de frappe 120 protégée de l'environnement extérieur par une structure mécano-soudée qui permet également d'assurer la fixation de la cellule de frappe 120 à un engin porteur 11.
La cellule de frappe 120 comporte une partie avant mécanique graissée qui porte un outil 250 destiné à venir au contact d'un rocher à briser. L'outil 250 est guidé par des bagues d'usure, retenu en translation dans un sens par un système de clavettes et dans l'autre sens par une butée d'emmanchement 300 qui permet de transmettre l'appui du porteur 11. Une partie centrale de la cellule de frappe 120 comporte un piston de frappe 160 mobile en translation dans un cylindre de sorte à percuter l'outil 250. Une troisième partie de la cellule de frappe 120 peut être située latéralement ou au-dessus du cylindre et comprend un circuit hydraulique assurant un déplacement alternatif cadencé du piston de frappe 160.
Les déplacements du piston de frappe 160 sont commandés par deux chambres annulaires 140, 150 antagonistes alimentées alternativement en fluide sous pression. La cellule de frappe 120 comporte également une chambre de compression 290, contenant un gaz compressible, disposée au-dessus du piston de frappe 160. Lorsque le dispositif 100 est actionné, une première phase consiste à déplacer le piston de frappe 160 dans la chambre de compression 290 par application d'une pression dans la chambre annulaire inférieure 150, comprimant ainsi le gaz dans la chambre de compression 290. Une deuxième phase consiste à annuler l'effet de la pression dans la chambre annulaire inférieure 150, en alimentant sensiblement à la même pression la chambre annulaire supérieure 140. La force complémentaire à celle crée par le gaz compressible alors appliquée sur le piston de frappe 160 dépend de la différence de surface entre les chambres annulaires 140, 150 et cette différence de surface est généralement faible. Dans une troisième phase, le gaz compressible se détend et déplace violement le piston de frappe 160 vers le bas impactant l'outil 250 avec suffisamment de force pour briser une roche. Les chambres annulaires 140, 150 sont alimentées par un circuit Haute Pression 170 et un circuit Basse Pression 180. De préférence, le circuit Haute Pression 170 est relié à une pompe-hydraulique et le circuit Basse Pression 180 est relié à un réservoir ouvert de l'engin porteur 11. La chambre annulaire supérieure 140 est connectée soit au circuit Haute Pression 170 soit au circuit Basse Pression 180 par l'intermédiaire d'un actionneur 200, par exemple un distributeur. La position de l'actionneur 200 est commandée par la position du piston de frappe 160. A cet effet, le piston de frappe 160 comporte une chambre d'actionnement 280 pouvant être connectée d'une part au circuit Basse Pression 180 et d'autre part au circuit de commande 210 de l'actionneur 200. Le circuit de commande 210 de l'actionneur 200 comporte un canal débouchant dans la chambre annulaire inférieure 150 lors de la montée du piston de frappe 160. La chambre annulaire inférieure 150 étant connectée avec le circuit Haute Pression 170 du circuit hydraulique, le circuit de commande 210 est ainsi connecté au circuit Haute Pression 170 ce qui entraîne une commande de l'actionneur 200 de sorte à relier la chambre annulaire supérieure 140 avec le circuit Haute Pression 170 du circuit hydraulique. Lors de la descente du piston de frappe 160, la chambre d'actionnement 280 relie le circuit de commande 210 avec le circuit Basse Pression 180. Le circuit de commande 210 est ainsi relié au circuit Basse Pression 180 ce qui entraîne un déplacement du tiroir de l'actionneur 200 de sorte à relier la chambre annulaire supérieure 140 avec le circuit Basse Pression 180. La commande de l'actionneur 200 est donc effectuée de manière hydraulique en fonction de la position du piston de frappe 160. Cependant, lorsque la pression du circuit Haute Pression 170 dépasse une valeur seuil, par exemple lors d'une mauvaise manipulation d'un opérateur agissant sur l'engin porteur 11, la vitesse du piston de frappe 160 augmente. La commande de l'actionneur 200 étant réalisée en fonction de la position du piston de frappe 160, la durée des cycles de commande de l'actionneur 200 diminue également lorsque la vitesse du piston de frappe 160 augmente provoquant un emballement de la vitesse du piston de frappe 160. Par ailleurs, la course du piston de frappe 160 augmente également dans la chambre de compression 290. Ainsi, un sur-débit du circuit Haute Pression 170 peut engendrer une survitesse du piston de frappe 160 par rapport à une vitesse limite admissible pour la tenue à la fatigue et aux usures du dispositif 100. En outre, des avaries peuvent également apparaître en raison de cette survitesse.
