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" Outil à oombustion interne ",
La présente invention concerne un outil percutant ou un marteau à oombustion interne et plus partiouli'èrement un dispositif approprié pour renvoyer le piston d'un marteau du type à piston libre.
Une caractéristique de la présente invention est qu'elle fournit un fonctionnement et une puissance améliorés; une autre caractéristique de l'invention est de fournir un marteau ayant une relation déterminée à l'avance entre les poids relatifs des parties, la dureté des parties et la charge du ressort, ce qui assure un long usage et un fonotionnement plus efficace; une autre caractéristique est toutefois que la durée d'existence des ressorts de retour et des pièces asso- ciées est améliorée; d'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante et dans le dessin, dans lequel la figure est une vue verticale, principa- lement en coupe,d'un marteau complet renfermant l'invention décrite ni-après.
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Le marteau dont il s'agit aat un perfectionnement aux marteaux du type à piston libre, dont le fonctionnement est déjà connu dans le métier. La présente invention est la suite du brevet N 2.101.608 du 7 décembre 1937.
Le marteau est du type à combustion interne, dans lequel un cylindre 10 a un piston 11, circulant librement en va-et-vient dans celui-ci, le marteau fonctionnant d'après les principes généraux d'un moteur à combustion interne, à cycle à deux temps, et étant destiné à communiquer des coups à un outil 12, par l'intermédiaire d'une enclume 13.
Un mécanisme et des parties supplémentaires sont prévus associés au cylindre 10 et au piston 11, pour former un moteur à combustion interne. Une charge oombustible, formée d'air et d'essence à l'état de vapeur, par exemple, est fournie à partir de l'unité de formation de charge et d'alimentation en combustible 14, à la chambre 15 sous le piston, où elle est en partie comprimée par la courbe vers le bas, ou course de travail du piston. Près du bas de cette course, la charge est transférée de l'espace de compression sous le piston vers la ohambre de combustion au sommet du cylindre, par le passage de transfert 16.
La charge est alors finalement comprimée par la course vers le haut du piston, réalisée au moyen du ressort de retour et est allumée par la bougie d'allumage 17, au moment convenable, ce qui résulte de l'action du coupe-circuit ou du dispositif régulateur de temps 18, dispositif qui a une partie mobile actionnée par contact direct avec une surface de came sur le piston 11. La combustion de cette charge pousse le piston vers le ban dans sa course de travail pour frapper 1' enclume 13 et transmettre un coup à l'outil lorsqu'il est dans la position de travail représentée au dessin, les gaz brûlés étant déchargés à travers l'orifice d'échappement 19 à la fin de la course, et le cycle est alors répété.
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Des poignées 20 et 21 sont prévues pour permettre à l'ouvrier ou à l'opérateur de manipuler convenablement le marteau, pour'pointer l'outil sur l'endroit du travail et pour soulever le marteau entre les fonctionnements. La mise en marche est réalisée en abaissant à la main la tige de dé- marrage 22, jusqu'à ce que le piston soit près de l'extrémité inférieure de sa course, ensuite en la lâchant de manière que le piston monte rapidement sous la pression du moyen à ressort de retour et comprime et enflamme une charge dans la chambre de combustion. La source de courant pour l'inflammation est attachée à la bougie d'allumage 17 et au régulateur de temps 18, par des fils conducteurs appropriés, amenés dans une poi- gnée du marteau par le câble flexible 23, à partir d'une source extérieure.
On verra que le marteau comprend un corps relati- vement long , sensiblement cylindrique, ayant un trou s'éten- dant au travers de celui-ci depuis le sommet jusqu'au bas, mais qui a un diamètre quelque peu différent, dans les diffé- rentes parties. Le corps comprend le cylindre proprement dit 10, le logement d'enclume 27 et le logement de ressort 28.
Ceux-ci sont faits comme des pièces séparées simplement pour la commodité de la fabrication et de l'assemblage, et tous sont concentriques et maintenus rigidement ensemble, lorsque le marteau est assemblé. On comprendra que le fait important est d'avoir un long trou contenant les différentes parties et le mot "cylindre" sera utilisé par après, pour définir le trou tout entier, plut8t que la chambre de combustion ou le cylindre proprement dit.
