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PROCEDE POUR APPLIQUER DES EFFORTS ELEVES A GRANDE VITESSE ET PRESSES
APPLIQUANT CE PROCEDE
Dans certaines applications industrielles, il est nécessaire de pouvoir appliquer., à vitesse relativement très grande, des efforts qui peu- vent être considérables.Il en va ainsi. notamment, dans certaines procédés industriels, comme l'extrusion.. le filage,le fluage, le forgeage et, d'une manière générale., toute déformation plastique, par lesquels la matière doit être violemment sollicitée en vue d'atteindre, dans certains cas même, la rupture de l'équilibre moléculaire.
A l'heure actuelle il n'existe pratiquement pas de machines per- mettant d9atteindre des valeurs suffisamment élevées, à la fois, pour l'ef- fort appliqué et pour la vitesse au moment de l'impact entre le mobile et la matière sollicitée.A fortiori, on ne connaît pas de telles machines capa- bles d'appliquer des efforts considérables à très grande vitesse et d'une manière parfaitement régulière,. quelle que soit, pratiquement, la longueur de la course.
Si l'on examine les presses traditionnelles on peut admettre qu' elles se divisent en presses mécaniques et en presses hydrauliques, les solu- tions hybrides connues ne permettant certainement pas d'être considérées comme constitutives d'un progrès par rapport auxdites presses traditionnelles. Dans les presses mécaniques, on peut considérer la division fondamentale en presses à excentrique et en presses à genouillère et à vis.
Les presses à excentrique offrent les inconvénients de ne permettre que des courses relativement réduites à peine d'accroître rapidement le poids. l' encombrement et le prix des presses. De plus,, la présence même des excentri- ques détermine Inapplication d'efforts essentiellement variables suivant la loi sinusoidale, en sorte que ce genre de presse est exclu dans de nombreuses applications.
En plus des inconvénients cités ci-avant dans les presses à ge- nouillère et à vis, on se bute à l'inconvénient de disposer de tables rela- tivement réduites,,, cependant que ces presses sont d9un prix généralement très élevé.
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Quant aux presses hydrauliques, elles ont surtout l'inconvénient de présenter des vitesses contrariées par leur générateur de fluide sous pression. Notamment, dans les presses avec pompe directe, la vitesse est li- mitée au débit maximum de la pompe. Il en résulte qu'on doit obligatoire- ment réduire les puissances transmises en vue d'atteindre des vitesses moyen- nes acceptables.
Dans les presses hydrauliques à accumulateur, la vitesse se trouve freinée en principal par les pertes de charge et par l'inertie du fluide.
Il faut donc admettre qu9aucune des presses connues ne satisfait en fait aux exigences de la technique moderne pour le travail brutal de masses métalliques.
L'invention a pour objet un procédé nouveau pour appliquer des ef- forts qui peuvent être même considérables à des vitesses pouvant également être considérable s.
Ce procédé peut servir de base à la construction et à la mise en oeuvre de presses d'un type nouveau qui vient, en quelque sorte, compléter-la série des presses traditionnelles afin de s'adapter aux exigences actuelles
Ce procédé formant l'une des caractéristiques de l'inventions con- siste essentiellement à immobiliser temporairement la table mobile de la pres- se entre un fluide gazeux sous pression élevée et un fluide réputé pratique- ment incompressible et à libérer celui-ci, d'une manière contrôlée, au moment opportun.
Il en résulte que ladite table mobile.libérée de la contrainte du fluide pra- tiquement incompressible, est mise en mouvement avec une puissance et une vitesse essentiellement fonction de la pression du fluide gazeux.
Par l'application de ce procédé simple, il est donc possible d' amener la table mobile de la presse en position d'attente et., par la manoeu- vre rapide d9un seul organe.. on obtient le déplacement dûment contrôlé en force et en vitesse de ladite table mobile.
On peut appliquer ce procédé par des moyens très différents. Ces moyens varieront surtout suivant les-processus et appareils mis en oeuvre pour amener la table mobile de la presse en position d'attente, pour provoquer la mise sous pression élevée du fluide gazeux destiné à solliciter la table mobile de la presse, pour admettre et enclaver le fluide pratiquement incompressible destiné à retenir la table mobile dans sa position d'attente, ainsi que par tous les accessoires nécessaires pour assurer une application normale des dif- férentes phases dudit procédé.
L9invention s9étend à ces différentes applications et plus parti- culièrement à certaines caractéristiques qui ressortiront davantage de l'ex- posé plus détaillé ci-après lequel se réfère aux dessins annexés dans les- quels : les figures 1 et 2 schématisent aussi sommairement que possible le procédé objet de l'invention; les figures 3. 4 et 5 représentent très schématiquement, dans trois positions caractéristiques, les éléments essentiels d'une presse et de ses accessoires appliquant le procédé de l'invention; la figure 6 représente très schématiquement une variante des élé- ments essentiels d'une presse et de ses-accessoires; la figure 7 représente, en demi-coupe verticale transversale et en demi-vue de face, les éléments essentiels d9une presse du type appliqué dans les schémas explicatifs des figures précédentes;
la figure 8 est une vue latérale de la presse de la figure 6; la figure 9 schématise aussi sommairement que possible, une variante de la presse.