Pour résoudre ce problème, il est connu de la demande de brevet américain N° US 2008/0296035, tel que représenté sur le Figure 2, d'utiliser un fusible hydraulique 110 positionné entre le circuit Haute Pression 170 et le circuit Basse Pression 180 de sorte à renvoyer une partie du débit du circuit Haute Pression 170 vers le circuit Basse Pression 180 lorsque la pression du circuit Haute Pression 170 dépasse une valeur seuil. Cependant, cette solution est complexe à intégrer dans le corps de l'appareil. La demande de brevet internationale N° WO 2008/149030 propose une solution alternative consistant à dévier le débit excédentaire directement au réservoir de l'engin porteur. Cependant, cette solution nécessite de modifier l'engin porteur.
La demande de brevet français N° FR 2916377 de la présente Demanderesse propose une solution consistant à mesurer le débit au niveau du circuit Haute Pression 170 et à dévier le débit excédentaire vers le circuit Basse Pression 180 lorsque le débit du circuit Haute Pression 170 dépasse une valeur prédéterminée. La déviation du débit est effectuée par un dispositif de régulation de débit disposé dans la cellule de frappe 120 au niveau d'une extrémité supérieure du piston de frappe 160. Cependant, cette solution augmente l'encombrement radial de la partie supérieure de la cellule de frappe 120. L'augmentation de l'encombrement de la cellule de frappe 120 augmente aussi la complexité de montage et de conception du dispositif brise roches. En outre, cette solution n'est pas mise en œuvre pour les dispositifs de faible puissance car l'encombrement de la solution de protection contre les sur-débits serait trop important comparativement au volume de la cellule de frappe 120.
Le problème technique de l'invention consiste donc à proposer un dispositif brise roches muni d'une protection contre les sur-débits dont l'encombrement est réduit. EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention propose de résoudre ce problème au moyen d'un dispositif brise roches muni d'une protection contre les sur-débits dont la commande est effectuée en fonction de la course du piston.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif brise roches comportant une cellule de frappe présentant au moins une chambre d'actionnement, un piston de frappe mobile en translation dans la cellule de frappe, et un circuit hydraulique comportant une source d'alimentation hydraulique présentant un circuit Haute Pression et un circuit Basse Pression, et un actionneur configuré pour relier le circuit Haute Pression ou le circuit Basse Pression à la chambre d'actionnement de sorte à déplacer le piston en translation dans la cellule de frappe dans une zone de déplacement normale dont les limites sont variables en fonction de la différence de pression entre le circuit Haute Pression et le circuit Basse Pression. La cellule de frappe comporte également des moyens de dépressurisation configurés pour commander une mise en communication hydraulique du circuit Haute Pression avec le circuit Basse Pression lorsque le piston de frappe sort d'une zone de déplacement prédéterminée.
L'invention permet ainsi d'utiliser l'augmentation de la course normale du piston de frappe lorsqu'il y a des sur-débits pour commander un transfert de débit du circuit Haute Pression vers le circuit Basse Pression permettant ainsi de limiter l'encombrement du dispositif brise roches. En outre, l'intégration et le montage de la protection contre les sur-débits avec les éléments existants est facilitée. Selon un mode de réalisation, les moyens de dépressurisation comportent :
- une gorge disposée sur le piston de frappe, et
- une portion de régulation connectée d'une part au circuit Haute Pression et d'autre part au circuit Basse Pression, la portion de régulation étant obturée par le piston de frappe lorsque le piston de frappe est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- ladite gorge étant destinée à pénétrer dans la portion de régulation lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à mettre en communication hydraulique le circuit Haute Pression avec le circuit Basse Pression à travers la portion de régulation.
Ce mode de réalisation est particulièrement simple à réaliser car la réalisation d'une gorge dans le piston de frappe est un processus classique. Selon un mode de réalisation, les moyens de dépressurisation comportent :
- une valve de dépressurisation connectée d'une part au circuit Haute Pression et d'autre part au circuit Basse Pression, la valve de dépressurisation pouvant adopter deux positions : une position de maintien dans laquelle le circuit Haute Pression est déconnecté du circuit Basse Pression, et une position de dépressurisation dans laquelle le circuit Haute Pression est connecté au circuit Basse Pression,
- la position de ladite valve de dépressurisation étant commandée par un circuit hydraulique,
- une portion de régulation connectée d'une part au circuit Haute Pression et d'autre part au circuit hydraulique, la portion de régulation étant obturée par le piston de frappe lorsque le piston de frappe est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée de sorte que le circuit hydraulique commande la valve de dépressurisation dans la position de maintien, et
- une gorge disposée sur le piston de frappe,
- ladite gorge étant destinée à pénétrer dans la portion de régulation lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte que le circuit hydraulique commande la valve de dépressurisation dans la position de dépressurisation. Ce mode de réalisation permet de limiter le débit dans la gorge car le fluide qui passe par la gorge sert uniquement à commander la valve de dépressurisation.
