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"OUTIL FFA?'PiUF-ELk;i;TR0iv7AGfvLTIQUL' .
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La présente invention concerne un outil frat:J:I,=,ur électro- magnétique muni d'une bobine de frappe et d'une bobine da retour, ainsi que d'un moyen élastique pour le renversement du mouvement de l'annature de 1'électro-aimant, après sa coursa de retour, la dite armature contrôlant un dispositif distributeur pour les bobines.
Des outils frappeurs électromagnétiques ce cette espèce, pour courant continu,par exemple de l'espèce dans laquelle l'ar- mature de 1'électro-aimant, ou la masse frappante constituant cette armature, est mise en mouvement de va et vient par les bobines de l'électro-aimant mises alternativement en et hors circuit, et dans laquelle la mise en et hors circuit des bobines
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est réalisée par aii dispositif'distributeur actiowié ou contrôlé par l'armature ou par la masse frappante elle-même,n'ont pas pû
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trouver jusqu'ici une application pratique,malgré les avantages
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offerts par la simplicité, da leur construction mécanique.
La cause réside,- abstraction faite des diffioultés offerts
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par le dispositif distributeur,difficultés pouvant toutefois être
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considérée..: comr.e surmontables,- principalement dans le rendement non satisfaisant par suite de(perteµ¯ pourcciituelles trop élevées par effet Joule,et partant dans la puiosance utile de frappe trop
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faible comparativement à la dépense en matériaux de construction et à la puissance consommée.
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Il serait possiula en soi d'augmenter la puissance utile de
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frappe par augmentation de la puissance électrique débitée, mais
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l'expérience a montré que le àgertes 1 par effet Joule dans les 'oobin::. de l'électro-aimant augmenteraient dans ce cas dans une mesure au moins égale, en provoquant un échauffement iriaànisxi- bio de l'outil entier. De même, il serait possible de diminuer sur- tout les pertes par .è.fft ,Joule par augmentation de la section des conducteurs des bobines, mais ceci entraînerait une dépense écolo- miquement inadrriswible en matériaux et en outre un poids01a'ITé ren- dant las manipulations difficiles. Il est donc impossible d'attein- dre par le moyens QOl.úlUS\:"ÙfômantioL.1llE;:'; une amélioration radicale.
Pour surmonter Ijb difficultés susdites l'invention propose da: dibpoci'LiOiiS dont ie eut commun consiste dans la diminution des Nrt.::. 3Ú .potjr-u,1,tage pas effet Joule Jt partant an une amélioration ou r-::Llda:TB1...t aiusi qu'en une augmentation de lajpui&sance utile
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da frappe, dispositions applicables aussi bien séparément, que, très
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avantageusement, d,,.s leur Jll±3ffi01e.
Suivant l'ir...vlltion,la".1'.::mbr3;;;' # de spires et lesseotions des conducteurs des boüirms diffèrent de manière à ce que la résistance ,aatriqÙ.d du circuit de la oobine de frap-pe représente une Traction d3 la résistance du circuit da la bobine àe retour,de l'ordre de 1/3 à 1/8. Il en résulte que les pertes an pourcentage par effet
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Joule, sont diminuées .parce que le débit reçu par les bobines de-
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vient plus'uràif orma. Car 0' est la bobine dont l'excitation est la
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plus courte qui supporte le courant le plus fort.
Par cette disposition, qui est applicable avec; le même effet aux outils frappeurs à courant continu qu.'à ceux à courant alter- natif, on parvient donc à ce que,par course, le travail de frappe fourni par la bobine de frappe est aussi grand, ou plus grand, que celui fourni par la bobine de retour,malgré que la durée de fermeture du circuit de la bobine de frappe,donc aussi le temps disponible pour la réalisation du travail par course, n'est qu'une fraction,- de l'ordre d'environ 1/2 à 1/4,- de la durée de ferme.. ture du circuit de la bobine de retour.
La différence des durées de fenneture des dits circuits résulte de ce qu'après terminaison de la course de frappe, l'armature, ou la masse frappante,vient presque ou entièrement au repos par suite de la transformation de son énergie cinétique en travail de frappe, de rivetage, de burinage, ou autre, de sorte que sa vitesse initiale dans la cour- se subséquente de retour n'est que faible,tandis qu'après termi- naison de la course de retour et après avoir subi l'accélération de renversement par le ressort de rebondissement, la dite armature, ou masse frappante, commence sa course de[frappe déjà avec une vi- tesse initiale considérable.
