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" PERFECTIONNEMENTS AUX MARTEAUX PERFORATEURS"
La présente invention est relative aux marteaux perforateurs actionnés au moyen d'un fluide, et, plus par- ticulièrement , aux marteaux perforateurs de ce type dans lesquels le fluide sous pression destiné à actionner la soupape, est conduit à cette dernière au moyen d'un ou de plusieurs passages commandés par le piston, de sorte que, la soupape et le piston se meuvent en relation exac- tement synchronique l'un par rapport à l'autre.
L'un des objets de l'invention est de modifier les mouvements relatifs de la soupape et du piston.
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Un autre objet. de l'invention est de modifier la puissance de choc du piston, de sorte que l'on puisse appliquer, soit un choc léger, soit un choc violent sur le fleuret que le piston doit actionner.
D'autres objets seront indiqués ou mis en évidence au cours de la description ci-après.
Sur le dessin annexé
La Fig. 1 est une élévation en coupe d'un marteau perforateur sur lequel est appliquée l'invention, et
Les Fig. 2, 3, 4, 5 et 6 sont des coupes transver- sales de la Fig. 1, faites respectivement selon les lignes 2-2, 3-3, 4-4, 5-5 et 6-6 en regardant dans le sens des flèches.
Sur ce dessin, ±± désigne l'ensemble du marteau perforateur, composé d'un cylindre B, muni à l'intérieur, d'une chambre à piston C, destinée à recevoir un piston- marteau , à mouvement alternatif. Le piston est représenté muni du prolongement avant usuel ou tige E , guidé par un manchon cylindrique avant F, lequel constitue une fermeture pour l'extrémité avant de la chambre à piston C, et sert également à centrer une tête antérieure Si , par rapport au .cylindre B.
A l'intérieur de la tête antérieure g peut être disposé le mécanisme usuel de mandrin, dont une partie seule'- ment est figurée et indiquée par H,et à l'intérieur duquel se trouvent des rainures ± destinées à s'ajuster sur des cannnelures K de la tige E, afin de maintenir le piston et le mécanisme de mandrin H, contre tout mouvement de rota- tion relatif.
La tête antérieure peut être fixée sur le cylin- dre B de toute manière usuelle, de même qu'une tête arrière L , qui est disposée à l'arrière du cylindre ±. La tête
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arrière L, , entre autres fonctions, sert de logement à un distributeur 0 , figuré comme composé d'une chambre centrale qui peut être en communication constante avec la source de fluide sous pression.
Le distributeur Q est, de préférence du type rotatif, et il est muni d'un orifice Q dans sa paroi, destiné à venir en correspondance avec un passage R dans la tête arrière L. , qui débouche à l'une de ses extrémités dans la chambre du distributeur, et à son autre extrémité dans un réservoir d'alimentation , sur la face interne ou antérieure de la tête arrière L.
A l'extrémité arrière du cylindre $ , se trouve une partie cylindrique creuse d'un diamètre un peu supé- rieur à celui de la chambre à piston , et à l'intérieur de laquelle est placé un mécanisme de soupape, désigné dans son ensemble par V,et un mécanisme rotatif, désigné dans son ensemble par W.
Le mécanisme rotatif peut être d'un type usuel, composé d'un anneau à rochet X ,disposé à l'extrémité arrière de la cavité cylindrique IL et qui sert, dans ce cas, de siège pour la tête arrière L. Sur la surface interne de l'anneau à rochet se trouve la denture interne usuelle dont les dents agissent comme des butées pour les lin- guets , portés par la tête b de la barre cannelée c.
La barre cannelée c, dans le cas présent, traverse le mécanisme de soupape V , pour venir s'engager à l'inté- rieur du piston , de la manière habituelle. Un support est formé pour la partie de cette barre , située à l'in- térieur du mécanisme de soupape, au moyen d'un manchon d. , convenablement supporté par le mécanisme de soupape V,et qui a pour fonction supplémentaire de s'opposer aux fuites de fluide sous pression depuis le mécanisme de soupape, le long de la barre cannelée, vers la chambre piston C.