Comme schématisé de la manière la plus sommaire aux figures 1 et 2. le procédé conforme à l'invention pour appliquer des efforts élevés à
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grande vitesse consiste donc bien à amener. dans un local fermé 1, un mobile
2 en équilibre provisoire entre un fluide gazeux sous haute pression localisé dans l'espace 3 délimité par le fond du local 1 et la face extérieure du mobi- le 2, et un liquide réputé incompressible localisé dans l'espace annulaire à délimite par le tronc .solidaire du mobile 2 et traversant l'une des parois dudit local 1. et la partie correspondante des faces latérale et supérieure dudit local 1.
Le fluide gazeux est amené dans l'espace 3 par une conduite 6 issue d'un générateur approprié et le fluide réputé incompressible admis dans le local .4 est susceptible d'être enclavé ou libéré par la manoeuvre adéquate d'une soupape 2 branchée sur le conduit 8 issu du réservoir contenant ledit fluide réputé incompressibleo
Suivant le procédé de l'invention, le mobile 2 se trouvant dans la partie supérieure du local 1,, un fluide gazeux, généralement de l'air.. est admis sous pression ou non dans l'espace 3: la soupape 2. est ouverte.
Par 1' intermédiaire d'un moyen approprié, connu en soi, un effort de poussée P est exer- cé axialement sur le mobile 2-5, lequel coulisse dans le local 1 en comprimant fortement le fluide gazeux dans l'espace 3. Pendant ce temps, le fluide réputé incompressible, généralement de l'eau.. remplit normalement l'espace annulaire
4. Lorsque le mobile 2-5 est arrivé dans sa position extrême.. d'ailleurs varia- ble et réglable à volonté il est maintenu en équilibre dans cette position par la simple fermeture de ladite soupape 7. Dans ces conditions, le mobile 2-5 est prêt pour appliquer,à une vitesse qui peut être extrêmement élevée, un ef- fort qui peut aussi être considérable.
Cet effort, respectivement cette vitesse, sont réglables par le simple fait de l'ouverture contrôlée de la soupape 7. Si l'on considère que cette soupape est brusquement ouverte. comme représenté à la figure 2, le mobile 2-5 sera violemment projeté, la résistance offerte par le liquide pratiquement incom- pressible étant pratiquement nulle, son écoulement pouvant se faire avec une résistance extrêmement réduite par le conduit 8.
En réglant l'ouverture de ladite soupape 7. on peut contrôler les conditions mécaniques qui régissent les déplacements du mobile il-2. Ledit mobile 2-1 peut être approprié à tout genre de machines en vue de la mise en oeuvre de la force vive dont on dis- pose par ce moyeno
Dans les figures 3, 4 et 5, on a représenté une telle application à une presse réalisant les mouvements des fluides, respectivement gazeux et pratiquement incompressible.. en circuits fermés, ce qui est particulièrement confortable pour les différentes manoeuvres et économique.
Une telle machine peut être appliquée dans tous les cas où il est utile de pouvoir mettre en oeuvre à grande vitesse un effort important. Une telle machine est particulièrement adaptée pour le travail des métaux par ex- trusion ou par tous autres procédés analogues entraînant le fluage de la ma- tière.
Dans l'exemple schématisé aux figures 3,4 et 5, le tronc 2 solidai- re du piston 2 coulissant dans le local fermé 1 est surmonté d'une table 2 formant la table de la presse. Cette table peut être positivement guidée par tous moyens appropriés représentés,. dans les schémas desdites figures, par les montants 10 du bâti de la presse. Dans l'espace inférieur 3, débouche le con- duit 6 issu de la partie supérieure d'une bonbonne ou réservoir 11 conditionné pour pouvoir réaliser à de hautes pressions. La conduite 8 permettant le pas- sage du fluide pratiquement incompressible débouche dans un réservoir ouvert 12. le bout correspondant dudit conduit 8 étant préférablement replié en forme de bec de canne à proximité du fond dudit réservoir. Ce même conduit 8 est contrôlé par la soupape 7 manoeuvrable,par exemple,par le levier 13.
La partie supérieure du bâti de la presse comporte,, outre la table fixe 14.deux cylindres 15-16 dans lesquels peuvent coulisser des pistons, respectivement 17-18, prolongés par les tiges., respectivement 19-20, formant des poussoirs.