Le cylindre possède, monté à l'intérieur, dans la partie à logement d'enclume, un appui d'enclume 29 en manchon.
Ce manchon fournit un appui pour l'enolume 13 et est adapté de façon étanohe au gaz, à la fois par rapport à l'enclume et par rapport à la paroi du cylindre. Cet appui en manchon
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est mobile longitudinalement dans le cylindre et sa position la plus supérieure, comme on l'a représenté, bute contre un épaulement annulaire ou un organe d'arrêt. On notera que l'en- clume 13 est élargie en champignon à la partie inférieure, pour former une tête qui limite le mouvement vers le haut de l'enclume. Lorsque le marteau est en fonctionnement, l'outil 12 est maintenu vers le haut dans le marteau, dans la posi- tion représentée, ce qui résulte de la pression sur la pièce traitée.
La force entière de choc du coup du piston peut donc être débitée à l'outil, vu que l'enclume a une portée de mouvement longitudinal, avant qu'elle frappe la pièce se trouvant en. dessous d'elle.
Immédiatement sous l'appui en manchon 29 et butant contre lui, se trouve le suiveur 30. ce suiveur entoure la partie supérieure de l'outil 12 et est mobile axialement ou longitudinalement dans le logement 28. Il est supporté dans une position de repos contre l'appui en manchon, par le res- sort 31 absorbant le recul, qui a son extrémité supérieure s'appuyant contre une partie agrandie du suiveur et son ex- trémité inférieure s'appuyant contre la partie inférieure du marteau. Le suiveur a une partie réduite se trouvantdans le ressort et montée de façon mobile dans l'ouverture 32 à la partie inférieure du marteau, de manière que le suiveur soit guidé à chaque extrémité.
Le moyen à ressort de retour comprend un ressort de retour du piston 33 et un ressort plus lourd 34, amortis- sant les chocs excessifs, sous le premier. Les deux ressorts sont en contact l'un avec l'autre et l'extrémité supérieure du ressort 33 bute contre la partie inférieure du piston 11, entourant la partie de frappe de celui-ci. Pendant le fonc- tionnement du dispositif, le piston est renvoyé après la course motrice, par l'action combinée des ressorts 33 et 34 et du rebondissement qui se produit par le choc de la partie
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de frappe du piston sur la partie à diamètre réduit' de l'en- clume. Pour que l'enclume et le marteau aient la durabilité ' nécessaire et puissent produire le rebondissement désiré, ils aurant une dureté minima. de 60 soléroscopes ou d'environ C- 44 Rookwell.
Pour décrire plus complètement les détails du marteau, on peut mentionner que le marteau particulier repré- senté pèse environ 9I livres et donne environ 1450 coups par minute pendant le fonctionnement. Le piston 11 a un diamètre d'environ 2 7/8 pouces et pèse sept livres cinq onces. On a trouvé que le poids du piston doit être, de préférence, main- tenu dans la gamme de quatre à neuf livres. Un piston plus lourd, bien qu'il donne des chocs individuels plus puissants, ralentit la vitesse du marteau, de sorte que le débit total de travail n'est pas aussi grand; un piston trop léger, par exem- ple : un piston de 3 1/4 livres dans un marteau de cette di- mension, a pour résultat une vitesse de fonctionnement élevée'; mais de nouveau, un débit moindre de travail.
Les moyens à ressort de retour sont disposés de manière à être sous une charge de ressort statique maxima d'environ 75 livres, lorsque les ressorts sont comprimés jusqu'à ce que la partie de frappe du piston soit en contact avec le sommet de l'enclume 13, c'est- à-dire que la charge maxima du ressort,indiquée ici, est la force en livres, requise pour pousser le piston à la main vers le bas, en contact avec l'enclume. Le moyen à ressort de re- tour du piston sera relativement faible, ayant une augmentation de charge de moins de 50 livres par pouce de oompression, et, de préférence, même moins que 25 livres. La forme de réalisa- tion préférée, décrite ici, a un ensemble de ressorts de retour du piston qui augmente en charge d'environ 16 livres par pouce de compression.