Selon un mode de réalisation, les moyens de dépressurisation comportent :
- une gorge et une excroissance annulaire disposées consécutivement sur le piston de frappe, et
- une portion de régulation connectée d'une part au circuit Basse Pression et d'autre part à la chambre d'actionnement, l'excroissance annulaire obturant un canal de communication hydraulique entre la portion de régulation et la chambre d'actionnement lorsque le piston de frappe est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- ladite gorge étant destinée à pénétrer dans la chambre d'actionnement lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à mettre en communication hydraulique la chambre d'actionnement avec la portion de régulation à travers un canal passant par la gorge.
Ce mode de réalisation permet de limiter l'encombrement du dispositif en disposant la chambre d'actionnement en communication hydraulique avec la portion de régulation. Selon un mode de réalisation, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement, une chambre d'actionnement supérieure et une chambre d'actionnement inférieure, la portion de régulation est positionnée au-dessus de la chambre d'actionnement supérieure. Selon un mode de réalisation, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement, une chambre d'actionnement supérieure et une chambre d'actionnement inférieure, la portion de régulation est positionnée au-dessous de la chambre d'actionnement supérieure. Selon un mode de réalisation, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement, une chambre d'actionnement supérieure et une chambre d'actionnement inférieure, la portion de régulation est positionnée entre les deux chambres d'actionnement. Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens de freinage hydrauliques du piston de frappe configurés pour ralentir la course du piston de frappe lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée. Ce mode de réalisation permet de calibrer la quantité de fluide transmisse entre le circuit Haute Pression et le circuit Basse Pression lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, les moyens de freinage hydrauliques comportent un gicleur connecté au circuit Basse Pression et configuré pour extraire une partie d'un fluide hydraulique contenu dans les moyens de freinage hydrauliques. Ce mode de réalisation permet également de calibrer la quantité de fluide transmisse entre le circuit Haute Pression et le circuit Basse Pression lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, les moyens de freinage hydrauliques comportent :
- un canal reliant la chambre d'actionnement avec le circuit Basse Pression,
- une excroissance annulaire disposée sur le piston de frappe, et
- une bague mobile dans la chambre d'actionnement,
- la bague étant positionnée pour obturer le canal lorsque le piston de frappe est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- l'excroissance annulaire étant destinée à pénétrer dans la bague lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à créer un compartiment de vidange dont la pression est suffisante pour déplacer la bague et établir une communication hydraulique entre le compartiment de vidange et le canal,
- l'excroissance annulaire étant extraite de la bague et la bague étant repositionnée pour obturer le canal lorsque la différence de pression entre la chambre d'actionnement et le compartiment de vidange est supérieure à une valeur seuil.
Ce mode de réalisation permet d'assurer un freinage du piston de frappe de sorte à calibrer la quantité de fluide transmisse entre le circuit Haute Pression et le circuit Basse Pression lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée. En outre, ce mode de réalisation limite l'encombrement du système de freinage puisqu'il est intégré à la chambre d'actionnement.
Selon un mode de réalisation, les moyens de freinage hydrauliques (35) comportent :
- une excroissance annulaire disposée sur le piston de frappe, et
- une bague mobile dans la chambre d'actionnement,
- l'excroissance annulaire étant destinée à pénétrer dans la bague lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à créer un compartiment de vidange dont la pression est suffisante pour déplacer la bague autour de l'excroissance annulaire,
- le fluide contenu dans le compartiment de vidange étant apte à rejoindre la chambre d'actionnement par un canal périphérique ménagé autour de la bague lorsque la bague est déplacée sur l'excroissance annulaire de sorte à réduire la différence de pression entre le compartiment de vidange et la chambre d'actionnement et extraire l'excroissance annulaire de la bague.