La différence qui résulte de ce qui précède, des durées des courses de frappe et de retour, à des- longueurs égales de ces deux eourses, entraine,- par suite de la dépendance des mouvements du distributeur des bobines des meuve - ments de l'armature, ou de la masse frappante,- une différence correspondante des durées de fermetures des circuits. Il en est de même, si par suite d'une construction appropriée du dispositif distributeur, les bobines sont mises en circuit déjà un peu avant le commencement de la course correspondante del'armature, ou généralement lorsque la durée de fermeture des circuits n'est pas égale à la durée des courses.
Alors que l'exécution très différente des deux bobines sui- vant l'invention aurait pour effet, qu'en cas de fermeture da circuit de longue durée la bobine de frappe recevrait un multiple du débit électrique reçu par la bobine de retour,et serait du fait
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oaU\:,;':'4f .1- rapidement détruite par effet Joule que la 'Di' iiie de retour, om parvient suivant la présente invention.par une fermeture beaucoup it.sj4ourta du circuit da la bobina de i'rap.a, à un échauf- fer:nt .viro. al des deux bobines, donc à une utilisation maxi- me. è; l'outil entier.
Cette disposition de bobines très âiz"f;rirltaviartre elles, au .oint da vue de leur D(mord de spires,de leur résistance et de la durée ée leur s..;ti,jl,ajjtraicàe pour les outils frarpeurs de toutegrandeur une ,u:erltatioi marquante de .La puisse utile de frape .
,une car:l"t0ristiq(;.,) ultérieure de 1'inventi.n réside dans la
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fait que, par une adaptation mutuelle des Grandeurs électriqueB et
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ibécaniques de 1 "'outil frappeur,la constante de temps électrique d'au irc-ins de l'une des bobines élaatrarranti:,ues est assimilée à la durée de fermeture lie son circuit ,-durée correspondant à celle du mouvement de 4ourse:orraspondant de l'armature électro- IJ1:;6n,ti(;.u.:i,- d'une :;3.úièra telle que larapport
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constante de temps au début de la course . soit au moins = 0,5- dur3e de iorr:atur du circuit
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Ce rapport, est le plus favorable lorsque l'outil frappeur
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éleutroma$g1;
àtigu.> est relise suivant l'invention de manière, à ce que la constat de temps électrique de chaque bobine de l'1'30trc-aj.mant, dans la positif ..coupée par l'armature, ou la masse frappante ,au début de sa course correspondant à la bobine do.M, soit à la durée da fermeture du circuit de la bobine an u-n rapport supérieur à 0,7. Une augmentation de ce rapport au dessus da 1 ,0,1>'a.pporte qu'un avanta;e ultérieur relativement
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petit.
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Pour la maintien en pratiqua, du rapport de Inconstante de temps suivant l' W.vantio il est nécessaire de mettre en con- cordance la valeur absolue de la puissance élaotriÇlU3 absorbée, avec les dimensions,la masse et. le nombre de .eeurss par seconde
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de l'armature , vu qu'ici, comma dans d'autres machines électri-
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ques, la densité du courant dans les bobines n'ose pas dépasser certaines valeurs établies par l'expérience.
Si par exemple les pertes par effet Joule se montrent trop élevées dans un outil frappeur déjà exécuté, il est possible d'y remédier,- sans chan- ger le nombre de spires et la résistance de bobine d' élestro- aimant,- soit par le raccourcissement de 1(longueur de la course, ou par diminution de la masse de l'armatura, d' où, dans les deux cas, le nombre de coups par seconde augmente et la durée de ferme- ture de circuit diminue, ou par augmentation de la section trans- versale de l'armature,- avecconservation de salasse,-ou finale- ment par une conformation plus favorable des faces limitant l'en- trefer ou les entrefers,par exemple en leur donnant une forme coni- que.
Les deux dernières de ces mesures entrainent une augmenta- tion de la conductibilité magnétique et du fait une augmentation de la constante de temps électrique au début de la course. Toutes ces mesures ont pour effet commun, une diminution de la puissan- ce électrique absorbée et une diminution des pertes par effet Joule, avec amélioration simultanée du rendement,sans avoir pe- soin de diminuer la puissance utile da frappe.
Dans l'application de la déposition suivant le rapport de la constante de temps, ou des constantes de temps,conforme à l'invention,aux outils à deux bobines,la grande différence des durées de terne turc des circuits exige que les\constantes de temps soient également différantes, c'est à dire que celle de la bobine de retour soit considérablement plus grande que ::elle de la bobine de frappe.