La relation entre la charge des différents ressorts, la vitesse de changement de celle-ci et le poids du piston
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n'est pas seule importante, mais la dureté de l'enclume et de la partie de frappe du piston l'est egalement.
On a découvert que le maintien d'un rapport dé- terminé à l'avance,entre le poids du piston, la dureté de la partie de frappe du piston et de l'enclume et la charge maxima des ressorts de retour, est essentiel pour un fonctionnement efficace du marteau dans son ensemble. La dureté en soléros- copes de la partie de frappe du piston et de l'enclume ne tombera pas,de préférence,sous un minimum de 60 scléroscopes.
La charge de ressort maxima en livres des ressorts de retour n'excédera pas trente fois le poids en livres du piston.
Lorsque ces rapports sont maintenus, le dispositif aura la rigidité d'action demandée pour son travail et une vibration excessive ne sera pas communiquée au dispositif tout entier.
Il y a également une relation étroite entre la charge du res- sort et la dureté des pièces en contact. Cela consiste en ce que, si l'enclume et les parties de frappe sont plus dures, la charge statique maxima des ressorts de retour du piston doit être plus faible et vice-versa. Une pratique normale du métier indique une trempe des pièces soumises au choc jusqu'à une dureté en Rockwell de C-35 à environ C-42. On a trouvé que, si la dureté de ces parties est beaucoup plus élevée que la normale, au moins une dureté en Rookwell de C-47 (environ 60 scléroscopes) , oela a pour résultat un fonctionnement beaucoup meilleur du marteau et des troubles moindres du ressort.
Avec une telle dureté, la charge statique maxima de ressort, lors- que la partie de trappe entre en contact avec l'enclume, sera maintenue moindre que 30 fois le poids du piston, pour réali- @ ser les résultats désirés. Tandis que la dureté et la charge du ressort dans ces limites donnent des résultats améliorés de façon appréciable, par rapport à la pratique normale, on a trouvé que la meilleure combinaison consiste en une dureté de l'enclume et de la partie de frappe comprise dans les limites
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de C-57 à C-63 Rookwell, et une charge du moyen à ressort de retour, lorsque la partie de frappe entre en contact avec l'enclume, de 8 à 15 fois le poids du piston.
Dans le marteau partioulier représenté ici, l'enclume et la partie de frappe ont une dureté de C-60 Rockwell et la charge du ressort est d'environ 11 fois le poids du piston.
Quelles qu'en soient les raisons, les combinaisons de la dureté et du poids du ressort particulier,décrit plus particulièrement et une charge de 8 à I5 fois le poids du piston, fournissent un marteau distinctement meilleur dans les conditions de fonctionnement que ceux connus jusqu'à pré- sent. Cette disposition n'amène pas seulement le marteau à marcher d'une manière régulière et avec plus de puissance lorsqu'il fonctionne, mais également avec absence de vibra- tions excessives à tous moments, même lorsqu'il est soulevé, ce qui fournit un marteau beaucoup plus agréable et plus facile à manier pour l'opérateur, que ceux utilisés jusqu'à présent, sans toutefois rien sacrifier en puissance de tra- vail.
Les marteaux d'un type plus ancien produisent tout un tapage et des sauts fréquents, lorsqu'ils sont maintenus soulevés, avec une vibration destructrice intense dans le corps, qui est absente de manière notable dans le marteau construit suivant 'les principes exposés plus haut.
Tandis qu'on a décrit et revendiqué certaines formes de réalisation de l'invention, on comprendra qu'elle est susceptible de nombreuses modifications. Des changements dans la construction et la disposition peuvent être apportés sans qu'on s'écarte de l'essence et de la portée de l'inven- tion, telles qu'elles sont exposées aux revendications an- nexées.