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Dispositif pour engendrer la force de percussion dans les appareils de percussion Il
La présente invention a pour objet un dispositif qui engendre une force alternative périodique à direction fixe, propre à être employée comme force d'entraînement de l'organe de percussion dans les appareils de percussion (marteaux, ma- toirs, mails en général et mails pour enfoncer les pieux en particulier, etc,, ) .
Jusqu'à présent la force alternative en question a été obtenue au moyen d'un fluide comprimé , ou de la brusque disten- sion d'un ressort rechargé après chaque coup, du lancement d'un curseur effectué par un arbre en hélice, ou de l'action d'un éledtro-aimant, ou analogues .
L'utilisation d'un fluide comprimé exige l'emploi de com- presseurs et de tuyauteries étanches, des installations spéciales et une surveillance attentive. L'emploi de l'électromagnétisme provoque une consommation considérable d'énergie électrique. Les types à curseur se détériorent rapidement,cependant que dans ceux
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à ressort, les ressorts doivent posséder des puissances remar- quables qu'il est difficile de réaliser dans des conditions accep- tables .Dans tous les cas on a des dispositifs ménaoiquement complexes et délicats et, ce qui est pis, des rendements très bas : on doit faire de grandes consommations d'énergie pour obte- nir des effets utiles qui sont en général très limités .
La présente invention élimine ces inconvénients .
La caractéristique fondamentale de l'invention eonse dans le fait que la force périodique désirée, ayant une direction constante, coïncidant avec l'axe de percussion, est obtenue par composition de deux forces tournantes (singulières ou résultan- tes) situées dans ur.
même plan avec l'axe de percussion, les- quelles à chaque instant ont la même intensité et ont leurs directions et leurs points d'application respectivement orientées et disposés en symétrie spéculaire par rapport à l'axe de per- eussion . Ces deux forces tournantes dans le même plan sont constituées, suivant l'invention , par les forces centrifuges qui émanent respectivement de deux masses (vraies ou résultantes de deux groupes de masses) ayant la même valeur et dont les centres de gravité tournent excentriquement, en symétrie spécu- laire par rapport à l'axe de percussion, autour d'axes de rota- tion parallèles entre eux et normaux à l'axe de percussion, lesquels sont rigidement réunis entre eux mais libres de se mouvoir, parallèlement à eux-mêmes,
suivant une translation dans la direction de l'axe de percussion .
La vitesse de rotation des masses pourra être constante ou bien variable . Dans le premier cas, les forces centrifuges obte- nues seront elles aussi constantes, et la force alternative ré- sultante de percussion aula une allure sinusoïdale Dans le second cas, les forces centrifuges seront variables, et la force résultante sera simplement pulsatoire. Ainsi, alors, dans le premier cars, la course de retour du percuteur, sera aussi éner-
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gique et que l'on devra prévoir des moyens propres à l'amortir, dans le second cas, on pourra faire en sorte que cette course soit peui énergique ou ne le soit pas du tout, ce qui entraîne la réduction ou l'élimination des moyens d'amortissement .
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques uns des modes possibles, très nombreux, de réalisation de la conception inventive susénoncée . En particulier, les figures représentent l
Figure 1, le schéma fondamental du dispositif conforme à l'invention ; figure 2, un schéma cinématique relatif au dispositif. ; figures 3 à 6, une première forme d'application de l'inven- tion à un marteau, avec ses détails ; figures 7 et 8, une variante dé cette application ; figures 9 à 11, une deuxième forme d'application de l'in- vention à un marteau, et un détail ; figure 12,un autre exemple de disposition des masses ;
figures 13 à 16, une troisième forme d'application de l'in- vention à un mail d'enfoncement de pieux ou de perforation du sol pour la formation directe de pieux enfoncés en béton ; figure 17, un autre exemple de disposition des masses.
Les dispositifs représentés aux figures 3 à 12 sont donnés comme exemples d'application de petites dimensions; ceux des figures 13 à 17 comme exemples d'application de grandes dimen- sions, le tout pour démontrer la généralité d'applications de l' inv ent ion .
La proteotion du présent brevet s'étend également à ces exemples de réalisation, dont la structure présente elle aussi, d'une manière subordonnée, des particularités caractéristiques.