Cela peut entraîner des difficultés dans la réalisation pratique, surtout des outils frappeurs de dimensions relativement petites,surtout dans le casoù l'espace disponible pour les enroulements de la bobine de retour ne peut pas être ren- du supérieur, ou seulement de très peu supérieur., à celui pour la bobine de frappe .
Vu qu'à titre de simplicité constructive la section trans- versale du circuit magnétique dans les deux 'bobines est le plus souvent la même, à cause de l'armature, ou de la masse frappante, travaillant dans les deux sens,les faces limitant les entrefers
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aux deux extrémités da l'armature d'électro-aimant et les faces
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opposées du coté da 1 c)ola de frappe et du côté de l'bobine de r2t,,)d diffèrent s\J:!:v"ùt l'inventiun les uries des autres de manière, à ce qu'au début de la course la conductibilité magnéti- que du circuit magnétique de la bobine de retour soit plus grande que celle du circuit -magnétique da la bobine de frappe .
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La différence des crnstantes da temps au début des courses, dûa à la différence des conductibilités magnétiques-initiales, peut dans de nombreux cas, suffire comme assimilation aux différentes durées ds fermeture cas circuits deux bobines. Dans les cas ou
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cette mesure i.e suffirait pas, onjpeut la seconder par le fait qu' on réserve ?. la bobine de retour une plus grande partie de l'es- parce tctal disponiole pour les enroulements que pour la bobine de frs.,-p3. Dans la zat-;quu il suffit par exemple que le rapport da la constante de temps soit de 0,6 pour la bobine de retour, et de
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0,9 pour la 1,4,i:a de frappe.
Vu vue ce rapport est le plus souvent, plu grand pour la bobine de frappe que pour la bobine de retour al1 vj que, par conséquent,les pert01l pourcentage par effet Joule,- qui diminuent fortement avec l'au.:ioisser#nt du rs.)pcrt de la constante de temps,- peuventjetre maintenues beau- coup plus petites dans la bruina de frappe que dans la bobine de retour, il est inversement possiols,pour un échauffement égal
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das deux .,obinss, dc rendre la pùisaY.ae utile de frappe da la u¯,:.,i de irepe plus grande qu3 celle c-e la booÍne da retour.
Le dessin regràszite bzz titre d'exemple non limitatif un exemple d'exécution d'un outil frappeur suivant l'invention.
D3.n& ce dessin 1 désigne la r"3.ssd frappante en fer ou en acier pour dynamos, guidée de manière longitudinalement àéplaga- blé dans ùIl tuâe 2 ,de ....rfdr3Iiü3 en Dakelite, ou en une matière isolante semblable de bonne résistance mécanique. Sa section trans- versale peut être ronde, du quadrangulaire comme représenté au des-
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sin. La masse frappante constitue l'armature--de deux circuits magnétiques formés,dans l'exemple représenté, par les tôles
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de culasse 3,3' et les pôles 4,4' ccmposés Égal-amant de tôlesi- vées. Tout le système d'aimantation est logé dans un carter 5 par@exemple en métal léger, en y étant fixé par des vis 6.
Les cir- cuits magnétiques sont excités par las bobines d'électro-aimant
7 et 8,la bobine de frappe 7 provoquant la course de frappe, et la bobine de retour 8 la course de retour de la masse frappante 1 .
Dans le pôle 4 est prévue une perforation , dans laquelle est guidé de manière facilement déplaçable en sens longitudinal le man- che 9 d'un outil, ou d'un porte-outil,par exemple d'un burin, le manche 9 pouvant en outre être assuré contre les déplacements rotatifs par une douille de guidage 32, par exemple de .section carrée.
La masse frappante l@est munie à son pourtour de rainures)ou de fentes l' ,afin de diminuer les courants parasites s'établissant , en elle par suite de la magnétisation alternative, et en outre, à l'une de ses extrémités, d'une pièce insérée 10 en acier trempé, au moyen de laquelle elle frappe sur le manche ou tige 9, tandis qu'à son autre extrémité elle est munie d'un tampon II. Ce tampon
11 passe librement par une perforation du pôle 4' et bute peu avant la fin de la course de retour,contre le fond d'une douille 12 qui s'appuie au moyen d'une bride sur un ressort 13 préalablement - tendu.
Du fait la masse frappante est élastiquement arrêtée et re- lancée an course'de frappe avec une certaine vitesse initiale.
La douille 12 et le ressort 13 sont à leur tour guidés dans' le logement 15 du ressort.