Ces pistons et poussoirs sont conditionnés d'une telle manière que le bout li- bre desdits poussoirs peut assurer le contact avec la table 2 dans ses posi- tions extrêmes.. haut et bas. Une pompe 21 est suspectible d9assurer les dif- férents circuits du fluide pratiquement incompressible que. pour la facilité,
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nous ramènerons, dans la description ci-après, à de l'eau. L'entrée de la
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pompe est, par les conduits 22-23. raccordée au réservoir 12 et le bout li- bre dudit conduit 23 est également, de préférence, recourbé en forme de bec de canne à proximité du fond dudit réservoir.
La sortie de la pompe est, via le conduit 24 et le raccord en for- me de croix 25, raccordée simultanément à la partie inférieure de la bonbon-
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ne 11 par le conduit 26; à un robinet à deux positions 27. par le conduit 28 et aux conduits d'entrée 22-23 par une soupape de sécurité µ, un conduit 30. et un raccord en T 31. Dans le robinet à deux positions débouchent en plus du susdit conduit 28, un conduit 22 issu d'un passage 22 reliant la par- tie supérieure des deux cylindres li-1¯6 .. un conduit 1, issu du réservoir 12 et un conduit 35 débouchant dans la partie inférieure des deux susdits cylin- dres 15-16.
Le fonctionnement de la presse ainsi conditionnée est comme suit : lorsque l'ouvrier doit mettre sur la presse la matière ou la pièce destinée à être sollicitée par un effort important à vitesse élevée, ladite presse se trouve dans la position schématisée à la figure 3. La table 2. portant soit la matière ou la pièce., soit les poinçons,est maintenue en équilibre momentané par le fait que le piston 2. duquel la table est rendue en permanence soli- daire par le tronc 5. est soumis, d'une part, à un effort de poussée considé- rable par le fluide gazeux amené à un taux de compression élevé dans l'espa- ce inférieur 3, et, d'autre part, à la résistance présentée par l'eau remplis- sant l'espace annulaire 1± et y maintenue par le fait que la soupape 7 est en position fermée.
Dans cette position de la table 9, la pompe 21 continue à
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débiter dans la bonbonne L1 et vers le robinet à double voie 27. Ce robinet a été amené automatiquement dans la position représentée à la figure 3 par la table 9. elle--même, lorsqu'elle est arrivée à sa position inférieure prédéter- minée. Cette position du robinet 27 est telle qu'il met en communication la pompe 21 avec le conduit 35 débouchant dans la partie inférieure des cylindres
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15-16 et le conduit 32 issu de la partie supérieure desdits cylindres 15-16 avec le conduit 34 débouchant dans le réservoir 12.
Il en résulte que la pom-
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pe a alimenté en eau la partie inférieure des cylindres ;Li-16 en repoussant, vers le haut, les pistons d:Z-18 et leur poussoir respectif, 19-20. lesdits pistons ayant refoulé l'eau se trouvant dans la partie supérieure de leur
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cylindre vers le réservoir 12 via le conduit 32. le robinet gaz et le conduit 3. De cette manière, les poussoirs 19-20 se sont effacés par rapport à la table 9. La pompe 21 a également continué à alimenter en eau la bonbonne 11 dans la partie supérieure de laquelle est donc comprimé l'air en communication directe, par le conduit 6, avec l'air comprimé de l'espace 3.
Lorsque la pression d'air a atteint le maximum prédéterminé, la pompe rencontre, dans ladite bonbonne 11, une résistance suffisante pour que, par réaction, l'eau provoque l'ouverture de la vanne de sécurité 29, ce qui assure le by-pass de 1'
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eau avec le conduit d'entrée 22. qui assure by-pass
L'installation se trouve ainsi parfaitement protégée contre les pressions excessives. Si, pour une raison quelconque, la pression dans la bon- bonne 11 venait à diminuer sous la limite maximum déterminée, ladite vanne de sécurité 29 se fermerait automatiquement et la pompe alimenterait en eau ladite bonbonne 11 jusqu'à obtention de la pression nécessaire. Pour libérer
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la table L à suffit d'ouvrir la soupape en manoeuvrant le levier 1., en sens convenable.
Ladite table, affranchie de la résistance présentée par l'eau ainsi libérée, se déplace à une vitesse qui peut être extrêmement rapide et avec une force qui peut aussi être considérable. Lorsque la table a atteint sa position haute maximum, elle manoeuvre le robinet à double voie 27 pour l'amener dans la position représentée à la figure 4, tandis que la soupape 7 reste ouverte.
Dans ces conditions, la pompe 21 est mise en relation avec le con-
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duit 3.2 alimentant en eau la partie supérieure des cylindres a-16 et le conduit lî est mis en relation avec le réservoir 12 par le conduit 3.4. Il en résulte que la table , est refoulée par les poussoirs 19-20 et comprime à nouveau l'air dans l'espace inférieur 3 du local 1. Pendant la descente de la
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table,, respectivement du tronc et du piston 2. l'eau s'écoule normalement du réservoir 12 via le conduit 8 et la soupape 2. dans l'espace annulaire 4. Comme la pompe continue également à débiter sur la bonbonne 11. l'air se trouvant dans l'espace inférieur 3 est susceptible d'être comprime à des pressions qui peuvent être extrêmement élevées.
