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La présente invention a pour objet les marteaux à valeur et à air du type pour battage des pieux, dans lesquels, habituellement, le fluide moteur est seulement admis pour lever le mouton, pour relâclerpour laisser tomber ce dernier.
En fonctionnant de cette manière, ces marteaux sont naturellement peu efficaces eu ce qui concerne l'emploi de la vapeur et de l'air, et puisque la gravite est la force sur laquelle on peut compter pour la frappe, le mouton et les autres pièces doivent être lourds et volumineux.
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Avec les marteaux actuellement employés,, il ne peut y avoir qu'un jeu relativement faille sous l'épau- le¯.lent du mouton, de sorte que, si l'on soulève brusquement le marteau par rapport à un pieu, ou si le pieu tombe sous le marteau pendant la commande lâche, l'épaulement du mouton heurte le plateau inférieur et éventuellement étire ou brise les tirants ou autres pièces.
Le but de la présente invention est d'éviter et de surmonter les inconvénients ci-dessus, ainsi que d'autres, et, pour parler en termes positifs, de'fournir un marteau capable d'une frappe supérieure sans charger les tirants; de réaliser une économie de consommation de vapeur ou d'air, malgré l'augmentation considérable du volume de jeu occasionnée par l'allongement de la course perdue du mouton; d'obtenir une distribution de vapeur ou d'air améliorée, et un fonctionnement des soupapes sans fuites, et de simplifier et d'améliorer la construction de fayon générale, notamment en réunissant les unités de soupapes en sous-ensembles que l'on peut facilement enlever et remplacer sans démonter le marteau.
On atteint ces buts, en partie en emprisonnant la vapeur ou l'air en cas de chute soudaine pour arrêter le mouton avant le choc ae l'épaulement; en utilisant le fluide moteur de façon expansible, en compondant pour amortir à la fin ue la course ascendante et pour accélérer la course descendante du mouton, et au moyen de soupapes soulevantes à double obturation actionnées par cames, et d'autres caractéristiques de perfectionnement, qui suivront naturellement dans la description plus complète de l'invention.
Les dessins joints au présent mémoire illus-
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trent une forme de réalisation actuelle de l'invention.
Liais on peut modifier et changer la structure, tout en restant dans l'idée et le cadre véritables de l'invention tels qu'ils sont définis ci-après.
La fig.l du dessin est une coupe verticale de l'un des marteaux, montrant le mouton soulevé assez loin au dessus de l'enclume pour que la came permette la fermeture de la soupape d'admission.
La fig. 2 est une élévation vue de la droite du marteau ou du.coté des soupapes.
La fig. 3 est une coupe verticale agrandie.de la soupape d'admission, prise à peu près suivant le plan de la ligne 5-3 de la fig.2.
-La fig. 4 est une coupe horizontale interrom- pue de la soupape pilote, à peu près suivant le plan de la ligne 4-4 de la fig.2.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes verticales interrompues de la soupape différentielle, à peu près suivant le plan de la ligne 5-6 de la fig.2, la fig.5 montrant ce mécanisme de soupape dans la position où le mouton est au contact du bloc de l'enclume, la vapeur vive agissant sur le piston différentiel inférieur pour ouvrir des orifices d'é- chappement vers l'atmosphère; et la fig.6 montrant ce mécanisme lorsque le mouton est en position supérieure, et que la vapeur vive venant de la soupape pilote pousse les pistons différentiels vers le bas pour fermer la soupape d'échappe-, ment et ouvrir la soupape de compoundage pour faire arriver de la vapeur partiellement détendue en haut du mouton.
La fig. 7 est une élévation montrant le coté soupape du, cylindre supérieur.
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Les fig. b, 9, 10 et 11 sont des coupes à peu près suivant les plans des lignes de numérotages correspondant sur la fig.7.
Le marteau représenté sur les fig. 1 et 2 peut-être considéré, aux fins de la description, comme étant un marteau pour drains à sable, actionné à la vapeur, mais bien entendu l'invention peut s'appliquer à d'autres usages, et éventuellement on peut utiliser d'autres fluides expansifs.