Ce mode de réalisation permet également d'assurer un freinage du piston de frappe de sorte à calibrer la quantité de fluide transmisse entre le circuit Haute Pression et le circuit Basse Pression lorsque le piston de frappe sort de la zone de déplacement prédéterminée. En outre, ce mode de réalisation limite l'encombrement du système de freinage puisqu'il est intégré à la chambre d'actionnement et ne présente pas de canal reliant la chambre d'actionnement avec le circuit Basse Pression. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES
La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles les figures 1 à 11 représentent :
- Figure 1, état de la technique : une vue en perspectives d'un engin porteur équipé d'un dispositif brise roches ;
- Figure 2, état de la technique : une représentation schématique en coupe du dispositif brise roches de la Figure 1 ; - Figure 3 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- Figure 4 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- Figure 5 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- Figure 6 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
- Figure 7 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
- Figure 8 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un sixième mode de réalisation de l'invention ;
- Figures 9-11 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un septième mode de réalisation de l'invention ; et
- Figure 12 : une représentation schématique en coupe d'un dispositif brise roches selon un huitième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Dans la description, l'appareil hydraulique à percussions 10a- lOf est décrit en supposant qu'il est positionné dans sa configuration la plus commune, à savoir verticalement, c'est-à-dire avec l'outil 25 orienté verticalement au contact d'une surface à détruire tel qu'illustré sur la Figure 1. La Figure 3 illustre un appareil hydraulique à percussions 10a appelé « dispositifs brise-roches » destiné être monté sur un engin porteur 11 tel qu'illustré sur la Figure 1. Le dispositif brise-roches 10a comporte une cellule de frappe 12a protégée de l'environnement extérieur par une structure mécano-soudée, non représentée, qui permet également d'assurer la fixation de la cellule de frappe 12a à l'engin porteur 11.
La cellule de frappe 12a comporte une partie avant mécanique graissée qui porte un outil 25 destiné à venir au contact d'un rocher à briser. L'outil 25 est guidé par des bagues d'usure, retenu en translation dans un sens par un système de clavettes et dans l'autre sens par une butée d'emmanchement 30 qui permet de transmettre l'appui du porteur 11. Une partie centrale de la cellule de frappe 12a comporte un piston de frappe 16 mobile en translation dans la cellule de frappe 12a de sorte à percuter l'outil 25. Une troisième partie de la cellule de frappe 12a peut être située latéralement ou au-dessus du piston de frappe 16 et comprend un circuit hydraulique assurant un déplacement alternatif cadencé du piston de frappe 16.
Les déplacements du piston de frappe 16 sont commandés par deux chambres 14, 15 antagonistes alimentées alternativement en fluide sous pression. A cet effet, le piston de frappe 16 comporte un épaulement supérieur 26 sur lequel un fluide contenu dans la chambre supérieure 14 peut prendre appui pour déplacer le piston de frappe 16 vers le bas et un épaulement inférieur 27 sur lequel un fluide contenu dans la chambre inférieure 15 peut prendre appui pour déplacer le piston de frappe 16 vers le haut. La cellule de frappe 12a comporte également une chambre de compression 29, contenant un gaz compressible, disposée au-dessus du piston de frappe 16. Lorsque le dispositif 10a est actionné, une première phase consiste à déplacer le piston de frappe 16 dans la chambre de compression 29 par application d'une pression dans la chambre inférieure 15, comprimant ainsi le gaz dans la chambre de compression 29. Une deuxième phase consiste à annuler l'effet de la pression dans la chambre inférieure 15, en alimentant sensiblement à la même pression la chambre supérieure 14. La force alors appliquée sur le piston de frappe 16 dépend de la différence de surface entre les épaulements 26, 27. Cette différence de surface est généralement faible. Dans une troisième phase, le gaz compressible se détend et déplace violement le piston de frappe 16 vers le bas, impactant l'outil 25 avec suffisamment de force pour briser une roche.
Les chambres 14, 15 sont alimentées par un circuit Haute Pression 17 et un circuit Basse Pression 18. De préférence, le circuit Haute Pression 17 est relié à une pompe hydraulique et le circuit Basse Pression 18 est relié à un réservoir ouvert de l'engin porteur 11. La chambre supérieure 14 est connectée soit au circuit Haute Pression 17 soit au circuit Basse Pression 18 par l'intermédiaire d'un actionneur 20, par exemple un distributeur. La position de Γ actionneur 20 est commandée par la position du piston de frappe 16. A cet effet, le piston de frappe 16 comporte une chambre d'actionnement 28 pouvant être connectée d'une part au circuit Basse Pression 18 et d'autre part au circuit de commande 21 de l'actionneur 20. Le circuit de commande 21 de l'actionneur 20 comporte à canal débouchant dans la chambre inférieure 15 lors de la montée du piston de frappe 16. La chambre inférieure 15 étant connectée avec le circuit Haute Pression 17 du circuit hydraulique, le circuit de commande 21 est ainsi connecté au circuit Haute Pression 17, ce qui entraîne une commande de l'actionneur 20 de sorte à relier la chambre supérieure 14 avec le circuit Haute Pression 17 du circuit hydraulique. Lors de la descente du piston de frappe 16, la chambre d'actionnement 28 relie le circuit de commande 21 avec le circuit Basse Pression 18. Le circuit de commande 21 est ainsi relié au circuit Basse Pression 18 ce qui entraîne un déplacement du tiroir de l'actionneur 20 de sorte à relier la chambre supérieure 14 avec le circuit Basse Pression 18. La commande de l'actionneur 20 est donc effectuée de manière hydraulique en fonction de la position du piston de frappe 16.