Lorsque la table 9 a atteint à nouveau sa position extrême basse, la presse se trouve dans la position représentée schématiquement à la figure 5. Le robinet à double voie 27 a été manoeuvré à nouveau par la table 2, en sorte qu'il a mis à nouveau relativement la pompe 21 avec la partie inférieure des cylin- dres 15-16 via le conduit 35 et la partie supérieure desdits cylindres 15-16 a été à nouveau branchée sur le réservoir ouvert 12 par les conduits 32-34.
Egalement, lorsque la table 2 a atteint sa position inférieure, la soupape a été fermée,, manuellement ou automatiquement, par la manoeuvre en sens con- venable de son levier 13. Dans cette disposition des différents organes, les pistons et poussoirs., respectivement 17-19 et 18-20, vont être amenés en posi- tion effacée, la table 9. restant momentanément immobilisée par l'occlusion de l'eau dans l'espace annulaire la presse est ainsi ramenée dans la position d' attente représentée au schéma de la figure 3. On n'a pas représenté les moyens par lesquels la table 9. manoeuvre le robinet à double voie 27 ni le moyen amenant la soupape 7, alternativement en positions ouverte et fermée.
Toutefois, l'hom- me de métier peut aisément comprendre que de tels moyens sont élémentaires et qu'ils peuvent aisément appliquer des dispositifs mécaniques, électro-mécaniques, pneumatiques, hydrauliques connus en soi. Il suffira., en effet, d'interposer., dans le chemin de déplacement de la table, un organe capable d'être manoeuvré par ladite table et de provoquer, à son tour, la manoeuvre, en sens convenable, dudit robinet à double voie gz et éventuellement de la soupape 7.
Dans la variante représentée à la figure 6, on a prévu l'alimen- tation du cylindre 3 par une batterie de bonbonnes Il comportant un fluide gazeux sous haute pression et les poussoirs 19-20 sont sollicités par un fluide sous pression émanant, par exemple, d'un générateur quelconque, par exemple une batterie centrale (non représentée), capable d'alimenter les poussoirs de plusieurs pres- ses et préférablement disposé à une certaine distance desdites presses.
Dans cette exécution, le conduit 24 est issu du générateur ou batte- rie centrale et le conduit 34 peut constituer le conduit de retour vers ledit générateur en vue de fermer le circuit du fluide servant à actionner les pous- soirs 19-20, respectivement les pistons correspondants 17-18.
Dans cette exécution, la proximité de la pompe 21 est donc superflue.
En ce qui concerne la presse proprement dite, elle peut évidemment être réalisée de manières éminemment variables en sorte de pouvoir être adaptée judicieusement à chaque cas d'application et, notamment, à la nature des tra- vaux à effectuer, aux matières à traiter et aux dimensions des pièces à produi- reo
Dans les figures 7 et 8, on a., à simple titre d'exemple, représenté une exécution extrêmement compacte dans laquelle on retrouve tous les éléments essentiels précédemment décrits et, notamment, le local fermé inférieur 1 en forme de cylindre dans lequel peut coulisser le piston 2 délimitant, avec le fond dudit local, l'espace 3, dans lequel le fluide gazeux sera comprimé.
Le piston 2 est solidarisé à la table 9. par le tronc lequel présente un diamètre inférieur à celui du piston 2. de manière à délimiter, avec les parois correspondantes du local 1, la chambre annulaire destinée à recevoir le fluide pratiquement in- compressible en vue de maintenir le système mobile momentanément en équilibre.
Le bâti de la presse est réalisé par la juxtaposition des trois parties essentielles; la base 36, la tête 37 et les montants de jonction 38.
Ces trois parties sont fermement solidarisées par des barres intérieures 39 coopérant avec des écrous de serrage 40. Les montants 38 comportent des poten- ces dirigées vers l'intérieur et conditionnées de manière à former les gui- des pour les poussoirs 19-20 de la susdite table Les pistons, respectivement desdits poussoirs se déplacent dans des cylindres, respectivement 15-16, aménagés dans la tête 37 de la presse. On réalise ainsi une construction extrê-
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mement robuste, rationnelle et de montage relativement aisé. La presse ain- si réalisée sera évidemment complétée par tous les accessoires communs d' ailleurs à la construction traditionnelle des presses.
Les différents conduits seront aménagés comme décrit précédemment sur base des schemas des figures 3-4-5 ou 6 et les raccords, entre ces con- duits et les parties correspondantes de la presse, se feront également en appli- quant les critères bien connus en cette matière.