Sur le tampon 11 sont disposés deux ressorts à boudin
14,14' dont une-extrémité est immobilisée par quelques spires plus serrées sur tampon 11. En outre le ressort 14 s'appuie contre un épaulement du tampon,et le ressort 14' eontre deux éorous 16 vissés sur l'extrémité libre du tampon et bloqués l'un contre l'au- tre,tout en guidant le tampon dans la douille 12. Les ressorts
14,14' près sent,vers la fin de la course de frappe, respective- ment de la course de retour,sur un levier de contact 17 monté de
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manièra pivotante sur une oupill-e l2. dans un support utilement en matière isola..ta, par exemple dans le carter 18.
Le levier de 17 est muni d'un trou uentr8.1 par.equ#i le tampon pisse librement.Il fvrtcl deux üvntauts par exemple en tungs- tèce 20 et 20' qui sa posent alternativement sur lLes)uo<itacts fixes 21,21' larsq.... la position du levier de contact 17 est renversée par les ressorts s 1 4 , ISI ' .
Pour maintenir le levier 17 dans ses positions de contact il est prévu un levier d'arrêt 22 articulé d'une part à l'extrémité libre du levier de contact
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JE7 3t d'autre part à un ressert 23 tendu d'avance dans la dirao- tion du levier de onrt:4t de sorte que le levier de contact z et le levier d'arrêt 22 forment une genouillère maintenue sous pression longitudinale. Au lieu d'un levier d'arrêt rigide 22 articule à un ressort 23. le levier d'arrêt pourrait être constitué lui-même par un court ressort à boudin monté de manière
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iixs 1 soix extrémité libre .Les cofitactsfixes 21,21' sont montés sur des supports de contacts,fixes à leur tour au carter isola- teur 18.
En vertu da l'action d'arrêt du levier d'arrêt 22 ,le la-
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vier de contact tri 'est maintenu dansisa position de contact donnd3, encore pendant une courte dur';,:! après le ccnfpencement de la puussue des ressorts 14,14' , jusqu'à ce que ces d,,rniars ient acquis une tension suffisante peur vaincre l'action d'arrêt du dispositif 22. Alors le levier de contact passe avec une très grande rapidité dans son autre position de contact .En outre, la disposition décrite de l'ensemble du distributeur empêche un rebondissement des ccntacts mobiles 20,20' lors de leur rencontre
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av,&< les'contacts fixes 2I,2I' ,vu que lesr'.::
8sorts 14,14' ,tendus d'avance, pressent encore pendant le @ de la course suivan-
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te le levier de e'- îLtt9.Gt ¯g± contre les contacts fixes . Pour di- minuer 1"a;.ure désarticulations du dispositif distributeur et pour augmenter ainsi son aptitude au service continu,la levier d'arrêt 22 peut être constitué en bakelite, et pour éviter le
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passage du courant par l'articulation 19 on peut disposer un res- sort d'amenée de courant 24 de la manière représentée, ou d'une manière similaire.
Le support 18 est amovible. Par conséquent tous les éléments du distributeur sont disposés sur le dit support commun, monté avec eux sous forme d'une unité interchangeable dans l'outil . Ceci offre l'avantage qu'en cas de dérangements éventuels des.contacts le distributeur endommagé peut être remplacé en quelques tours de main par un nouveau, sans que l'outil frappeur doive être en- voyé à l'atelier de réparation.
Le raccordement complet de l'outil est représenté schémati- quement par traits interrompus. Une source de courant 25, par exem- ple un générateur de courant continu, est relié par le conducteur 26 à un commutateur à main 27, 27', actionné au moyen d'une touche ou poussoir 28,. montée dans la poignée du carter 5 de l'outil. Le commutateur 27, 27' est relié aux borne(d'entrée des bobines 7 @ et 8., dontleabornes de sortie sont reliées aux contacts fixes 21 et 21'. De ces derniers partent des conducteurs 28 ,28' vers les condensateurs 29, 29' ,dont la seconde armature est reliée à l'autre pôle de .la source de courant 25.
A ce dernier pôle est relié également le levier de contact 17 par l'intermédiaire du ressort d' amenée 27 et du conducteur 30.
Les conducteurs 26,28,28' et 30 forment en réalité un câble à 'quatre condusteurs ou âmes, introduit par exemple dans la poignée du carter.%'. Les condensateurs 29, 29' disposés, dans le montage représente,en parallèle aux paires de contacts,peuvent être exécutés sous forme de condensateurs électrolytiques; ils assurent une permutation pratiquement sans\étincelles, des bobines 7 et 8.
