FR2527964A1 - PNEUMATIC PERCUSSION MECHANISM - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le bâtiment et le génie civil et a notamment pour objet un mécanisme de percussion pneumatique utilisé de préférence pour l'en- foncement d'éléments en forme de tige. The present invention relates to building and civil engineering and in particular relates to a pneumatic percussion mechanism preferably used for driving rod-shaped elements.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser le mécanisme de percussion revendiqué pour l'enfoncement d'électrodes de mise à la terre, de barres d'ancrage, c'est-à-dire d'éléments en forme de tige dont la section transversale est incommensurablement plus petite que la longueur. It is particularly advantageous to use the claimed percussion mechanism for driving in grounding electrodes, anchor bars, that is to say rod-shaped elements whose cross section is immeasurably smaller than the length.
A 1 neure actuelle, on connatt plusieurs types de mécanismes pour l'enfoncement d'éléments en tige dans le sol. Currently, several types of mechanisms are known for driving rod elements into the ground.
On connaît par exemple un mécanisme hydraulique pour l'enfoncement d'électrodes de mise à la terre dans le sol. Ce mécanisme se présente sous forme d'un vérin hydraulique avec un piston de chaque c8té duquel est disposée une tige creuse, l'électrode à enfoncer étant logée à l'intérieur de ladite tige. Un organe de serrage est fixé à l'extrémité inférieure de la tige d'une manière rigide. A l'aide d'étriers, le corps du vérin est fixé sur un pylône de ligne de transport d'énergie. A hydraulic mechanism is known, for example, for driving earth electrodes into the ground. This mechanism is in the form of a hydraulic cylinder with a piston on each side of which is disposed a hollow rod, the electrode to be inserted being housed inside said rod. A clamping member is fixed to the lower end of the rod in a rigid manner. With the help of stirrups, the cylinder body is fixed to a power transmission line pylon.
Les inconvénients de ce mécanisme hydraulique connu sont son grand encombrement et son poids important, ainsi que la nécessité de sa fixation au pylône d'une ligne de transport d'énergie. De plus, l'enfoncement des tiges dans les sols denses est difficile, et dans des sols gelés, il est pratiquement impossible du fait que la charge statique exercée par le vérin est insuffisante pour l'enfoncement de l'électrode. The disadvantages of this known hydraulic mechanism are its large size and its significant weight, as well as the need for its attachment to the pylon of an energy transmission line. In addition, the insertion of the rods in dense soil is difficult, and in frozen soil, it is practically impossible because the static load exerted by the jack is insufficient for the insertion of the electrode.
On connait aussi des mécanismes de percussion pnau- matiques comprenant un corps dans lequel se trouve un percuteur. Un organe de serrage est fixé dans la partie inférieure du corps. Ces mécanismes de percussion connus sont fixés à l'aide dudit organe de serrage sur le haut de l'élément en forme de tige à enfoncer, dont l'introduction dans le sol s'effectue par application d'un effort d'enfoncement sur la face en bout supérieure de l'élément. Pneumatic percussion mechanisms are also known, comprising a body in which there is a striker. A clamping member is fixed in the lower part of the body. These known percussion mechanisms are fixed by means of said clamping member to the top of the rod-shaped element to be inserted, the introduction of which into the ground is effected by application of a driving force on the face at the top end of the element.
L'inconvénient des mécanismes de percussion pneumatiques connus réside en ce qu'il est impossible d'enfoncer des éléments en tige dont la section transversale est petite en comparaison de leur longueur, ce qui provoque leur déformation lors de leur enfoncement. The disadvantage of known pneumatic percussion mechanisms is that it is impossible to drive in rod elements whose cross section is small compared to their length, which causes them to deform when pressed.
On connaît aussi des mécanismes de percussion pneumatiques comportant un corps creux cylindrique à gradins percé d'orifices pour l'amenée et l'échappement d'air, à l'intérieur duquel est logéun percuteur à gradins percé d'un canal axial et pouvant effectuer un mouvement axial de va-et-vient, un tube monté dans ledit canal axial du percuteur, une chambre de course utile et une chambre de course à vide du percuteur, formées par les surfaces des pièces du mécanisme. Also known are pneumatic percussion mechanisms comprising a cylindrical hollow body with steps pierced with orifices for the air intake and exhaust, inside which is housed a step striker pierced with an axial channel and capable of effecting an axial back-and-forth movement, a tube mounted in said axial channel of the striker, a useful stroke chamber and a vacuum stroke chamber of the striker, formed by the surfaces of the parts of the mechanism.