Cependant, lorsque la pression du circuit Haute Pression 17 dépasse une valeur seuil, par exemple lors d'une mauvaise manipulation d'un opérateur agissant sur l'engin porteur 11, la vitesse du piston de frappe 16 augmente. La commande de l'actionneur 20 étant réalisée en fonction de la position du piston de frappe 16, la durée des cycles de commande de l'actionneur 20 diminue également lorsque la vitesse du piston de frappe 16 augmente provoquant un emballement de la vitesse du piston de frappe 16. Par ailleurs, la course du piston de frappe 16 augmente également dans la chambre de compression 29. Ainsi, un sur-débit du circuit Haute Pression 17 peut engendrer une survitesse du piston de frappe 16 par rapport à une vitesse limite admissible pour la tenue à la fatigue et aux usures du dispositif 10a. En outre, des avaries peuvent également apparaître en raison de cette survitesse.
Pour résoudre ce problème, le premier mode de réalisation, illustré sur la Figure 3, propose de disposer une gorge 23 sur le piston de frappe 16 de sorte à coopérer avec une portion de régulation 22 disposée dans le corps de la cellule de frappe 12a. La portion de régulation 22 est connectée d'une part au circuit Haute Pression 17 et, d'autre part au circuit Basse Pression 18. La section du piston de frappe 16 est adaptée à la section interne de la cellule de frappe 12a de sorte que la portion de régulation 22 soit obturée par le piston de frappe 16 lorsque le piston de frappe 16 est mobile dans une zone de déplacement prédéterminée.
La zone de déplacement prédéterminée correspond à une utilisation réglementée du dispositif 10a dans laquelle le débit du circuit Haute Pression 17 est inférieur à une valeur seuil. De préférence, la zone de déplacement prédéterminée correspond également à un fonctionnement du dispositif dans lequel le dispositif coopère avec un outil. Ainsi, l'invention ne concerne pas les dispositifs visant à prévenir une absence d'outil.
L'association de la gorge 23 et de la portion de régulation 22 forme des moyens de dépressurisation permettant de mettre en communication hydraulique le circuit Haute Pression 17 avec le circuit Basse Pression 18 en fonction de la position du piston de frappe 16 dans la cellule de frappe 12a.
De préférence, le piston de frappe 16 présente une forme de révolution coopérant avec des chambres 14, 15 annulaires. Le piston de frappe 16 peut comporter des joints d'étanchéité disposés de part et d'autre de la gorge 23.
La Figure 4 illustre un second mode de réalisation d'une cellule de frappe 12b d'un dispositif 10b dans lequel la portion de régulation 22 est reliée au circuit Haute Pression 17 de sorte à commander une valve de dépressurisation 32. La valve de dépressurisation 32 est mobile entre deux positions : une position de maintien dans laquelle le circuit Haute Pression 17 est déconnecté du circuit Basse Pression 18, et une position de dépressurisation dans laquelle le circuit Haute Pression 17 est connecté au circuit Basse Pression 18. La position de ladite valve de dépressurisation 32 est commandée par un circuit hydraulique 31 relié à la portion de régulation 22. Un ressort de rappel 33 est agencé pour mettre la valve de dépressurisation 32 dans la position de maintien lorsque le circuit Haute pression 17 n'est pas connecté au circuit hydraulique 31. De la même manière que pour le premier mode de réalisation de la Figure 3, la portion de régulation 22 est obturée par le piston de frappe 16 lorsque le piston de frappe 16 est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée. Ainsi, le circuit hydraulique 31 n'est pas relié au circuit Haute Pression 17 et le ressort de rappel 33 met la valve de dépressurisation 32 dans la position de maintien. Lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée, le circuit hydraulique 31 est relié au circuit Haute pression 17 et commande la valve de dépressurisation 32 dans la position de dépressurisation en surmontant la force de rappel du ressort de rappel 33. Ces deux modes de réalisation, illustrés sur les Figures 3 et 4, permettent de transmettre une partie du fluide du circuit Haute Pression 17 vers le circuit Basse Pression 18. La quantité de fluide qui est ainsi transmise dépend du temps de communication entre les circuits Haute Pression 17 et basse Pression 18. Pour calibrer la quantité de fluide transmisse à chaque cycle dans lequel le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée, il est possible d'allonger la course du piston de frappe 16, par exemple de quelques millimètres.