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Le type particulier de mécanisme de soupape, choisi pour figurer 'invention et son fonctionnement, compor- te une boite à soupape e ,formée, dans le cas présent de deux obturateurs ou plateaux: ! et . Le plateau & est dis- posé au fond de la cavité U, près de la partie arrière de la chambre à piston 0 à laquelle il sert de fermeture , et le plateau ± est appuyé sur l'extrémité arrière du plateau g, et.sert de siège à l'anneau à rochet X , ainsi qu'à la tête b de la barre cannelée c,
Les plateaux! et g peuvent être maintenus en posi- tion d'assemblage correcte l'un par rapport à l'autre, et par rapport aux éléments adjacents, de toute manière convena- ble,
de manière à assurer une concordance fixe des orifices et passages dans ces plateaux avec ceux des orifices et pas- sages des éléments adjacents avec lesquels on entend les faire communiquer.
A l'intérieur des plateaux f et 4 est une chambre à soupape h, pour laquelle le manchon d forme une surface limite interne. Le manchon d peut, de plus servir de surface d'appui pour une soupape distributrice j¯ , disposée dans la chambre à soupape h de façon à effectuer la distribution du fluide sous pression dans la chambre à piston C. Ce fluide sous pression est conduit dans une partie intermédiaire de la chambre à soupape à par un passage d'alimentation k , qui traverse l'anneau à rochet X et le plateau f. , et qui débou- che dans une gorge annulaire o du plateau 1 , laquelle gorge communique par son extrémité intérieure avec la chambre à soupape h.
La soupape j,qui est du type à manchon, est munie de têtes p et q à ses extrémités antérieure et postérieure et dune bride intermédiaire r ,dont le diamètre est, de préférence, un peu plus grand que celui des têtes..2 et g
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et qui est disposée pour se déplacer transversalement dans la gorge annulaire o , afin de commander l'écoulement du fluide sous pression depuis cette gorge jusqu'aux faces op- posées de la bride r . La disposition est telle que, lorsque la soupape occupe sa position la plus en avant, le fluide sous pression stécoule sur la surface arrière de la bride r , et par un passage d'admission avant s qui conduit à l'extré- mité antérieure de la chambre à piston C.
Quand la soupape j occupe sa position la plus en arrière, le fluide sous pression s'écoule de la gorge o sur la surface avant de la bride r , et de là dans un ou plusieurs passages d'admission arrière 1 , qui conduisent depuis la chambre à soupape h jusqu'à J'extrémité arrière de la chambre à piston C.
L'extrémité avant de la soupape j,et par consé quent aussi de la tête 2 constitue une surface de poussée u qui est soumise, de façon intermittente à l'action du fluide sous pression, de manière à pousser la soupape vers l'arrière.
Le fluide sous pression employé dans ce but est conduit dans l'extrémité avant de la chambre à soupape h ,à l'aide d'un passage v qui s'ouvre dans la chambre à piston C , en un point situé en avant de sa ligne médiane transversale.
L'extrémité arrière de la soupape 1 , et également de la tête q sert de surface de poussée w , sur laquelle le fluide sous pression, dont l'arrivée est commandée par le piston ' peut agir de façon intermittente pous pousser la soupape vers l'avant. Les surfaces avant et arrière de la bride ±.constituent respectivement des surfaces de soutien x et y,contre lesquelles le fluide sous pression qui s'é- coule peut agir pour maintenir la soupape dans ses positions limites.
De préférence, la perforatrice est munie d'évents ou passages d'échappement à l'atmosphère z et 2 , pour
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l'échappement du fluide qui a été utilisé pour actionner le piston. Les passages z. et 2, conduisent, dans ce cas, de la chambre à soupape h dans l'atmosphère. Le passage z communi- que avec la chambre à soupape en un point intermédiaire entre la bride r et la tête , et le passage ?, communique avec la chambre à soupape en un point situé en arrière de la bride r et en avant de la tête q.