Excepté le nouveau dispositif distributeur pour les .bobines, la disposition générale de l'outil,n'est plus nouvelle en principe.
Les progrès réalisés suivant la présente invention et décrits au dé- but de la présente spécification sont obtenus par le fait,que les caractéristiques de l'élément frappeur 1 avec ses)accessoires, d'une part,et les grandeurs électriques et magnétiques des bobines
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d'électro-aimant d'autre part, sont coordonnées antre elles, - en tenant compte du vcltage de régime,- douanière, à obtenir pour le rapport de constante de temps les valeurs susmentionnées.
A cause
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de la dif 'érer09 de la durée de ferrreture des uircuits des bobi- {Jes 1 et 8.'' , et du 'aït;, aussi , cause de la différence des oons- tantes de temps n'J02 ,; saires, la conductibilité électrique du circuit magnétique de la ùocine de frappe est préférablenjent ren- due au début da la course plupetite que celle du circuit magnéti- que de la bobine de retour, et cela par une différence de ferme
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des f.1üE. Imitant lesbntrefers.
Il a été trouvé que les formes ------ les plus avantageuses sont celles représentées au dessin,
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-sot à dira des formes coniquc-sjou trapézoïdales, à savoir avec un angle iL1C:Jus d'environ 90" dans l'entrefer de la bobine de frappe, -et d'environ 40 à 50' dans l'entrefer de la bobine de retour. Pour les cutils frappeurs de grande puissance l'angle du coté de .La bobine de frappe peut toutefois être supérieur à 90 .
Le progrès ultérieur,surtout au point de vue de l'augmenta-
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tion dl9 la ;ü.7.L ttC:: utile de frappe par unité de poids da l'ou- cst obtenu par la différence de mesura des deux oobines.1. et 8 en ce sens que la. 3:::;ticn du confucteul de la bobine de flap- pua est :.'SS..mtl3.l.:n!.'.rlt #u-,;ériev.r;;et son üC.{)1brd de spireslas- sentieile-jnt inférieur, aux valeurs correspondantes de labooi- ne de retour, d'où la travail de frappe de la course da frappe peut âtre rmldu,-:r:-.isré la durée beaucoup plus g-ourte de la fermeture du uirüLÜt de la OÚI,..Í1'''''':; de frappe,- aussi .;;rand, ou rr,ên"2 aofisidéra- ci..mmit a Nlu-;r.;rad lJ...L' 0,)lui de la course de retour.
Le taux de c5.ii'f jrl.(..; des n-asurjs ces .ct'.ix,r ut âtre assilriîé aux contai- tions de travail de l'outil, qui changent danscertaines limites avec le r'",'ponèi;;;s2T,:8ct 1a fin dj la course de frappe, et pour un rebondissement très élastique, le rapport susmentionné des résis- tances des circuits des bobines sera choisi plus proche de l'unité qu'en cas de frappe non élastique, ,,'est à dira qu'en cas da fai- ble rebondissement.
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A part les limites d'échauffement, o'est l'aptitude au travail continu du dispositif distributeur pour les -bobines, qui est d'une importance pratique capitale. Il s'ast montré que le dis- positif décrit plus haut est jusqu'à présent le seul admettant un travail de plusieurs centaines d'heures sans rechange.
pour l'application de l'adaptation des grandeurs électriques et mécaniques suivant la présente invention, adaptation qui est d'une validité,générale et s'exprime par le rapport de constante de temps, ainsi que pour l'application de l'exécution différente, suivant l'invention,des circuits électriques et magnétiques des bo- bines' d'un outil à deux bobines, il est indifférent si le dispo- sitif distributeur contrôlant les\circuits est actionné par l'armature ou la masse frappante, elle-même, o'est à dire d'une manière plus ou moine imposée, ou si l'armature contrôle indirectement un dis- positif (..distributeur mécaniquementindépendant, disposé indépen- damnant de l'outil,
vu que 'dans le dernier cas la mise en et hors circuit des bobines et du fait les durées de fermeture des circuits doivent également être en concordance avec le mouvement de course correspondante de'.'l'armature. 'De plus, l'augmentation décrite de la puissance utile de frappe en vertu de la différence d'exécution des circuits électriques des deux bobines est obtenue non seulement dans les outils frappeurs travaillant au courant continu, mais aus- si et pour les mêmes raisons, dans les outils frappeurs à deux bobines travaillant an courant alternatif.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.