Sur ces figures, le cylindre est représenté comme étant constitué par un plateau supérieur 15, un cylindre supérieur 16, un plateau intermédiaire 17, un cylindre inférieur 18 et un plateau inférieur 19, fixés ensemble par des tirants 20, et le mouton est représenté comme possédant une portion terminale supérieure plus grande 21, fonctionnant cornue un piston dans le cylindre supérieur, et une portion inférieure de guidage, plus petite, 22 , fonctionnant dans le cylindre inférieur, avec un épaulement annulaire intermédiaire 25, opposé au plateau intermédiaire 17, et for¯ant, avec la paroi environnante du cylindre supérieur, une chambre annulaire de détente à haute pression-24,
La valeur est amenée en 25 à la boite à vapeur 26 qui contient la soupape d'admission 27, cette dernière étant munie d'un galet 2o qui peut-êtie actionné par une came 25 située à l'extrémité inférieure du piston supérieur du mouton.
La soupape d'admission 27 se forme lorsque la came de piston 29 cesse d'agir sur le galet 28, et la détente continue jusqu'à ce que lu haut du piston, à peu près aux trois-quarts de sa course, touche le boulet 30 de la soupape pilote 31, qui, alimentée en vapeur vive par la conduite32,
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s'ouvre alors pour laisser arriver la vapeur, par la conduite 33, vers le haut de la soupape différentielle 34, qui est ainsi actionnée de manière à fermer la soupape d'échap- pement et à ouvrir une soupape de transfert ou de compoundage, pour faire passer la vapeur vive partiellement détendue, du dessous vers le dessus du piston, afin d'amortir la course ascendante et d'accélérer la course descendante du piston.
A la course descendante, 'la vapeur emprisonnée en dessous du piston par le mouvement de descente de ce dernier qui ferme l'orifice d'admission 35, permet une longue course perdue comme celle qui peut se produire quand le pieu tombe sous le mouton, sans que l'épaulement de butée. 23 heurte le plateau intermédiaire ou que le marteau s'endommage d'une autre manière.
La soupape d'admission est représentée sur la
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fi.3 co:u:.ie étant constituée par une soupape soulevante dou- ble, équilibrée, munie de faces de soupape 36, 37 pouvant coopérer avec des sièges de soupape 38, 39, portés par une tige tubulaire à coulissement guidé 40 , sollicitée dans le sens de la fermeture par un ressort 41, et portant, à l'ex- trémité intérieure, le galet de came 28.
Quand cette soupape s'ouvre par l'action de la came 29 sur le galet de so upape 2b à la fin de la course descendante du mouton, la vapeur vive montera, de la boîte
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à valeur 26, par les passages 42 et les orifices 35, (fié; .10) jusque dans la chambre de détente 24, en dessous ue la portion supérieure au mouton, formant piston.
La soupape pilote, à l'extrémité supérieure du
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cylindre est (: T'C j.I'.::liG:.C , sur la 1 ί;.--, CO. L.iC co...p.'ena't une lise de soupape tubulaire à coulisseront guidé 43, qui porte
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uu élément de soupape soulevante 44 fermé par applica- tion contre le sièe 45 par le ressort 46 et ouvert par le boulet 30 situé à l'extrémité intérieure de la tige de soupape, sur lequel peut agir le sommet du piston du mouton.
Cette vue, ainsi que la fig.3, montrent comment la vapeur vive est conduite, de la boîte à vapeur 26, par un tuyau noyé ou coulé 47, et par un conduit flexible 32, jusqu'à l'intérieur de la boîte de soupape pilote 48, et comment, lorsque cette soupape est ouverte la vapeur vive est amenée, par la conduite 33,à la soupape différentielle 34.
Les fig. 5 et 6 montrent le mécanisme de soupape différentielle connue comprenant des pistons différentiels,. supérieur et inférieur, 4y, 50, reliés entre eux ; le piston supérieur ayant un diamètre plus petit que celui du piston inférieur, et comportant un orifice en 51 et se terminant en 52, afin de commander les deux rangées d'orifices d'échap- pement 53, 54,du cylindre supérieur 55.