Conformément à l'invention, des moyens ont été dis- posés pour retarder ou avancer, à volonté,, le mouvement de la soupape , par rapport au cycle du mouvement du piston et comme conséquence, assurer la production d'un choc du pis- ton , soit léger, soit violent, sur le fleuret . Dans ce but, le cylindre B est muni d'un certain nombre d'orifices, trois dans le cas particulier, désignés par 3,4 et 5 dis- posés tous trois en arrière de la ligne médiane transversale de la chambre à piston C. Les orifices 3,4 et 5 sont conve nablement espacés, les uns par rapport aux autres, dans le sens de la longueur de la chambre à piston C.
Ces orifices débouchent extérieurement dans une cavité 6 du cylindre B , dans laquelle est disposée une clef 7 ,percée intérieurement d'un passage 8 lequel débouche à l'extrémité arrière de la clef ? , et qui s'étend jusqu'à un point voisin de l'extré- mité avant de cette clef.
Dans la clef 1 , et en arrière de l'extrémité avant du passage 8 , sont disposés des offices , 10 et 11 , qui correspondent respectivement aux orifices 3,4 et 5.
Les orifices 9, 10 et 11 sont disposés dans des plans radiaux différents les uns par rapport aux autres, de sorte que dans l'une des positions de la clef 1 , l'orifice 9 peut corres- pondre avec l'orifice tandis que, dans une autre position de la clef, la communication est interrompue entre les ori- fices 9 et 3 et l'orifice 10 peut alors communiquer
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avec l'orifice 4. Dans une autre position encore de la clef! , les orifices 2 et 10 peuvent être en non-concordance avec les orifices 3 et 4 , et l'orifice 11 correspond à l'orifice 5.
Les moyens employés pour assurer la mise en corres- pondance des orifices dans la clef 2 et de ceux du cylindre
B consistent en un bossage ou oreille 12,disposé de pré- férence près de la partie arrière de la clef ? , et approprié pour se loger dans des encoches :13, 14 et 15, à l'extré- mité arrière du cylindre B , ces encoches étant, dans ce cas, espacées de façon équidistante les unes par rapport aux autres. s La clef lest munie,/d'un certain nombre d'orifices
16,espacés de manière équidistante les uns par rapport aux autres, et disposés dans le même plan transversal.
Ces orifi- ces 16 sont également dans le même plan transversal qu'un passage 17 pratiqué dans le plateau f, lequel passage débouche à l'arrière de la chambre à soupape ± . De préféren- ce, le cylindre est pourvu d'un évent 18 , qui communique avec l'atmosphère, et qui est disposé de telle sorte que, quand l'un des orifices 16 est en correspondance avec le passage 17, un autre des orifices 16 est en correspondance avec cet évent.
Selon le mode de construction jugé préférable, la clef 7 est pourvue d'un prolongement 19 , en arrière de l'oreille 12, lequel s'ajuste exactement dans un trou 20 , pratiqué sur la surface antérieure de la tête arrière L.
De cette manière, une fermeture parfaite peut être obtenue pour empêcher les fuites du fluide sous pression depuis le passage dans l'atmosphère. De plus, cette disposition permet au passage 8 d'être mis en communication directe avec un passage 21 pratiqué dans la tête arrière L, et qui
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débouche dans la chambre S , de sorte que, par une rotation du distributeur 0 , l'orifice Q de ce distributeur peut être mis en correspondance avec le passage 21 , afin d'ad- mettre le fluide sous pression directement depuis l'obtura- teur dans la chambre à piston C.
Dans le but de maintenir l'extrémité arrière de la clef fortement appuyée contre le fond du trou 20 , un ressort 22 est disposé dans l'extrémité avant de la cavité 6, afin d'exercer une pression contre la clef7.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant la soupape ± et le piston p étant dans les positions repré- sentées sur la Fig. 1, le fluide sous pression qui s'écoule du réservoir dtalimentation T dans la gorge annulaire o s'écoule sur la surface de soutien de la bride r , et de là par le passage d'admission t dans l'extrémité arrière de la chambre à piston C afin de pousser le piston D vers l'avant, dans sa course de travail. En se déplaçant dans la direction de l'avant, le piston découvre un orifice, soit 3, 4 ou 5 , selon celui de ces orifices qui correspond avec un orifice dans la clef 7. Sur la Fig. 1, l'orifice .4, est ainsi représenté en correspondance avec lorifice 10 de la clef.