Dans l'exemple schématisé à la figure 9, le piston 2 est suscepti- ble d'être sollicité dans son mouvement de baisse par un fluide réputé incom- pressible mais soumis à une certaine pression. dans ce cas, l'effort à produire par les poussoirs 19-20 peut être sensiblement allégé. A cet effet la presse peut être conditionnée pour que ledit piston 2 se déplace dans un cylindre 1 dont, la partie inférieure est, comme indiqué dans les exemples précédents, reliée par un conduit 6 à un accumulateur ou générateur de fluide sous pression, par exemple une bonbonne 11 dont la partie inférieure est, par le conduit 26, mise en relation avec une pompe 21 ou un accumulateur ou toute autre source équivalente.
Simultanément, la partie supérieure du même cylindre est susceptible d'être mise en communication par le conduit 8 soit avec le réservoir à l'air libre 12 soit avec la partie inférieure de la susdi- te bonbonne 11. Le contrôle de ladite conduite 8 peut se faire par une vanne spéciale 42 capable soit d'isoler la partie supérieure dudit cylindre 1 soit de la mettre en communication avec le réservoir à l'air libre 12 soit encore avec la bonbonne 11 ou toute autre source de fluide pratiquement incompressi- ble sous pression.
Suivant le schéma de la figure 9, le fonctionnement serait donc sim- plement comme suit : le piston 2 serait, comme dans le cas précédent et confor- mément au procédé de l'invention,, provisoirement équilibré entre le fluide ré- puté incompressible et le gaz sous pression. Par l'ouverture de la vanne 42 mettant la partie supérieure du cylindre 1 en relation avec le réservoir à ciel ouvert, ledit piston 2 serait, par l'effet du fluide sous pression, violemment déplacé en même temps que la table 2. et les outils portés par celle-ci. Pour ramener la table en position basse, les poussoirs., en l'occurrence représentés par le poussoir unique 19 terminé par le piston jaseraient sollicités de la manière indiquée précédemment.
Mais, en même temps, la valve 42 serait manoeu- vrée de manière à mettre la partie supérieure du cylindre 1 en communication avec la partie inférieure de la bonbonne ou réservoir 11, ce qui a pour consé- quence de solliciter ledit piston 2 par ledit fluide pratiquement incompressi- ble, mais soumis à la pression de ladite bonbonne 11. Il en résulte que le seul effort à vaincre est représenté par la différence de pression existant éventuel- lement sur les deux faces du piston 2. On peut faire cette pression pratiquement égale en prolongeant inférieurement le piston 2 par une tige dont le diamètre est égal à celui du tronc 5. De cette manière, les deux faces dudit piston 2 présente une même surface annulaire, ce qui assure un équilibre des pressions appliquées, respectivement, de part et d'autre de ce piston.
Dans l'exemple schématisé, la tige 5' est dûment guidée dans un passage adéquat 43 d'une pro- tubérance inférieure 44 prévue à cet effet dans le fond dudit cylindre 1.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour appliquer des efforts élevés à grande vitesse, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à immobiliser temporaire- ment la table mobile -de la presse entre un fluide gazeux sous pressionélevésetun fluide réputé pratiquement incompressible, puis à libérer celui-ci d'une manière contrôlée.
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PROCESS FOR APPLYING HIGH EFFORTS AT HIGH SPEED AND PRESSES
APPLYING THIS PROCESS
In certain industrial applications, it is necessary to be able to apply, at relatively very high speed, forces which may be considerable. This is the case. in particular, in certain industrial processes, such as extrusion .. extrusion, creep, forging and, in general., any plastic deformation, by which the material must be violently stressed in order to reach, in some cases even the disruption of molecular equilibrium.
At the present time there are practically no machines capable of reaching sufficiently high values, both for the force applied and for the speed at the moment of impact between the moving body and the material requested. A fortiori, there are no known machines capable of applying considerable forces at very high speed and in a perfectly regular manner. whatever, practically, the length of the race.
If one examines the traditional presses one can admit that they are divided into mechanical presses and hydraulic presses, the known hybrid solutions certainly not allowing to be considered as constituting an advance over said traditional presses. In mechanical presses, we can consider the fundamental division into eccentric presses and toggle and screw presses.
Eccentric presses have the drawbacks of allowing only relatively small strokes which hardly increase the weight quickly. the size and price of the presses. In addition, the very presence of the eccentrics determines the application of essentially variable forces according to the sinusoidal law, so that this type of press is excluded in many applications.
In addition to the aforementioned drawbacks in toggle and screw presses, there is the drawback of having relatively small tables, however, these presses are generally very expensive.
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As for hydraulic presses, they have the main drawback of exhibiting speeds thwarted by their pressurized fluid generator. In particular, in presses with direct pump, the speed is limited to the maximum flow rate of the pump. As a result, it is mandatory to reduce the powers transmitted in order to reach acceptable average speeds.
In accumulator hydraulic presses, the speed is mainly slowed down by the pressure drops and by the inertia of the fluid.
It must therefore be admitted that none of the known presses in fact meet the requirements of modern technology for the rough working of metal masses.
The object of the invention is a new method for applying forces which can be even considerable at speeds which can also be considerable.
This process can serve as a basis for the construction and use of presses of a new type which, in a way, completes the series of traditional presses in order to adapt to current requirements.