Dans le même but, la Figure 5 illustre un troisième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12c d'un dispositif 10c dans lequel la cellule de frappe 12c comporte des moyens de freinage 35 du piston de frappe 16. Les moyens de freinage 35 sont disposés au-dessus de la chambre supérieure 14 et permettent de ralentir la course du piston de frappe 16 lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée. La durée de transmission du fluide entre les circuits Haute Pression 17 et Basse Pression 18 est alors augmentée. De préférence, les moyens de freinage 35 sont réalisés par une collerette agencée sur le piston de frappe 16 et destinée à pénétrer dans une chambre de la cellule de frappe 12c remplie de fluide compressible. Lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée, une surface de la collerette coopère avec le fluide compressible de la chambre de la cellule de frappe 12c ce qui entraîne un ralentissement du piston de frappe 16.
La Figure 6 illustre un quatrième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12d d'un dispositif lOd dans lequel les moyens de freinage 35 sont connectés au circuit Basse Pression 18 par l'intermédiaire d'un gicleur 37. Ce mode de réalisation permet l'arrêt complet du cycle de fonctionnement lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée le temps que le gicleur vide le fluide contenu dans les moyens de freinage 35. A cet effet, la surface de la collerette du piston de frappe 16 et la surface de la cellule de frappe 12d remplie de fluide compressible sont calculées pour que la résultante des forces appliquées au piston de frappe 16 en fonction des pressions maintienne le piston de frappe 16 avec une décharge totale du fluide compressible sous pression vers le circuit Basse Pression 18. Les quatre modes de réalisation des Figures 3 à 6 illustrent une portion de régulation 22 positionnée au-dessus de la chambre d'actionnement supérieure 14. En variante, la Figure 7 illustre un cinquième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12e d'un dispositif 10e dans lequel la portion de régulation 22 est positionnée entre les deux chambres d'actionnement 14, 15. La Figure 8 illustre un sixième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12f d'un dispositif lOf dans lequel la portion de régulation 22 est positionnée au-dessous de la chambre d'actionnement inférieure 15.
Les Figures 9 à 1 1 illustrent un septième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12g d'un dispositif 10g dans lequel la portion de régulation 22 est en communication hydraulique avec la chambre d'actionnement supérieure 14. La portion de régulation 22 est disposée immédiatement en dessous de la chambre supérieure 14 et comporte un diamètre inférieur au diamètre de la chambre supérieure 14. Le piston de frappe 16 présente une gorge 22 disposée consécutivement avec une excroissance annulaire 41 de sorte que l'excroissance annulaire 41 puisse coopérer avec la portion de régulation 22 et isoler hydrauliquement la portion de régulation 22 de la chambre supérieure 14.
Ainsi, lorsque le piston de frappe 16 est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée, tel qu'illustré sur la Figure 10, l'excroissance annulaire 41 bloque toute communication hydraulique entre la chambre supérieure 14 et la portion de régulation 22. La portion de régulation 22 est également reliée avec le circuit Basse Pression 18. Lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée, tel qu'illustré sur la Figure 9, l'excroissance annulaire 41 du piston de frappe 16 est positionnée dans la chambre supérieure 14 et la gorge 23 du piston de frappe 16 permet d'établir une communication hydraulique entre la chambre supérieure 14 et la portion de régulation 22. Le fluide du circuit Haute Pression 17 contenu dans la chambre supérieure 14 est alors transmis au circuit Basse Pression 18 par l'intermédiaire de la portion de régulation 22. Le système de freinage du piston de frappe 16 diffère des modes de réalisation précédent car il comporte une bague 40 mobile disposée dans la chambre supérieure 14. La bague 40 est disposée devant un canal 42 reliant la chambre supérieure 14 avec le circuit Basse Pression 18. Ainsi, lorsque le piston de frappe 16 est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée, la pression du circuit Haute Pression contenue dans la chambre supérieure 14 plaque la bague 40 contre le canal 42 ce qui bloque la communication hydraulique entre le circuit Haute Pression 17 et le circuit Basse Pression 18 par le canal 42.
Tel qu'illustré sur les Figures 10 et 11, l'excroissance annulaire 41 du piston de frappe 16 est configurée pour coopérer avec la bague 40 lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée. Lorsque le piston de frappe 16 remonte dans la chambre supérieure 14, l'excroissance annulaire 41 pénètre dans la bague 40, un compartiment de vidange 43 est formé. Ce compartiment de vidange 43 peut être alors isolé hydrauliquement de la chambre supérieure 14 et donc du circuit Haute Pression 17.