Le cylindre 56, qui contient le piston différentiel inférieur 50, le plus grand des deux pistons, est relié par un petit trou 57 à l'un des passages de vapeur vive 42, de sorte que l'ouverture de la soupape d'admission 27 à l'extrémité de la course descendante du mouton entraîne le passage de la vapeur vive en dessous de la tête du piston différentiel 50, donc à soulever celui-ci ainsi que le piston supérieur 49 qui lui est relié, jusqu'à la position représentée sur la fig.5, ouvrant des orifices d'échappement en 51,53, et 52, 54 vers 1 ' atmosphère , grâce aux tuyaux d'é happenent 50 qui s'ouvrent sur Ges côtés opposés de la boîte du soupape différentielle 59.
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Des passages 60 remontent en partant de l'in- térieur de la boîte de soupape différentielle, et aboutis- sent aux orifices 61, fig.7 et b, qui s'ouvrent dans le haut du cylindre supérieur.
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Ces passages et ces orifices 60 et 61 ser- vent alternativement à 1*'échappement du cylindre supérieur et au compoundage.
Dans la position de la fig.5, le mouton étant au contact de l'enclume 62, représenté sur la fig.l, et la soupape d'admission étant ouverte, la vapeur vive est ad- mise, par les passages 42,57, en dessous de la tête, du pis- ton différentiel inférieur 50, soulevant celui-ci ainsi que le piston supérieur 49 qui lui est relié, de manière à ou- vrir les deux jeux d'orifices d'échappement 51, 53 et 54 , 55, vers l'atmosphère, de sorte qu'à la course ascendante du mouton, le cylindre au dessus du piston de mouton est ou- vert vers l'atmosphère par les orifices,supérieurs 61 et les passages inférieurs, 60.
Quand la soupape pilote 31 est ouverte par l'action du haut du piston du mouton sur le boulet 30, la vapeur vive envoyée vers le bas, par la conduite 33 et a- gissant sur le petit piston supérieur 49 de la soupape diffé- rentielle, pousse celui-ci vers le bas, avec le piston 50 qui lui est relié, de la position de la fig. 5 à celle de la fig.
6, la pression sur le piston inférieur étant réduite à ce moment par la détente de la vapeur qui achève son travail consistant à soulever le piston .de mouton.
Dans ce mouvement de descente des pistons dif férentiels de la position de la fig.5 à celle de la fig.6, -une came 63, placée sur l'entretoise 64, qui relie ces pis-,
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tons, agit sur un galet 65 de l'extrémité de la tige coulissante creuse 66 qui porte la soupape de compoundage un die transfert.
Cette dernière est représentée sous la forme d'une soupape soulevante double, équilibrée, qui présente des faces de soupape annulaires espacées 67, 68 ,pouvant coopérer avec des sièges de soupape 69, 70 , pour régler l'écoulement entre les orifices de décharge 71 ( fig.
7 et 9 ) située sur le côté du cylindre supérieur, et l'espace 72 situé à l'intérieur de la boîte de soupape dif- férentielle, qui communique avec les extrémités inférieures . des passages 60 de transfert et d'échappement du.cylindre supérieur.
Donc, lorsque la soupape de transfert double 67, 68 s'ouvre par suite de la pression réduite sur le piston inférieur et de la pression accrue sur le piston supérieur de la soupape différentielle, comme on le voit sur la fig. 6, la vapeur partiellement détendue qui soulève le piston de mouton est libérée, par les sièges de soupape 69, 70, vers les passages verticaux 60 qui s'ouvrent dans le haut du cylindre supérieur, pour amortir ainsi la course supérieure du mouton, et applique le reste de l'énergie de la vapeur partiellement détendue pour pousser le mouton vers le bas.
L'extrémité supérieure du cylindre supérieur est donc utilisée comme un cylindre à basse pression, pour extraire la dernière parcelle d'énergie de la vapeur, et pour pousser le mouton vers le bas avec une force irrésistible.