This process, which is one of the characteristics of the invention, consists essentially in temporarily immobilizing the movable pressure table between a gaseous fluid under high pressure and a fluid deemed to be practically incompressible and in releasing the latter, d 'in a controlled manner, at the right time.
As a result, said mobile table, freed from the constraint of the practically incompressible fluid, is set in motion with a power and a speed essentially dependent on the pressure of the gaseous fluid.
By the application of this simple process, it is therefore possible to bring the movable table of the press into the standby position and., By the rapid maneuvering of a single member, the displacement duly controlled in force is obtained. in speed of said movable table.
This process can be applied by very different means. These means will vary especially according to the processes and apparatuses implemented to bring the mobile table of the press to the standby position, to bring about the high pressure of the gaseous fluid intended to stress the mobile table of the press, to admit and enclose the practically incompressible fluid intended to retain the mobile table in its standby position, as well as by all the accessories necessary to ensure normal application of the various phases of said process.
The invention extends to these different applications and more particularly to certain characteristics which will emerge more from the more detailed description below which refers to the appended drawings in which: FIGS. 1 and 2 show as roughly as possible the method of the invention; FIGS. 3, 4 and 5 represent very schematically, in three characteristic positions, the essential elements of a press and of its accessories applying the method of the invention; FIG. 6 very schematically represents a variant of the essential elements of a press and of its accessories; FIG. 7 represents, in transverse vertical half-section and in half-front view, the essential elements of a press of the type applied in the explanatory diagrams of the preceding figures;
Figure 8 is a side view of the press of Figure 6; FIG. 9 schematically as briefly as possible a variant of the press.
As schematized in the most summary manner in Figures 1 and 2. the method according to the invention for applying high forces to
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high speed is therefore to bring. in a closed room 1, a mobile
2 in temporary equilibrium between a gaseous fluid under high pressure located in the space 3 delimited by the bottom of the room 1 and the exterior face of the mobile 2, and a liquid deemed incompressible located in the annular space delimited by the trunk .solidated with the mobile 2 and passing through one of the walls of said room 1. and the corresponding part of the lateral and upper faces of said room 1.
The gaseous fluid is brought into the space 3 by a pipe 6 coming from a suitable generator and the deemed incompressible fluid admitted into the room .4 is likely to be locked or released by the appropriate operation of a valve 2 connected to the pipe 8 coming from the reservoir containing the said fluid deemed incompressible
According to the method of the invention, the mobile 2 located in the upper part of the room 1 ,, a gaseous fluid, generally air ... is admitted under pressure or not into the space 3: the valve 2. is opened.
By means of a suitable means, known per se, a thrust force P is exerted axially on the mobile 2-5, which slides in the room 1, strongly compressing the gaseous fluid in the space 3. During this time, the supposedly incompressible fluid, generally water .. normally fills the annular space
4. When the mobile 2-5 has arrived in its extreme position .. moreover variable and adjustable at will, it is kept in equilibrium in this position by simply closing said valve 7. Under these conditions, the mobile 2 -5 is ready to apply, at a speed which can be extremely high, a force which can also be considerable.
This force, respectively this speed, are adjustable by the simple fact of the controlled opening of the valve 7. If we consider that this valve is suddenly open. as shown in FIG. 2, the mobile 2-5 will be violently thrown, the resistance offered by the practically incompressible liquid being practically zero, its flow being able to take place with an extremely reduced resistance through the conduit 8.
By adjusting the opening of said valve 7. it is possible to control the mechanical conditions which govern the movements of the mobile il-2. Said mobile 2-1 may be suitable for any type of machine with a view to implementing the live force available by this means.
In Figures 3, 4 and 5, there is shown such an application to a press performing the movements of fluids, respectively gaseous and practically incompressible .. in closed circuits, which is particularly comfortable for the various maneuvers and economical.
Such a machine can be applied in all cases where it is useful to be able to implement a significant force at high speed. Such a machine is particularly suitable for working metals by extrusion or by any other analogous process causing the material to flow.
In the example shown schematically in Figures 3, 4 and 5, the trunk 2 integral with the piston 2 sliding in the closed room 1 is surmounted by a table 2 forming the press table. This table can be positively guided by any appropriate means shown ,. in the diagrams of said figures, by the uprights 10 of the press frame. In the lower space 3, the conduit 6 emerges from the upper part of a cylinder or reservoir 11 conditioned to be able to operate at high pressures. The pipe 8 allowing the passage of the practically incompressible fluid opens into an open reservoir 12, the corresponding end of said pipe 8 being preferably bent in the form of a cane spout near the bottom of said reservoir. This same duct 8 is controlled by the operable valve 7, for example, by the lever 13.
The upper part of the press frame comprises ,, in addition to the fixed table 14.deux cylinders 15-16 in which the pistons, respectively 17-18, extended by the rods, respectively 19-20, can slide, forming pushers.