Sous l'effet de cette découverte de l'orifice 4 par le piston, une partie du fluide sous pression qui agit sur ce piston s'écoule par les orifices 4 et 10 , et de là par le passage 8- à l'un des orifices 16, et par le passage 17 dans l'extrémité arrière de la chambre à soupape pour pousser la soupape 1 vers l'avant.
Toutefois, avant ce déplacement de la soupape, cette soupape est maintenue dans sa position limite la plus en arrière par le fluide sous pression qui s'écoule sur la surface de soutien x. Un effet de déséquilibrage additionnel de la soupape est également assuré par le fait que l'extrémité
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avant de la chambre à soupape h , dans laquelle se trouve la surface de poussée , est alors mise en communication avec l'atmosphère par l'intermédiaire du passage v , de l'extrémité avant de la chambre à piston, du passage d'ad- mission , de la partie de la chambre à soupape h située en arrière de la bride ± , et du passage d'échappement 2.
Après que la soupape 1 a été poussée à sa nouvelle position, le passage d'admission 1 est mis en communication avec le passage d'échappement z. Le fluide sous pression peut alors s'échapper de l'extrémité arrière de la chambre à piston aussi bien que celui qui reste dans les passages qui conduisent de l'extrémité arrière de la chambre de pis- ton à l'extrémité arrière de la chambre à soupape, étant bien entendu que pendant l'admission du fluide sous pression dans l'extrémité arrière de la chambre à soupape, pour dé. placer la soupape vers l'avant, une partie de ce fluide sous pression peut être immédiatement évacuée dans l'atmosphère par l'une des ouvertures 16 et l'évent 18.
Lorsque la soupape i est dans sa position avant, le fluide sous pression s'écoule de la rainure annulaire o sur la surface de soutien arrière y de la bride r , sur laquelle il agit pour maintenir cette soupape immobile.
Ce fluide sous pression s'écoule ensuite par le passage d'ad- mission avant s dans l'extrémité avant de la chambre à piston pour ramener le piston Q à sa position initiale.
Le cycle d'opérations qui vient d'être décrit peut être indéfiniment répété, ou du moins aussi longtemps que la nature du travail est telle qu'elle nécessite un choc du piston ayant la puissance qui peut être obtenue par le place. ment de la clef à la position indiquée. Si, toutefois, une roche ayant des caractéristiques de dureté différentes succède à la précédente, comme par exemple, une roche de dureté ex- trême, pour le forage de laquelle il est désirable d'asséner /
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un choc de grande puissance sur le fleuret, la clef 7 peut être placée dans une nouvelle position de telle sorte que l'oreille 12 se trouve placée dans l'encoche 15.
En changeant la position de la clef 7 , l'orifice 11 est mis en correspondance avec l'orifice 5, et, dans cette position de la clef, les orifices et 4 sont alors recoud- verts par la paroi de la clef . Dans la nouvelle position de la clef, l'admission du fluide sous pression depuis la chambre à piston C à l'extrémité arrière de la chambre à soupape se produit à un moment plus tardif pendant la course du piston vers l'avant que ce n'était le cas lorsque l'un des orifices 3 ou 4 était en communication avec l'extrémité arrière de la chambre à soupape.
Le déplacement vers l'avant de la soupape 1 est en conséquence retardé, d'OÙ il résulte que le fluide sous pression dans l'extrémité arrière de la chambre à piston agit contre l'extrémité arrière de ce pis- ton pendant un temps plus long, et qu'un choc plus fort du piston est asséné sur le fleuret.
Réciproquement, si la roche à percer est d'une nature relativement tendre, la clef ? peut être tournée à une autre position dans laquelle l'oreille 12 se place dans l'encoche,13, de sorte que l'orifice 9 soit mis en correspondancavec l'orifice ± , et que les orifices 4 et 5 soient alors, bien entendu, obturés par la paroi de la clef 7.