Dans ce mouvement de descente du mouton , la
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vapeur située en dessous du piston de mouton est bypassée vers l'extrémité inférieure du cylindre par dessus le haut du piston, comme indiqué dans la position de la fig. 6, puis à mesure que le mouton approche du bas de sa course et que la soupape d'admission 27 s'ouvre, la pression de la vapeur vive, par le passage 57,soulève les pistons de soupape différentielle, comme sur la fig.5, pour ouvrir les orifices d'échappement 51,53 et 54, 55libérant la vapeur d'échappement vers l'atmosphère, par les tuyaux d'échappement 58.
Le mouvement des pistons de la soupape différentielle est amorti, sur la figure, par des coussinets et des plaques élastiques d'amortissement 72, 73 et 74, 75 aux extrémités des cylindres supérieur et inférieur 55 et 56, ces plaques étant disposées pour être heurtées par ces pistons.
La plaque 73 destinée au piston supérieur sert, 'sur la figure, à un autre usage, en agissant comme un élément de soupape qui est repoussé, par le coussinet d'amortissement 72, contre une arête annulaire de siège de soupape 76 situé à l'extrémité supérieure du cylindre 55, de manière à provoquer l'échappement de la vapeur vive résiduelle qui reste dans la conduite d'arrivée de vapeur vive 53 venant de la soupape pilote.
Un passage annulaire 77 qui entoure le siège de soupape 76 s'ouvre vers un mamelon de décharge 78(fig. 1 et 2), placé dans l'extrémité supérieure de la boite de soupape différentielle, de manière à relâche]!:* toute pression de vapeur sur le piston différentiel supérieur lorsque les pistons différentiels retournent à la position supérieure ( fig.5 ).. Cela permet à la pression appliquée au piston différentiel inférieur de maintenir ces pistons dans la position supérieure, fig. 5.lorsque cette pression diminue par la détente de la vapeur soulevant le
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piston du mouton.
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La vapeur arrivant en 25 -(fig.l ) et le mouton étant en bas de sa course, la came 29 agissant sur le galet
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2b, la soupape â'adaàssion 27 ( fig.3),s'ouvre pour laisser monter la vapeur vive, par le passage 42 et les orifices 35, vers la chambre de détente 24 du cylindre principal en des- sous de la portion supérieure du piston, 21, du mouton.
Lorsque la cane 2 quitte le galet 2b, la soupa- pe d'admission se férue, le mouton continuant son mouvement ascendant sous la force de détente de la vapeur.
A peu près aux trois quarts de la course ascen- dante, l'extrémité supérieure du piston du mouton, en agis- sant sur le boulet 30, ouvre la soupape pilote 31, fig.4, qui laisse alors descendre la vapeur vive,de la conduite 32, par la conduite 33, vers le haut du piston différentiel su- périeur, 49, le plus petit, qui , à ce moment, est dans la position supérieure représentée sur la fig. 5, par suite de la pression de la vapeur vive s'exerçant à travers le passa- ge 57 sur le grand piston inférieur 50.
Dans la position supérieure des pistons diffé- rentiels reliés, fig.5, pendant la course ascendante du pis- ton du mouton, les orifices d'échappement 51, 53 et 52,54 sont ouverts vers l'atmosphère, par les tuyaux d'échappement latéraux 58, fig.2, ce qui permet l'échappement libre, de l'extrémité supérieure du cylindre au dessus du piston de mouton par les orifices du haut 61 et les passages descen- dants 60.
L'ouverture de la soupape pilute 31 près du haut de la course du piston du mouton, fournit de la vapeur vive au piston différentiel supérieur 49, qui passe de la
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position de la fig.5 à celle de la fig.6, fermant les orifices d'échappement 51, et 53,et 52, 54- pour contrecarrer la course ascendante du mouton, et ouvrant, grâce à la came 63, la soupape soulevante double 67,68, comme sur la fig.6, pour faire sortir de la-vapeur partiellement détendue, par les orifices 71 du cylindre, et la faire monter par l'espace 72 et les passages 60 et les orifices 61,'vers le haut du cylindre principal, au-dessus du piston, afin d'amortir la course ascendante et de'repousser le mouton vers le bas avec une vitesse accélerée.