These pistons and pushers are conditioned in such a way that the free end of said pushers can make contact with the table 2 in its extreme positions, up and down. A pump 21 is suspected of ensuring the various circuits of the fluid which is practically incompressible. for ease,
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we will reduce, in the description below, to water. The entrance to the
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pump is, via pipes 22-23. connected to the reservoir 12 and the free end of said conduit 23 is also preferably curved in the form of a cane spout near the bottom of said reservoir.
The outlet of the pump is, via the conduit 24 and the cross-shaped connector 25, simultaneously connected to the lower part of the candy-
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do 11 through conduit 26; to a two-position valve 27. through the conduit 28 and to the inlet conduits 22-23 via a safety valve µ, a conduit 30. and a T-fitting 31. In the two-position valve open in addition to the aforesaid conduit 28, a conduit 22 issuing from a passage 22 connecting the upper part of the two cylinders Li-1¯6 .. a conduit 1, issuing from the reservoir 12 and a conduit 35 opening into the lower part of the two aforesaid cylinders. dres 15-16.
The operation of the press thus conditioned is as follows: when the worker must put on the press the material or the part intended to be requested by a significant force at high speed, said press is in the position shown diagrammatically in FIG. 3. The table 2. carrying either the material or the part, or the punches, is kept in momentary equilibrium by the fact that the piston 2. of which the table is made permanently solid by the trunk 5. is subjected to on the one hand, to a considerable thrust force by the gaseous fluid brought to a high compression ratio in the lower space 3, and, on the other hand, to the resistance presented by the water filling it. 'annular space 1 ± and maintained there by the fact that the valve 7 is in the closed position.
In this position of the table 9, the pump 21 continues to
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flow into the cylinder L1 and towards the double-way valve 27. This valve was automatically brought into the position shown in figure 3 by table 9. itself, when it arrived at its predetermined lower position . This position of the valve 27 is such that it places the pump 21 in communication with the conduit 35 opening into the lower part of the cylinders.
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15-16 and the duct 32 issuing from the upper part of said cylinders 15-16 with the duct 34 opening into the reservoir 12.
As a result, the pump
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pe supplied water to the lower part of the cylinders; Li-16 by pushing upwards the pistons d: Z-18 and their respective pushrod, 19-20. said pistons having discharged the water located in the upper part of their
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cylinder to the tank 12 via the pipe 32. the gas valve and the pipe 3. In this way, the pushers 19-20 are erased from the table 9. The pump 21 also continued to supply water to the cylinder 11 in the upper part of which is therefore compressed the air in direct communication, via the duct 6, with the compressed air of the space 3.
When the air pressure has reached the predetermined maximum, the pump encounters, in said cylinder 11, sufficient resistance so that, by reaction, the water causes the opening of the safety valve 29, which ensures the by- 1 'pass
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water with the inlet pipe 22. which ensures by-pass
The installation is thus perfectly protected against excessive pressures. If, for any reason, the pressure in the cylinder 11 were to drop below the maximum determined limit, said safety valve 29 would close automatically and the pump would supply said cylinder 11 with water until the required pressure was obtained. To free
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the table L just has to open the valve by moving lever 1. in the appropriate direction.
Said table, freed from the resistance presented by the water thus released, moves at a speed which can be extremely fast and with a force which can also be considerable. When the table has reached its maximum high position, it operates the double-way valve 27 to bring it into the position shown in FIG. 4, while the valve 7 remains open.
Under these conditions, the pump 21 is put in relation with the con-
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pipe 3.2 supplying the upper part of the cylinders a-16 with water and the pipe II is connected with the reservoir 12 via the pipe 3.4. The result is that the table is pushed back by the pushers 19-20 and again compresses the air in the lower space 3 of the room 1. During the descent of the
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table ,, respectively of the trunk and the piston 2. the water flows normally from the tank 12 via the pipe 8 and the valve 2. into the annular space 4. As the pump also continues to deliver on the cylinder 11. l The air in the lower space 3 is liable to be compressed to pressures which can be extremely high.
When the table 9 has again reached its extreme low position, the press is in the position shown schematically in FIG. 5. The double-way valve 27 has been operated again by the table 2, so that it has put again relatively the pump 21 with the lower part of the cylinders 15-16 via the conduit 35 and the upper part of the said cylinders 15-16 has again been connected to the open reservoir 12 via the conduits 32-34.
Also, when the table 2 has reached its lower position, the valve has been closed, manually or automatically, by the operation in the appropriate direction of its lever 13. In this arrangement of the various members, the pistons and pushers, respectively. 17-19 and 18-20, will be brought into the erased position, the table 9 remaining momentarily immobilized by the occlusion of the water in the annular space, the press is thus returned to the waiting position shown in diagram of FIG. 3. We have not shown the means by which the table 9 operates the double-way valve 27 or the means bringing the valve 7, alternately in open and closed positions.