Le fluide du circuit Haute Pression 17 restant dans ce compartiment de vidange 43 entraîne alors un déplacement de la bague 40 vers le bas autour du piston de frappe 16 ce qui ouvre le canal 42 reliant le compartiment de vidange 43 avec le circuit Basse Pression 18. Le fluide du compartiment de vidange 43 est alors transmis vers le circuit Basse Pression 18 et éventuellement la chambre 14, au cours de ce processus, le piston de frappe 16 est maintenu dans la bague 40. Lorsqu'une quantité suffisante de fluide a été transmisse entre le compartiment de vidange 43 et le circuit Basse Pression 18 et éventuellement la chambre 14, le piston de frappe 16 inverse son mouvement et amorce sa descente la bague 40 est redirigée vers le haut pour obturer une nouvelle fois le canal 42. Le piston de frappe 16 se dégage lentement de la bague 40 et le piston de frappe 16 peut reprendre une activité normale. Au cours de ce processus de freinage, une quantité importante de fluide a ainsi pu être transmisse entre le circuit Haute Pression 17 et le circuit Basse Pression 18 par l'intermédiaire de la portion de régulation 22. Ce mode de réalisation permet de gérer plus facilement le temps d'ouverture de la communication hydraulique entre le circuit Haute Pression 17 et le circuit Basse Pression 18 par rapport aux incertitudes liées aux tolérances de fabrication. En variante, le système de freinage et/ou le système de dépressurisation peuvent être installés au niveau de la chambre inférieure 15.
En variante, l'évacuation de la pression du compartiment de vidange 43 peut être réalisée par un canal périphérique ménagé autour de la bague 40. Dans ce mode de réalisation, l'excroissance annulaire 41 pénètre dans la bague 40 lorsque le piston de frappe 16 sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à créer un compartiment de vidange 43 dont la pression est suffisante pour déplacer la bague 40 autour de l'excroissance annulaire 41. La pression du compartiment de vidange 43 s'évacue peu à peu dans la chambre d'actionnement par le canal périphérique de sorte à permettre l'extraction de l'excroissance annulaire 41 et le déplacement de la bague 40. Au cours de ce processus de freinage, une quantité importante de fluide a ainsi pu être transmisse entre le circuit Haute Pression 17 et le circuit Basse Pression 18 par l'intermédiaire de la portion de régulation 22.
La Figure 12 illustre un huitième mode de réalisation d'une cellule de frappe 12f d'un dispositif lOf proche de celui de la Figure 3 mais dans lequel il n'y a pas de chambre de compression au-dessus du piston de frappe 16. L'extrémité supérieure du piston de frappe 16 n'est pas sous pression et peut être reliée à l'air libre. Les différences de sections entre les chambres supérieure 14 et inférieure 15 sont plus prononcées que pour le mode de réalisation de la Figure 3. Ainsi, l'accélération du piston de frappe 16 est créée par la haute pression appliquée sur la différence des sections entre les chambres supérieure 14 et inférieure 15. Un accumulateur à azote comporte deux chambres 50, 51 reliées par une membrane déformable. La chambre inférieure 51 de l'accumulateur à azote est connectée au circuit haute-pression alors que la chambre supérieure 50 comporte de l'azote sous pression. L'accumulateur à azote permet de stocker du fluide sous pression lors de la montée du piston de frappe 16 et restitue ce fluide lors de la descente accélérée.
L'invention permet ainsi d'utiliser l'augmentation de la course normale du piston de frappe 16 lorsqu'il y a des sur-débits pour commander un transfert de débit du circuit Haute Pression 17 vers le circuit Basse Pression 18.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif brise roches (10) comportant :
une cellule de frappe (12) présentant au moins une chambre d'actionnement (14, 15),
- un piston de frappe (16) mobile en translation dans la cellule de frappe (12), et
- un circuit hydraulique comportant :
- une source d'alimentation hydraulique présentant un circuit Haute Pression (17) et un circuit Basse Pression (18), et
- un actionneur (20) configuré pour relier le circuit Haute Pression (17) ou le circuit Basse Pression (18) à la chambre d'actionnement (14, 15) de sorte à déplacer le piston en translation dans la cellule de frappe (12) dans une zone de déplacement normale dont les limites sont variables en fonction de la différence de pression entre le circuit Haute Pression (17) et le circuit Basse Pression (18),
caractérisé en ce que la cellule de frappe (12) comporte des moyens de dépressurisation configurés pour commander une mise en communication hydraulique du circuit Haute Pression (17) avec le circuit Basse Pression (18) lorsque le piston de frappe (16) sort d'une zone de déplacement prédéterminée.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dépressurisation comportent :
- une gorge (23) disposée sur le piston de frappe (16), et
- une portion de régulation (22) connectée d'une part au circuit Haute Pression (17) et d'autre part au circuit Basse Pression (18), la portion de régulation (22) étant obturée par le piston de frappe (16) lorsque le piston de frappe (16) est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- ladite gorge (23) étant destinée à pénétrer dans la portion de régulation (22) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à mettre en communication hydraulique le circuit Haute Pression (17) avec le circuit Basse Pression (18) à travers la portion de régulation (22).
