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Pour le battage des pieux, on emploie,dans la plupart des cas, des sonnettes munies d'un mouton qui doit être soulevé (mouton à chute libre), ou d'un mouton qui est directement soulevé par la vapeur ou par des explosions Diesel (mouton à vapeur et mouton Diesel).
Dans les moutons à chute libre et les moutons à vapeur à simple effet sans compression notable, les pieux sont enfoncés exclusivement par l'effet de percussion du mouton qui tombe. L'énergie de choc est alors E = R.H, si l'on appelle R le poids du mouton et H sa hauteur de chute. Dans un coup non
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' @ élastique, sur lequel on table généralement, il se produit une perte de percussion, et par suite, si l'on appelle Q le poids du pieu, l'énergie de choc utile sera :
EMI2.1
Si W est la résistance à la pénétration du pieu, si t est la mesure de sa pénétration par coup, et si f est l'élasticité interne du pieu, l'équation d'énergie lors de l'enfoncement du pieu sera.:
EMI2.2
Si l'élasticité du pieu, f, devient assez
R2.
H grande pour que W.f=R+Q, la pénétration du pieu sera nulle, ce qui veut dire que le pieu ne peut pas être battu plus profondément, car toute l'énergie utile de choc de la sonnette est absorbée par l'élasticité du pieu.
Les conditions sont différentes dans le cas des moutons Diesel, dans lesquels la pression de compression Pc et la pression de combustion Pv poussent sur le pieu, et fournissent également du travail dans la pénétration de celui-ci.
Si H est la hauteur de chute du mouton sur le pieu et Hc la hauteur de chute absorbée par le travail de compression, et si Pm est la pression moyenne des gaz de combustion pendant le temps de pénétration du pieu, l'équation d'énergie dans les moutons Diesel devient :
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Ici encore, le pieu ne peut plus être enfoncé lorsque W devient assez grand pour que :
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donc pour que t=O.
Les moutons Diesel construits et connus jusqu'à présent travaillent avec des pressions de compression aussi faibles que possible, dont la limite inférieure est posée par le fait que la température finale de la compression doit suffire à allumer le combustible injecté par n'importe quel temps, et même quand le mouton est froid. Cette tendance vers de faibles pressions de compression s'explique par le fait que l'on veut enfoncer le pieu par un coup aussi efficace que possible, ce qui nécessite une faible compression, afin que l'énergie de chute du mouton soit consommée dans la plus faible mesure possible pour le travail de com- pression, et qu'il reste une énergie de percussion résiduelle aussi grande que possible pour le battage.
Par suite, jusqu'à présent, dans les moutons Diesel, le rapport .de compression( 6. = Vh+Vc si l'on Vc appelle Vh le volume de cylindrée et Vc le volume de compression) est généralement dans la gamme usuelle aussi pour la construction des moteurs Diesel. Les valeurs sont comprises entre 6 = 12 et 8= 20.
L'enfoncement du pieu est alors assuré en premier lieu par la grande énergie de percussion qui reste, et seulement dans une mesure négligeable par le travail des gaz d'explosion.
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Toujours dans le but de maintenir le travail de compression à une faible valeur, afin que le coup reste aussi efficace que possible, l'injection du combustible se fait également tard, aussi près que possible du coup. Dans les moutons à pulvérisation par percussion, l'injection se fait même par le coup lui-même, afin que la hausse de pression supplémentaire produite par la combustion reste aussi faible que possible avant le coup.
Par contre, suivant l'invention, on prévoit un mode de travail essentiellement différent. Le pieu doit être enfoncé en premier lieu par le travail des gaz d'explosion et seulement dans une faible mesure par l'énergie résiduelle de percussion qui n'est pas encore coneommée par le travail de compression. La pression des gaz d'explosion doit autant que possible être égale à la résistance maximum qui peut s'opposer à l'enfoncement du pieu. A cet effet, on adopte une compression aussi élevée que possible, et plus préci- sément , suivant l'invention, on donne au cylindre et au piston des dimensions telles que le rapport de compression E dans la chambre du cylindre soit supérieur à 30.