Dans le schéma de la figure 1, on a indiqué par p-p l'axe de percussion, tandis que M et M sont les deux masses (vraies ou résultantes), égales entre elles,qui tournent excentriquement
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dans un même plan contenant l'axe pp- autour d'axes 0,0 perpendiculaires à ce plan, en occupant, à chaque instant des positions symétriques par rapport à l'axe p-p. Les axes 0, 0 sont connectés rigidement au percuteur T, lequel peut librement se déplacer dans la direction p-p en glissant sur les guides Z, Z . Du fait de la rotation, les deux masses M et M dévelop- pent des forces centrifuges 0, C égales et symétriques entre elles, qui à chaque instant se composent en une force résultante F ayant un caractère alternatif et une direction fixe p-p .
Cette force est dirigée périodiquement vers le bas et vers le haut, en passant par la valeur zéro à moitié de sa course et par deux maxima apposés aux extrémités . Elle entraîne avec elle le percuteur T, qui est justement libre de la suivre dans les deux sens .
Pour obtenir l'effet dynamique désiré, il n'est pas indis- pensable que les masses soient en réalité seulement au nombre de deux; elles peuvent aussi être en plus grand nombre, pourvu qu'elles donnent lieu à deux masses résultantes répondant aux conditions ci-dessus définies . Dans les exemples de réalisa- tion on en a illustré -différentes dispositions; d'autres dis- positions peuvent évidemment être conçues .
La rotation peut être imprimée aux nasses à l'aide de n'importe quel moyen connu ou non . Les exemples de réalisation en montrent deux :
Conformément au premier d'entre eux, un arbre moteur flexi- ble est accouplé à l'axe de l'une des masses, lequel transmet le mouvement aux autres par l'entremise d'engrenages . Cet arbre flexible suit le percuteur dans ces courses. Dans ce cas, la vitesse de rotation est constante et la force résultante F a une allure sinusoïdale .
Conformément à l'autre mode, on utilise une ou plusieurs chaînes douées d'un mouvement uniforme et disposées fixes par
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rapport au bâti de dispositif, dans lesquelles chaînes prennent des roues dentées calées sur les axes des masses . par ce moyen d'actionnement, les engrenages entre les masses pourront éven- tuellement être éliminés, en actionnant singulièrement les mas- ses avec la ou les chaînes .
Ce mode d'actionnement offre, en outre, l'avantage, quand le sens du mouvement est bien choisi, d'accentuer la force vive du percuteur dans sa course active et de l'atténuer dans sa course de retour .Cela apparaît évident à l'examen du schéma de figure 2, où précisément il est montré comment la vitesse périphérique de la masse M - dont dépend la force centrifuge qui en émane-, est modifiée par la vitesse d'entraînement avec laquelle se meut le centre 0 de rotation de la masse . Et précisément si V est la vitesse constante de la chaîne K, la vitesse périphérique de la masse,-et oonséquem- ment la force centrifuge - est plus grande v'm ou plus petite v"m que v, selon que le centre 0 se déplace avec une vitesse ayant respectivement un sens contraire v'o ou le même sens v"
0 que v .
Dans l'exemple de marteau représenté aux figures 3 à 6, l'organe percuteur est formé d'un axe 1-1', pouvant glisser axialement mais ne pouvant pas tourner, lequel présente un corps creux 2 à l'intérieur duquel est disposé un axe transversal 3, constituant axe de rotation pour les masses. Les masses sont ici au nombre de trois : une centrale 4 et deux latérales 5, 5' .
Les trois masses ont le même profil, mais celle du milieb a une épaisseur double de celle des masses latérales. La masse centrale est calée sur l'arbre 3 ; masses latérales sont par contre folles sur cet axe, mais solidarisées à une boite cylindrique 6 qui tourne autour du même axe 3 . La masse centrale - axe 3 = et les masses latérales -boîte 6 - sont animées de vitesses angulaires égales et inverses, et elles sont reliées entre elles de telle sorte que les trois centres de gravité occupent à chaque instant les positions symétriques déjà définies . Les
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rotations égales et inverses des masses sont obtenues au moyen d'engrenages coniques 7,8, 9, 10, montés sur un moyeu 11 du corps 2 . L'axe 3 est directement accouplé à un arbre flexible moteur 12 .