Un organe de serrage est disposé sur la partie avant du corps. L'air est amené au mécanisme par un tuyau flexible à travers un robinet d'amenée d'air. A clamping member is arranged on the front part of the body. Air is supplied to the mechanism by a flexible hose through an air supply valve.
Ces mécanismes de percussion pneumatiques connus permettent d'enfoncer des éléments en tige dont la dimension transversale est incommensurablement petite en comparaison de leur longueur, en leur appliquant une charge de choc par l'intermédiaire de leur surface latérale en un point dont la distance par rapport à la surface du sol exclut la déformation de la tige pendait son enfoncement. These known pneumatic percussion mechanisms allow rod elements whose transverse dimension is immeasurably small compared to their length to be driven in, by applying a shock load to them via their lateral surface at a point whose distance from on the soil surface excludes the deformation of the rod hanging its sinking.
Les inconvénients de ces mécanismes de percussion connus résident en leur fiabilité de fonctionnement insuf- fisante et en la technologie compliquée de leur fabrication, et sont dus à ce que le percuteur a trois surfaces de frot tement avec le corps et le tube et qu'il est en pratique assez difficile d'assurer la coaxialité des surfaces cylindriques conjuguées de ces différentes pièces. L'absence de coaxialité peut conduire au coincement du percuteur dans le corps et à l'interruption du fonctionnement du mécanisme, soit provoquer un régime anormal de fonctionnement, une diminution de l'énergie de choc et du rendement par suite des pertes par frottement élevées. The drawbacks of these known percussion mechanisms lie in their insufficient operating reliability and in the complicated technology of their manufacture, and are due to the fact that the striker has three surfaces of friction with the body and the tube and that it is in practice quite difficult to ensure the coaxiality of the conjugate cylindrical surfaces of these different parts. The absence of coaxiality can lead to the catching of the striker in the body and to the interruption of the functioning of the mechanism, that is to say to cause an abnormal mode of operation, a reduction of the impact energy and the yield due to the high friction losses. .
En outre, pour assurer une bonne capacité de fonctionnement du mécanisme, il est indispensable de soumettre les pièces à un traitement thermique suivi d'une rectification des surfaces conjuguées.Le traitement thermique et la rectification d'un tube à parois minces sont des opérations technologiques difficiles et nécessitant une haute qualification, ce qui élève davantage le coût de l'ensemble de la structure. In addition, to ensure proper functioning of the mechanism, it is essential to subject the parts to a heat treatment followed by a rectification of the mating surfaces. The heat treatment and the rectification of a thin-walled tube are technological operations. difficult and requiring a high qualification, which further increases the cost of the entire structure.
Un autre inconvénient des mécanismes de percussion connus considérés est le débit unitaire d'air très important qui est dû à ce que leur chambre de course de travail est en communication constante avec la conduite d'air comprimé et qu'il y a des fuites d'air permanentes vers la chambre d'échappement et des arrivées d'air dans la chambre de course à vide. Another disadvantage of the known percussion mechanisms considered is the very large unit air flow rate which is due to the fact that their working travel chamber is in constant communication with the compressed air line and that there are leaks of permanent air to the exhaust chamber and air inlets to the vacuum stroke chamber.
L'inconvénient suivant des mécanismes de percussion connus considérés est leur faible longévité, due à la fixation rigide du robinet d'amenée d'air au corps du mécanisme soumis à de fortes charges dynamiques, d'où les risques élevés de destruction dudit robinet. Cet inconvénient présente en outre un danger pour les opérateurs, car en cas d'endommagement aboutissant à un arrachement du robinet, l'opérateur qui travaille avec ce mécanisme peut être blessé sérieusement. The disadvantage according to the known percussion mechanisms considered is their low longevity, due to the rigid fixing of the air supply valve to the body of the mechanism subjected to high dynamic loads, hence the high risks of destruction of said valve. This drawback also presents a danger for operators, because in the event of damage resulting in the valve being torn off, the operator who works with this mechanism can be seriously injured.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés des mécanismes de percussion pneumatiques connus. The object of the present invention is to remedy the mentioned drawbacks of known pneumatic percussion mechanisms.