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dépressurisation comportent :
- une valve de dépressurisation (32) connectée d'une part au circuit Haute Pression (17) et d'autre part au circuit Basse Pression (18), la valve de dépressurisation (32) pouvant adopter deux positions : une position de maintien dans laquelle le circuit Haute Pression (17) est déconnecté du circuit Basse Pression (18), et une position de dépressurisation dans laquelle le circuit Haute Pression (17) est connecté au circuit Basse Pression (18),
- la position de ladite valve de dépressurisation (32) étant commandée par un circuit hydraulique (31),
- une portion de régulation (22) connectée d'une part au circuit Haute Pression (17) et d'autre part au circuit hydraulique (31), la portion de régulation (22) étant obturée par le piston de frappe (16) lorsque le piston de frappe (16) est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée de sorte que le circuit hydraulique (31) commande la valve de dépressurisation (32) dans la position de maintien, et
- une gorge (23) disposée sur le piston de frappe (16),
- ladite gorge (23) étant destinée à pénétrer dans la portion de régulation (22) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte que le circuit hydraulique (31) commande la valve de dépressurisation (32) dans la position de dépressurisation.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dépressurisation comportent :
- une gorge (23) et une excroissance annulaire (41) disposées consécutivement sur le piston de frappe (16), et
- une portion de régulation (22) connectée d'une part au circuit Basse Pression (18) et d'autre part à la chambre d'actionnement (14, 15), l'excroissance annulaire (41) obturant un canal de communication hydraulique entre la portion de régulation (22) et la chambre d'actionnement (14, 15) lorsque le piston de frappe (16) est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- ladite gorge (23) étant destinée à pénétrer dans la chambre d'actionnement (14, 15) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à mettre en communication hydraulique la chambre d'actionnement (14, 15) avec la portion de régulation (22) à travers un canal passant par la gorge (23).
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement (14, 15), une chambre d'actionnement supérieure (14) et une chambre d'actionnement inférieure (15), la portion de régulation (22) est positionnée au-dessus de la chambre d'actionnement supérieure (14).
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement (14, 15), une chambre d'actionnement supérieure (14) et une chambre d'actionnement inférieure (15), la portion de régulation (22) est positionnée au-dessous de la chambre d'actionnement supérieure (14).
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, le dispositif comportant deux chambres d'actionnement (14, 15), une chambre d'actionnement supérieure (14) et une chambre d'actionnement inférieure (15), la portion de régulation (22) est positionnée entre les deux chambres d'actionnement (14, 15).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de freinage hydrauliques (35) du piston de frappe (16) configurés pour ralentir la course du piston de frappe (16) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de freinage hydrauliques (35) comportent un gicleur (37) connecté au circuit Basse Pression (18) et configuré pour extraire une partie d'un fluide hydraulique contenu dans les moyens de freinage hydrauliques (35).
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de freinage hydrauliques (35) comportent : - un canal (42) reliant la chambre d'actionnement (14, 15) avec le circuit Basse Pression (18),
- une excroissance annulaire (41) disposée sur le piston de frappe (16), et
- une bague (40) mobile dans la chambre d'actionnement (14, 15),
- la bague (40) étant positionnée pour obturer le canal (42) lorsque le piston de frappe (16) est mobile dans la zone de déplacement prédéterminée,
- l'excroissance annulaire (41) étant destinée à pénétrer dans la bague (40) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à créer un compartiment de vidange (43) dont la pression est suffisante pour déplacer la bague (40) et établir une communication hydraulique entre le compartiment de vidange (43) et le canal (42),
- l'excroissance annulaire (41) étant extraite de la bague (40) et la bague (40) étant repositionnée pour obturer le canal (42) lorsque la différence de pression entre la chambre d'actionnement (14, 15) et le compartiment de vidange (43) est supérieure à une valeur seuil.
11. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de freinage hydrauliques (35) comportent :
- une excroissance annulaire (41) disposée sur le piston de frappe (16), et
- une bague (40) mobile dans la chambre d'actionnement (14, 15),
- l'excroissance annulaire (41) étant destinée à pénétrer dans la bague (40) lorsque le piston de frappe (16) sort de la zone de déplacement prédéterminée de sorte à créer un compartiment de vidange (43) dont la pression est suffisante pour déplacer la bague (40) autour de l'excroissance annulaire (41),
- le fluide contenu dans le compartiment de vidange (43) étant apte à rejoindre la chambre d'actionnement (14, 15) par un canal périphérique ménagé autour de la bague (40) lorsque la bague (40) est déplacée sur l'excroissance annulaire (41) de sorte à réduire la différence de pression entre le compartiment de vidange (43) et la chambre d'actionnement (14, 15) et extraire l'excroissance annulaire (41) de la bague (40).
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