Cet arbre pourrait également être accouplé à l'un des engrenages planétaires 9,10 .
L'organe de percussion se meut axialement dans un bâti 13, fermé aux extrémités par des couvercles . L'un de ceux-ci est pourvu d'une poignée 14, et l'autre d'un museau 15 formant guide du fleuret 16 . Un chapeau 17 protège les engrenages et l'accouplement de l'arbre 12 .
Dans sa course d'aller, l'organe percuteur percute le fleu ret . Dans celle de retour, qui est énergique elle aussi, il percute un fond 16 du couvercle 19 ; ces derniers chocs sont amortis par des ressorts 20, 20' qui freinent des tirants 21, 21' solidaires du couvercle 19 en s'appuyant contre une traverse 22 du museau 15 et du couvercle correspondant .
La partie 1' du percuteur est pourvue (figure 5, section selon la ligne I-I de figure 4) de rainures longitudinales reotilignes qui prennent dans les rainures correspondantes d'un manchon fixe 23 et empêchent au percuteur de tourner .
Cet exemple de marteau prévoit la rotation du fleuret . A cet effet, la partie 1 est pourvue de rainures hélicoïdales (figure 6, section selon II-II de la figure 4) faisant tourner un manchon 24 avec rainures, denté à l'extérieur et pouvant librement tourner. Dans un sens de rotation ce manchon tourne fou tout seul ; parcontre, dans le sens contraire, il entraîne avec lui un autre manchon 25, par l'effet d'un cliquet 26 appar- tenant au manchon 25 : le fleuet est solidaire du manchon 25.
La même course de retour peut aussi être utilisée pour déterminer la circulation d'un liquide de lavage ou de lubrifi- cation . Dans le cas représenté, il s'agit de lavage . La partie 1' du percuteur agit à la manière d'un piston de pompe dans une
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chambre 27 du couvercle 18 : le liquide arrive du conduit 28 en passant par une soupape 29 et il va au fleuret par un conduit 30 à travers une soupape 31 . L'entrée dans le fleuret a lieu à travers une chambre 32 et des petits canaux radiaux 33 du manchon 25 . Le canal 30 peut être incorporé dans l'appareil.
Selon la variante représentée aux figures 7 et 8, les masses sont seulement au nombre de deux, identiques 34, 34',et elles tournent autour de deux axes géométriques parallèles, disposés transversalement à l'axe 1-1' et équidistants de celui- ci . Les deux masses tournent symétriquement, étant accouplées entre elles au moyen de dentures 35, 35' . L'une d'elles est mo- trioe , et elle porte accouplé en 36 l'arbre moteur flexible .
Le corps 37 qui renferme les deux masses présente deux lobes .
L'exemple de marteau représenté aux figures 9 à 11 diffère du premier par la constitution des masses et par leur mode d'actionnement .
Les masses sont ici au nombre de deux 38,38', disposées coaxiales l'une à l'intérieur de l'autre dans un corps de support 39 constituant le percuteur et qui, à cet effet, est pourvu d'une tige 40 . L'axe commun de rotation intersecte à angle droit l'axe de percussion .
Le corps 39 est empêché de tourner par les montants 41, 41' du bâti, cependant que le percuteur 40 prévoit la rotation du fleuet d'une manière analogue à celle du premier exemple, au moyen de rainures hélicoïdales, d'un manchon 42 tournant pourvu de cliquet, et d'un contre-manchon 43 tournant, pourvu de denture . La tête de percussion est échangeable, et à cet effet elle a la forme d'un champignon 44 dont le pied est introduit dans un canal axial du percuteur .
Le mouvement est imprimé aux massesà l'aide de chaînes 45, 45' (figures 9 et 11) qui courent sur des roues dentées 46, 46' motrices, et 47, 47' pourvues de tendeurs de chaîne automatiquesoonnusen soi, ces roues étant toutes fixes dans le
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bâti . Les roues 46, 46' sont actionnées par un arbre moteur 48 par l'entremise d'engrenages coniques ou de tout autre moyen.
Dans ces chaînes prennent respectivement deux roues dentées 49, 49' solidarisées respectivement des masses 38, 38' et imprimant à celles-ci les deux rotations contraires nécessaires .