On s'est donc proposé d'élever la fiabilité et la durée de vie du mécanisme de percussion en supprimant une surface de frottement dans les jonctions du percuteur avec le tube et en diminuant les pics de charges dynamiques s'exerÇant à l'endroit de la fixation rigide du robinet au corps. It has therefore been proposed to increase the reliability and the service life of the percussion mechanism by eliminating a friction surface in the junctions of the striker with the tube and by reducing the peaks of dynamic loads exerted at the place of rigid fixing of the valve to the body.
Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un mécanisme de percussion pneumatique pour l'enfoncement dans le sol et pour l'extraction d'éléments en forme de tige, comportant un corps cylindrique creux à gradins pourvu d'un orifice d'entrée et d'un orifice d'échappement et à l'intérieur duquel est monté un percuteur à gradins pourvu d1,un canal axial et pouvant effectuer un mouvement axial de va-et-vient, un tube monté dans ledit canal axial du percuteur, une chambre de course utile et une chambre de course à vide, un tuyau flexible d'amenée d'air pourvu d'un robinet d'amenée d'air, et un mécanisme de serrage disposé dans la partie avant du corps, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'unie gorge est pratiquée sur le petit gradin du percuteur pour mettre en communication l'orifice d'admission avec le grand gradin du corps, et en ce qu'une cavité annulaire non close est formée entre ledit tube et le canal axial du percuteur. The problem thus posed is solved with the aid of a pneumatic percussion mechanism for driving into the ground and for extracting rod-shaped elements, comprising a hollow cylindrical stepped body provided with an orifice inlet and an exhaust orifice and inside which is mounted a step striker provided with d1, an axial channel and capable of effecting an axial reciprocating movement, a tube mounted in said axial channel of the striker , a useful stroke chamber and a vacuum stroke chamber, a flexible air supply pipe provided with an air supply valve, and a clamping mechanism arranged in the front part of the body, characterized, according to the invention, in that a plain groove is formed on the small step of the striker to put the inlet opening in communication with the large step of the body, and in that an unclosed annular cavity is formed between said tube and the axial channel of the striker.
Selon un mode de réalisation, a chambre de course de travail est formée par ladite gorge et les parois-du corps, et la chambre de course à vide, par ladite cavité annulaire et les parois dudit corps et dudit tube. According to one embodiment, a working stroke chamber is formed by said groove and the walls of the body, and the vacuum stroke chamber, by said annular cavity and the walls of said body and said tube.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la chambre de course utile est formée par ladite cavité annulaire, les parois du corps et du tube, alors que la chambre de course à vide est formée par ladite gorge et les parois du corps. According to another embodiment of the invention, the useful stroke chamber is formed by said annular cavity, the walls of the body and of the tube, while the vacuum stroke chamber is formed by said groove and the walls of the body.
Il est avantageux aussi que le rapport des volumes de la chambre de course utile et de la chambre de course 11 à vide soit maintenu dans les limites de 1 à 1 . It is also advantageous for the ratio of the volumes of the useful stroke chamber and of the empty stroke chamber 11 to be kept within the limits of 1 to 1.
3 4
Pour diminuer les pics de charges dynamiques à l'en- droit où le robinet d'amenée d'air est raccordé au corps, il est avantageux de monter une virole, par l'intermédiaire d'amortisseurs, sur la surface extérieure du corps et de relier cette virole au robinet d'amenée d'air.3 4
To reduce the dynamic load peaks at the place where the air supply valve is connected to the body, it is advantageous to mount a ferrule, by means of shock absorbers, on the external surface of the body and to connect this ferrule to the air supply valve.