Si l'on injecte le combustible assez t8t pour faire en sorte que la combustion s'amorce avant le coup malgré le retard d'allumage, ce qui donne une pression tellement élevée que l'enfoncement du pieu et sa compression élastique sont assurés en majeure partie par elle, il en résulte l'avantage que la percussion résiduelle, subsistant encore malgré l'injection
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précoce et la très forte pression de compression et de combustion, renforce encore le travail des gaz de combustion, en accélérant très rapidement le pieu vers le bas au moment du choc, et que, par les vibrations du choc, elle supprime en partie, de façon particulièrement efficace, la résistance de frottement entre le pieu et le sol.
Les valeurs de E comprises entre 40 et 70 sont avantageuses, et au voisinage de 60, on a fait des constatations particulièrement favorables.
D'autres grands avantages de l'invention résultent des considérations suivantes :
Par suite de la pression élevée de compression, et aussi par suite de la pression des gaz de combustion découlant de la grande précocité de l'injection, le pieu subit,,avant même le coup, un tassement élastique très prononcé et par suite un durcissement, sans choc et par suite. sans perte.
La percussion résiduelle est donc plèinement utilisée, et elle est très efficace puisque la compression élastique du pieu se fait déjà en très grande partie avant le coup ; en effet, c'est justement 1' élasticité du pieu qui consommait jusqu'à présent la majeure partie du travail de percussion, sans enfoncement du pieu.
L'énergie engendrée par la combustion du combustible est notablement mieux utilisée, car le travail de percussion ne se reportait antérieurement sur le pieu qu'avec,de très grosses pertes (40-70 %) par suite de la perte de percussion, tandis que la partie de l'énergie des gaz de combustion qui est
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@ reportée directement sans choc sur le pieu est transmise sans perte.
Etant donné que l'énergie de percussion résiduelle ne représente qu'une fraction de l'éner- gie de percussion dans les moutons Diesel connus, les effets destructeurs de cette percussion rési- duelle sont faibles. Les casques de battage, les pieux, mais aussi la matière même des moutons, sont ménagés, de sorte que le mouton peut facilement être établi en vue d'un fonctionnement sûr et sans risque de rupture. Avant tout, les ruptures par fatigue, tant redoutées, sont beaucoup plus faciès à éviter qu'antérieurement.
On a représenté schématiquement, sur le dessin annexé, un exemple de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre le mouton d'une sonnette Diesel, dans la position la plus élevée de sa course.
La fig. 2 montre une position intermédiaire du mouton de sonnette en cours de chute.
La fig. 3 représente l'instant de percus- sion du mouton de sonnette.
Le cylindre, qui sert en même temps de mouton, est guidé par les patins 2 sur une glissière indiquée en 3. Le piston 4, dans l'exemple de réali- sation, est réuni à un casque de battage 5 et s'appuie par celui-ci sur un pieu 6. Un réservoir à combustible 7 se trouve dans la partie supérieure du cylindre 1 et entoure une pompe d'injection 8 qui injecte le combustible dans la chambre 10 du cylindre, par un
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gicleur 9. Les gaz d'explosion peuvent s'échapper de cette chambre par les canaux Il* Par les mêmes canaux, l'air frais est aussi aspiré.
Le cylindre 1 , poussé vers le haut par la pression de l'explosion, est représenté sur la fig. 1 dans la position la plus élevée de sa course, dans laquelle il dispose d'une hauteur de chute H.
La fig. 2 montre l'état où le cylindre est tombé dans une mesure suffisante pour que le piston ait dépassé les lumières de distribution 11. Ici commencent la compression et le tassement du pieu.
Il se produit l'injection précoce du combustible.
Dans la position suivant fig. 3, le cylindre 1 frappe le casque de battage 5. La pression de compression, la pression de combustion et le choc ont tassé élastiquement le pieu d'une mesure f, et l'ont enfoncé d'une mesure t. Ensuite, sous l'effet du rebondissement et surtout de la pression de combustion, le cylindre est à nouveau projeté vers le haut, et le cycle recommence.