Dans l'exemple, ne sont pas prévus des moyens spéciaux pour amortir la course de retour du corps 39, puisque, en conséquence de l'effet cinématique déjà expliqué et représenté en figure 2, cette course est très peu énergique et peut même ne pas l'être du tout, si la vitesse du percuteur égale à fin de course la vitesse des chaînes .
Le dispositif est pourvu d'une poignée 50 . Le lavage a lieu à travers un canal d'alimentation 51 distinct, qui débouche dans une chambre 52 entourant la base du fleuret .
Dans l'exemple de la figure 12, les masses sont au nombre de trois 53,54, 54', disposées avec leurs axes parallèles entre eux et coupant perpendiculairement l'axe p-p de percussion . La. masse de milieu 53 possède, par rapport à son axe de rotation, un moment dont la valeur est double de celle du moment de chacune des deux autres masses 54, 54', égales entre elles, et elle tourne en opposition à celles-ci, grâce à des connexions par engrenages ou par chaînes .
L'exemple des figures 13 à 16 représente un mail de grandes dimensions pour l'enfoncement dans le sol de pieux ou bien de fleurets perforés ou tuyaux propres à la jetée directe de béton pour la création de pieux dans le terrain .
Dans cet exemple, les masses sont au nombre de quatre 55, 55', 56, 56', toutes égales entre elles et opérant symétriquement deux à deux, et les deux couples en concordance, auquel effet elles sont reliées entre elles par des engrenages 57, 57' . Ces masses sont montées dans un corps percuteur 58, lequel peut glisser axialement, mais pas tourner, à l'intérieur d'un corps 59, pouvant glisser à son tour sur deux guides
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verticaux 60, 60' à colonne, réunis pour former un bâti au moyen d'une traverse 61 au sommet et d'une traverse 62 au pied .
Le corps percuteur 58 frappe sur une tête 63 quitraverse le fond du corps 59 et peut tourner dans les deux sens : cette tête est extérieurement filetée, de façon à pouvoir se visser et se solidariser à l'embouchure du fleuret, plein ou creux 64, qu'on doit enfoncer dans le terrain .
Durant l'enfoncement, le fleuret est animé d'un mouvement de rotation, celle-ci étant obtenue par des moyens analogues à n ceux décrits précédemment, à s'avoir : un arbre axial 65 tour ant, pourvu de rainures hélicoïdales, un corps cylindrique 66 soli- daire du dit arbre et pourvu de cliquets, et une denture où prennent ces cliquets, prévue à l'intérieur de la tête 63 .
Le vissage et le dévissage sont opérés au moyen d'un engre- nage 67 agissant sur une crémaillère circulaire 68 du corps 63 , pendant qu'un engrenage 69, agissant sur une crémaillère circu- laire 70 du corps 86, libère alors les cliquets . L'engrenage 69 est actionné par une roue à chaîne 72.
Le mouvement est donné au mécanisme par un moteur 73, in- àtallé sur le corps 59 . Au moyen d'un double embrayage 74 ce moteur peut agir alternativement sur la roue dentée 72 moyennant une chaîne 75, ou bien, sur la roue dentée 77 de commande des masses, moyennant une chaîne 76 . Cette chaîne peut être disposée comme l'indique la figure 16, et elle est tendue par des tendeurs automatiques dont sont pourvues les roues 78 .
Le fleuret 64 est guidé au pied par un manchon 79, monté tournant sur un axe transversal 80 . Cela sert aux manoeuvres de mise en place et d'enlèvement du fleuret lui-même, et à cet effet, le manchon en question est ouvrable et peut être rabattu en position horizontale et relevé en position verticale à l'aide d'un secteur denté 81 actionné par un pignon 82 .
Le bâti est maintenu droit par des longerons 83 reposant
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sur le sol, et par des montants 84 qui relient ces derniers à la traverse supérieure 61 .
Dans la figure 17, on a représenté, d'une manière fragmen- taire, une variante d'un mail où les masses sont seulement au nombre de deux 85, 85', et où la rotation du fleuret 64 est opérée par des engrenages' 86, 86', 86" . Le corps de percussion 87 et la tête d'embouchure 88 sont axialement perforés, ce qui peut rendre plus aisée la coulée du béton . La rotation des masses peut être obtenue au moyen d'engrenages ou de chaînes .