Ce mode de réalisation du mécanisme de percussion pneumatique permet d'élever sa fiabilité de fonctionne mentet s dasée de vie, de réduire la consommation d'air et d'améliorer la technologie de fabrication du mécanisme. This embodiment of the pneumatic percussion mechanism makes it possible to increase its reliability of life-long operation, to reduce air consumption and to improve the technology for manufacturing the mechanism.
L'idée essentielle de l'invention revendiquée consiste à prévoir dans le mécanisme de percussion pneumatique des chambres de travail dans chacune desquelles l'air comprimé agirait simultanément sur les faces en bout opposées du percuteur. De ce fait, le percuteur se déplace dans le sens correspondant à celui dans lequel l'air comprimé agit sur l'une ou l'autre face du percuteur dans la chambre considérée et au moment considéré. La réalisation de ce principe de commande du déplacement du percuteur du mécanisme de percussion pneumatique permet de supprimer une surface de frottement, à savoir, dans le cas considéré, la surface de frottement du percuteur contre le tube.Ceci permet à son tour de supprimer l'usinage de la surface intérieure du percuteur et de la surface extérieure du tube, ou bien même de remplacer le matériau du tube par un matériau moins coûteux (par exemple, une matière plastique, des polymères, etc.). The essential idea of the claimed invention consists in providing in the pneumatic percussion mechanism working chambers in each of which the compressed air would act simultaneously on the opposite end faces of the striker. Therefore, the striker moves in the direction corresponding to that in which the compressed air acts on one or the other face of the striker in the chamber considered and at the time considered. The realization of this principle of controlling the movement of the striker of the pneumatic percussion mechanism makes it possible to remove a friction surface, namely, in the case considered, the friction surface of the striker against the tube. This in turn makes it possible to remove the machining of the inner surface of the striker and the outer surface of the tube, or even to replace the material of the tube with a less expensive material (for example, plastic, polymers, etc.).
L'application de l'invention permet de réduire de 25 à 30% la consommation unitaire d'air en comparaison des mécanismes connus similaires, d'augmenter de 30 à 50 la durée de vie et d'élever la fiabilité de fonctionnement. The application of the invention makes it possible to reduce the unit air consumption by 25 to 30% in comparison with similar known mechanisms, to increase the service life by 30 to 50 and to increase the operating reliability.
L'invention nuera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels::
- la figure 1 représente d'une manière schématique et en coupe longitudinale un mode de réalisation d'un mécanisme de percussion pneumatique conforme à l'invention, dont le percuteur est en position avant, c'est-àdire au moment du choc;
- la figure 2 est une vue en coupe du meme mécanisme de percussion pneumatique, dont le percuteur est montré en position arrière, c'est-à-dire au moment de l'échappement de l'air de la chambre de course à vide;;
- la figure 3 représente d'une manière schématique et en coupe longitudinale une variante de réalisation du mécanisme pneumatique conforme à l'invention, dans lequel la chambre de course utile est formée par une cavité annulaire entre le percuteur et le tube, les parois du corps et du tube, tandis que la chambre de course à vide est formée par une gorge du percuteur et les parois dudit corps;
- la figure 4 est une vue en coupe du mécanisme de percussion pneumatique de la figure 3, dont le percuteur est montré en position arrière (fin de la course à vide), ctest-à-dire au moment de l'échappement de l'air de la chambre de course à vide.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which will follow of various embodiments given solely by way of nonlimiting examples, with references to the drawings. nonlimiting annexed in which:
- Figure 1 shows schematically and in longitudinal section an embodiment of a pneumatic percussion mechanism according to the invention, the striker is in the front position, that is to say at the time of impact;
- Figure 2 is a sectional view of the same pneumatic percussion mechanism, the striker is shown in the rear position, that is to say at the time of the exhaust of the air from the vacuum stroke chamber; ;
- Figure 3 shows schematically and in longitudinal section an alternative embodiment of the pneumatic mechanism according to the invention, in which the useful stroke chamber is formed by an annular cavity between the striker and the tube, the walls of the body and tube, while the vacuum stroke chamber is formed by a groove of the striker and the walls of said body;
- Figure 4 is a sectional view of the pneumatic percussion mechanism of Figure 3, the striker is shown in the rear position (end of the idle stroke), that is to say at the time of the exhaust of the vacuum stroke chamber air.