Comme on le voit, les orifices 9 et 3 étant en corres- pondance, le fluide sous pression est admis dans l'extrémi- té arrière de la chambre à soupape h, après un temps rela- tivement plus court pendant la course du piston D vers l'avant, et la soupape sera renversée légèrement plutôt durant cette course vers l'avant, que ce n'était le cas lorsque le fluide sous pression,était admis par l'un ou l'autre des orifices 4 -ou 5 pour déplacer la soupape.
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La puissance du choc du piston contre le fleuret est, naturellement réduite, en raison de ce que le fluide sous pression employé pour actionner le piston D vers l'avant s'échappe de la chambre à piston à un moment du cycle de fonctionnement légèrement antérieur à celui auquel se pro- duirait cet échappement avec le déplacement retardé de la soupape. Les actions de la soupape et du piston D sont alors considérablement accélérées par rapport'à ce qu'elles seraient si l'admission du fluide sous pression à l'extrémi- té arrière de la chambre à soupape était retardée, comme lorsque la pression de déplacement de la soupape est admise par.les orifices 4 ou 5.
Quoique les moyens décrits ne permettent de modifier la période d'admission du fluide sous pression à la soupape que sur l'extrémité arrière de la chambre à soupape, il est compréhensible que l'admission du fluide sous pression à l'extrémité avant de la chambre à soupape, pour déplacer cette soupape vers l'arrière , peut être commandée de manière analogue, au cas où il pourrait être désirable de raccourcir la course du piston pendant son retour en arrière.
Ainsi qu'on peut le remarquer, pour changer la position de la clef 1 de façon à placer l'un quelconque de ses orifices 9, 10 et 11 en correspondance avec les orifices dans le cylindre, il est nécessaire de retirer partiellement ou entièrement la tête arrière , afin d'avoir accès à la clef 7 pour faire coulisser cette clef, puisque, dans la disposition figurée il est nécessaire de retirer partiellement cette clef de la cavité , pour retirer l'oreille 12 de l'une des encoches 13, 14 ou 15 , et pour l'insérer dans une autre de ces encoches.
En disposant ainsi ces pièces, on évite la possibi lité que la clef 7 soit incorrectement placée par un ouvrier
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inexpérimenté. Toutefois, on comprend facilement que la clef 1 peut être construite de façon à permettre son passage d'une position à une autre, sans exiger.le démon- tage partiel d'une ou de plusieurs pièces du marteau perfo- rateur, auquel est appliquée l'invention.
Toutes les fois que l'on désire diriger un cou- rant ininterrompu de fluide sous pression dans le trou de forage, afin d'expulser les débris qui y sont contenus, le distributeur 0 peut être tourné de façon à placer l'ori- fice Q en correspondance avec le passage 21. Le fluide sous pression est alors admis dans le passage 8. Une partie de ce fluide sous pression s'écoule dans l'extrémité arrière de la chambre à soupape, pour agir contre la surface de poussée w. et pousser la soupape vers l'avant. Le fluide sous pression s'écoule ensuite depuis la gorge annulaire o dans la chambre à soupape h , vers l'arrière de la bride r , et en agissant contre la surface de soutien y, maintient la soupape 1 vers l'avant.
Le fluide sous pression s'écoule alors par le passage d'admission dans l'extrémité avant de la chambre à piston, et de là par les cannelures K, dans l'appareil perforateur de la manière bien connue.
Pendant le nettoyage du trou perforé par l'air comprimé, l'extrémité arrière de la chambre à piston est en communication avec l'atmosphère par le passage d'admission t, la partie de la chambre à soupape qui est en avant de la bride r. et le passage d'échappement z. Le fluide sous pression dans l'extrémité avant de la chambre à piston déplace alors le piston vers l'arrière et amène les extré- mités arrière des cannelures , à l'intérieur de la chambre à piston. Après que le trou perforé a été soigneusement nettoyé, le distributeur O peut êtreramené à sa position initiale, et le marteau perforateur peut fonctionner .
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à nouveau d'une manière normale.