However, those skilled in the art can easily understand that such means are elementary and that they can easily apply mechanical, electro-mechanical, pneumatic and hydraulic devices known per se. It will suffice., In fact, to interpose., In the movement path of the table, a member capable of being operated by said table and of causing, in turn, the operation, in the proper direction, of said double valve gz channel and possibly the valve 7.
In the variant shown in FIG. 6, provision is made for the cylinder 3 to be fed by a battery of cylinders II comprising a gaseous fluid under high pressure and the pushers 19-20 are urged by a fluid under pressure emanating, for example , of any generator, for example a central battery (not shown), capable of supplying the pushers with several presses and preferably placed at a certain distance from said presses.
In this embodiment, the duct 24 comes from the generator or central battery and the duct 34 can constitute the return duct to said generator with a view to closing the fluid circuit serving to actuate the push-buttons 19-20, respectively the buttons. corresponding pistons 17-18.
In this embodiment, the proximity of the pump 21 is therefore superfluous.
As regards the press proper, it can obviously be produced in highly variable ways so that it can be judiciously adapted to each case of application and, in particular, to the nature of the work to be carried out, the materials to be treated and the dimensions of the parts to be produced
In Figures 7 and 8, there is., Simply by way of example, shown an extremely compact embodiment in which we find all the essential elements described above and, in particular, the lower closed room 1 in the form of a cylinder in which can slide the piston 2 delimiting, with the bottom of said room, the space 3, in which the gaseous fluid will be compressed.
The piston 2 is secured to the table 9. by the trunk which has a diameter smaller than that of the piston 2. so as to delimit, with the corresponding walls of the room 1, the annular chamber intended to receive the practically compressible fluid in to keep the mobile system momentarily in equilibrium.
The press frame is made by the juxtaposition of the three essential parts; the base 36, the head 37 and the junction posts 38.
These three parts are firmly secured by internal bars 39 cooperating with clamping nuts 40. The uprights 38 have poten- tials directed inward and conditioned so as to form the guides for the pushers 19-20 of the aforesaid table The pistons, respectively of said pushers, move in cylinders, respectively 15-16, arranged in the head 37 of the press. We thus achieve an extremely
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mely robust, rational and relatively easy to assemble. The press thus produced will of course be completed by all the accessories common to the traditional construction of presses.
The various conduits will be laid out as described previously on the basis of the diagrams in Figures 3-4-5 or 6 and the connections between these conduits and the corresponding parts of the press will also be made by applying the well-known criteria in this subject.
In the example shown schematically in FIG. 9, the piston 2 is liable to be biased in its downward movement by a fluid deemed incompressible but subjected to a certain pressure. in this case, the force to be produced by the pushers 19-20 can be significantly reduced. For this purpose, the press can be conditioned so that said piston 2 moves in a cylinder 1, the lower part of which is, as indicated in the preceding examples, connected by a pipe 6 to an accumulator or generator of pressurized fluid, for example. a carboy 11, the lower part of which is, via the conduit 26, connected with a pump 21 or an accumulator or any other equivalent source.
At the same time, the upper part of the same cylinder is capable of being placed in communication via the pipe 8 either with the open-air reservoir 12 or with the lower part of the aforesaid cylinder 11. The control of said pipe 8 can be done by a special valve 42 capable either of isolating the upper part of said cylinder 1 or of placing it in communication with the open-air reservoir 12 or again with the cylinder 11 or any other source of practically incompressible fluid under pressure.
According to the diagram of FIG. 9, the operation would therefore be simply as follows: the piston 2 would be, as in the previous case and in accordance with the method of the invention, provisionally balanced between the fluid deemed incompressible and gas under pressure. By opening the valve 42 putting the upper part of the cylinder 1 in relation to the open-air tank, said piston 2 would be, by the effect of the pressurized fluid, violently displaced at the same time as the table 2. tools carried by it. To return the table to the low position, the pushers, in this case represented by the single push-button 19 terminated by the piston, would be called upon in the manner indicated above.
But, at the same time, the valve 42 would be operated so as to put the upper part of the cylinder 1 in communication with the lower part of the cylinder or reservoir 11, which has the consequence of urging said piston 2 by said piston. fluid which is practically incompressible, but subjected to the pressure of said cylinder 11. It follows that the only force to be overcome is represented by the pressure difference possibly existing on the two faces of the piston 2. This pressure can be practically exerted. equal by extending the piston 2 below by a rod whose diameter is equal to that of the trunk 5. In this way, the two faces of said piston 2 has the same annular surface, which ensures a balance of the pressures applied, respectively, from on the other side of this piston.
In the example shown schematically, the rod 5 'is properly guided in a suitable passage 43 of a lower protuberance 44 provided for this purpose in the bottom of said cylinder 1.
CLAIMS
1.- Method for applying high forces at high speed, characterized in that it essentially consists in temporarily immobilizing the mobile table of the press between a gaseous fluid under high pressure and a fluid considered to be practically incompressible, then in releasing the latter. in a controlled manner.