Le mécanisme de percussion pneumatique (figures 1 et 2) conforme à l'invention comporte un corps cylindrique creux I à gradins, percé d'orifices d'admission 2 pour l'amenée de l'air comprimé et d'orifices d'échappement 3 pour l'évacuation de l'air usé. Le corps 1 contient un percuteur 4 à gradins dans lequel est prévu un canal axial. The pneumatic percussion mechanism (Figures 1 and 2) according to the invention comprises a hollow cylindrical body I with steps, pierced with inlet ports 2 for the supply of compressed air and exhaust ports 3 for exhausting used air. The body 1 contains a striker 4 with steps in which an axial channel is provided.
Un tube 5 est monté dans ledit canal axial du percuteur 4. A tube 5 is mounted in said axial channel of the striker 4.
Pour mettre le percuteur 4 en mouvement de va-et-vient, on a prévu une chambre de course utile 6 et une chambre de course à vide 7. L'air comprimé est amené d'un poste de compression à travers un tuyau flexible 8 et ensuite à travers un robinet d'amenée d'air 9 aux chambres de travail du mécanisme. Pour améliorer la technologie de fabrication et diminuer les charges dynamiques s'exerçant sur le corps, il est avantageux qu'un organe de serrage 10 soit monté dans la partie avant du corps 1 par l'intermédiaire d'un amortisseur Il notamment en caoutchouc. L'extrémité avant du tube 5 est engagée dans l'organe de serrage 10 et prend appui contre une bague élastique 12, tandis que son extrémité arrière est montée dans le corps 1 par l'intermédiaire d'un amortisseur 13 par exemple en caoutchouc.To set the striker 4 back and forth, there is provided a useful stroke chamber 6 and a vacuum stroke chamber 7. The compressed air is supplied from a compression station through a flexible pipe 8 and then through an air supply valve 9 to the working chambers of the mechanism. To improve the manufacturing technology and reduce the dynamic loads exerted on the body, it is advantageous for a clamping member 10 to be mounted in the front part of the body 1 by means of a damper II, in particular made of rubber. The front end of the tube 5 is engaged in the clamping member 10 and bears against an elastic ring 12, while its rear end is mounted in the body 1 by means of a damper 13, for example made of rubber.
Dans le petit gradin du percuteur 4 est pratiquée une gorge 14 qu. met en communication l'orifice d'admission 2 avec le grand gradin du corps 1, tandis que la paroi du canal axial du percuteur 4 et celle du tube 5 forment entre elles une cavité circulaire non close 15. In the small step of the striker 4 is made a groove 14 qu. places the inlet 2 in communication with the large step of the body 1, while the wall of the axial channel of the striker 4 and that of the tube 5 form between them an unclosed circular cavity 15.
La chambre de course utile 6 est formée par la gorge 14 du percuteur 4 et les parois du corps 1. La chambre de course à vide 7 est formée par la cavité circulaire 15, les parois du tube 5 et les parois du corps 1. The useful stroke chamber 6 is formed by the groove 14 of the striker 4 and the walls of the body 1. The vacuum stroke chamber 7 is formed by the circular cavity 15, the walls of the tube 5 and the walls of the body 1.
Une virole 17 liée rigidement au robinet d'amenée d'air 9 est montée sur la surface extérieure du corps 1 par l'intermédiaire d'amortisseurs 16. La tige à enfoncer 18 est engagée dans l'enceinte intérieure du tube 5. A ferrule 17 rigidly connected to the air supply valve 9 is mounted on the external surface of the body 1 by means of shock absorbers 16. The push-in rod 18 is engaged in the internal enclosure of the tube 5.
-Le mécanisme de percussion pneumatique fonctionne de la manière suivante. -The pneumatic percussion mechanism works as follows.