En coumpoundant ainsi ,on tire le meilleur parti de l'énergie du fluide moteur, et le mouton donne des frappes rapides. On peut utiliser un mouton plus léger avec des résultats égaux ou supérieurs à ceux qui étaient antérieurement possibles avec des machines plus lourdes, plus coûteuses et plus encombrantes.
La longue course perdue du mouton est permise pour éviter les dégâts quand on soulève le marteau, ou quand le pieu tombe à l'extérieur du mouton, en emprisonnant alors un coussin de vapeur en dessous du piston descendant après qu'il a dépassé les orifices d'admission 35. Cela empêche l'épaulèrent 23 du mouton de heurter le plateau intermédiai-- re 17, ce qui pourrait avoir pour effet d'étirer ou de briser les tirants ou d'endommager d'autres pièces.
A la fin de la course descendante, ou à l'approche de la fin, la came du mouton ouvre la soupape d'admission pour faire arriver de la vapeur vive en dessous du piston du mouton et soulever les pistons différentiels vers la position de la fig.5, où les orifices d'échappement et la soupape de transfert sont fermés, ouvrant le haut du cylindre
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principal vers 1 ' atmosphère pour. la: départ' de la course ascendante du mouton.
La 'soupape d'admission 271.la soupape pilote 31, et la soupape différentielle 34,, telles qu'elles sont,
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reB]seBentées sur Les3fig,3, 4, 5, et 6, sont sous forme d'u- nités indépendantes séparées que l'on,peut boulonner en pla- ce dans les sièges 79,80, 81 prévus.dans le côté du cylin- dre supérieur ou principal 17. Par suite, on peut facile- ment enlever et remettre ces unités, pour inspection, répara- tion ou dans d'autres'buts.
La fig. 3 montre comment la soupape d'admis- sion ne nécessite qu'une seule ouverture 82 dans le cylin- dre pour l'entrée du manchon de guidage 83 dans laquelle fonctionne la tige de soupape 40. La cage 84, qui porte ce guide et les sièges de soupape 38, 39, est représentée com- me étant fixée dans le siège de montage 79 par des goujons 85.
Le couvercle 86 destiné à cette soupape est représenté fixé dans un siège extérieur 87 par des boulons 88 et portant un goujon 89 formant butée pour le ressort de fermeture de soupape 41, et portant lui-même une cheville transversale 90, la tige du goujon étant fendue en 91 pour passer sur cette cheville, et maintenir ainsi le galet de l'extré- mité intérieure de la tige en alignement convenable avec le mouton.
La boîte de soupape différentielle 59 est représentée fixée en place par les quatre.'boulons 92, fig.l et 2, les fig. 5 et 6 montrent la cage de soupape et l'élément porteur de siège 93 de la soupape de transfert, sous forme de prolongement intérieur, faisant corps avec la boîte de soupape.
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Le ressort de fermeture 94 de la soupape de transfert est représenté sur lesfig.5 et 6 comme étant placé au sein de la tige creuse de cette soupape, et engageant avec un goujon de mise en place et de butée 95 de la paroi du cylindre.
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Le dispositif i à soupape soulevante, équilibrée et à double obturation, assure une action positive et évite les fuites aux soupapes d'admission et de transfert. D'au- tre part, ces pièces sont faciles à graisser.
La machine dans son ensemble est de construction simple et robuste, avec relativement peu de pièces et elle' .
-est exempte de mécanisme de soupape compliqué ou d'autres pièces sujettes à des ruptures' ou susceptibles de se dérégler.
Les pistons différentiels' représentés sur les fig.5 et 6 sont maintenus par un guide de piston 96 qui les empêche de tourner et qui est placé sur le devant de la boî- te 59 et contre lequel glisse une surface de guidage 97 de la portion opposée de l'entretoise 64 qui relie les deux pis- tons. Ce guide de piston maintient ainsi la came 63 en ali- gnement avec le galet de came 65, et supporte toute poussée latérale qui peut-être imposée à l'entretoise support de ca- me, par le ressort de fermeture de soupape 94.