Quand on tourne la poignée du robinet 9, l'air comprimé arrive à travers l'orifice 2 dans la chambre de course à vide 7. La pression d'air comprimé agit sur les faces du petit gradin et du grand gradin du percuteur 4 engagés dans la chambre 7. Du fait que la face du grand gradin du percuteur 4 est plus grande que la face de l'autre gradin, le percuteur 4 commence à effectuer sa course à vide, c'est-à-dire,se déplace à droite (position représentée sur la figure 1). A la fin cette course (figure 2) du percuteur 4, l'orifice d'échappement 3 s'ouvre et l'air usé s'échappe de la chambre de course à vide 7. En même temps, l'orifice d'admission 2 s'ouvre et l'air comprimé passe par le canal formé par la gorge 14 du percuteur 4 et la paroi du petit gradin du corps 1 et arrive dans la chambre de course utile 6.Le percuteur 4 commense sa course utile (sur la figure 2, il se déplace à gauche) à la fin de laquelle il porte un coup (le moment du coup est représenté sur la figure 1). Alors l'orifice d'échappement 3 s'ouvre et l'air usé s'échappe de la chambre de course utile 6 à l'atmosphère et, en même temps, l'air comprimé est amené à travers l'orifice 2 dans la chambre de course à vide 7 et le percuteur 4 commence sa course à vide (sur la figure 1, it se déplace à droite). Ensuite le cycle décrit recommence. Sous l'action des chocs portés par le mécanisme de percussion pneumatique ét qui sont transmis par l'organe de serrage 10 à la tige 18, cette dernière s'enfonce dans le sol. When the handle of the tap 9 is turned, the compressed air arrives through the orifice 2 in the vacuum stroke chamber 7. The compressed air pressure acts on the faces of the small step and the large step of the striker 4 engaged. in chamber 7. Because the face of the large step of the striker 4 is larger than the face of the other step, the striker 4 begins to run its unladen stroke, that is to say, moves at right (position shown in Figure 1). At the end of this stroke (FIG. 2) of the striker 4, the exhaust port 3 opens and the used air escapes from the vacuum stroke chamber 7. At the same time, the intake port 2 opens and the compressed air passes through the channel formed by the groove 14 of the striker 4 and the wall of the small step of the body 1 and arrives in the useful stroke chamber 6. The striker 4 commences its useful stroke (on the Figure 2, he moves to the left) at the end of which he strikes (the moment of the stroke is shown in Figure 1). Then the exhaust port 3 opens and the used air escapes from the useful stroke chamber 6 to the atmosphere and, at the same time, the compressed air is brought through the port 2 into the vacuum stroke chamber 7 and the striker 4 begins its vacuum stroke (in FIG. 1, it moves to the right). Then the described cycle starts again. Under the action of the shocks carried by the pneumatic percussion mechanism et which are transmitted by the clamping member 10 to the rod 18, the latter sinks into the ground.
Le mécanisme de percussion pneumatique représenté sur les figures 3, 4 est l'une des variantes possibles d'application de la présente invention. A la différence de la variante décrite ci-dessus, la chambre de course utile 6 du mécanisme de percussion pneumatique réalisé selon cette conception est formée par la cavité annulaire 15 entre le tube 5 et le percuteur 4 ainsi que par les parois du corps I et du tube 5. La chambre de course à vide 7 est formée par la gorge 14 du percuteur 4 et les parois du corps 1. L'extrémité arrière du tube 5 est monté par l'intermédiaire de l'amortisseur 13 dans un écrou 19 vissé dans le grand gradin du corps 1. The pneumatic percussion mechanism shown in FIGS. 3, 4 is one of the possible variants of application of the present invention. Unlike the variant described above, the useful stroke chamber 6 of the pneumatic percussion mechanism produced according to this design is formed by the annular cavity 15 between the tube 5 and the striker 4 as well as by the walls of the body I and of the tube 5. The vacuum stroke chamber 7 is formed by the groove 14 of the striker 4 and the walls of the body 1. The rear end of the tube 5 is mounted by means of the damper 13 in a nut 19 screwed in the large tier of the body 1.
Le mécanisme de percussion pneumatique représenté sur les figures 3, 4 fonctionne d'une manière analogue au mécanisme décrit précédemment. The pneumatic percussion mechanism shown in Figures 3, 4 operates in a manner analogous to the mechanism described above.
Claims (5)
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