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Pierre GROSPAS
La prisent* invention est relative aux machines de forage par percussion) sonnettes de battage de pieux et palplanches. pilonneuses de dérochage et plus généralement à celles dont l'action résulte de l'ef- fet de choc d'une masse frappante animée d'un mouvement alternatif commandé par entraînement à distance,
Le rendement de telles machines dépend essentiellement, à égalité de masse frappante, de la vi- tesse dont est animée cette masse à l'instant où ze pro- duit son impact sur la surface choquée,
La présente invention a précisément pour objet un dispositif d'animation qui:
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le 0 Permet à la masse frappante d'atteindre librement la vitesse maximum quelle est susceptible d'ne- quérir, soit en fin de chute libre, soit en fin de chute accélérée par uns poussés auxiliaire si elle y est issu jettie,
2 - Assure le relevage de la masse frappante d'une manière progressive et tant A coups en lui appliquant une force élastique tendant a équilibrât exactement les effort$ résistants s'opposant à son mouvement ascendant.
Conjointement. assurai quelle au Soit la Cadence de frappe la mise en action progressive des efforts appliqués à cha- cun des organes en mouvement, et ainsi supprima les ébran- lamento et surcharges du mécanisme qui se produisent sur les machines usuelles dès qu'elles approchent de leur vie tente critique.
Pour atteindre aux résultats ci-dessus 'non. cés, la dispositif d'animation, objet de l'invention, est essentiellement caractérise par l'emploiecomme 'lament principal de transmission, d'un différentiel dont l'Action est combinée de telle façon que les organes d'entraînement de la masse frappante sont commandés non directement et impérativement par le moteur, mais par effets de la réac- tion d'un système élastique réglable dont l'intervention est graduelle, proportionnée aux efforts résistants et sert également de limiteur de charge,
Il a été en outre prévu des dispositifs de sécurité protégeant le mécanisme contre les à-coups ré- sultant d'un éventuel blocage de la masse frappante en limitant à une valeur acceptable prédéterminée les efforts appliqua à ce mécanisme.
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La description suivante permettra d'exposer avec clarté les avantages fondamentaux qu'offre l'inven-
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tion par rapport à léert antérieur connu et de montrer a titre d'exemple non limitatif une forme de mise en oeuvre sur une mgahinu de forage du sol par percussion# pour la manoeuvre d'un trépan
On se référera au dessin annexe sur lequel.
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La figur4 1 en% le tohdm4 d'un dispositif connu, usuellement employé pour la aneeuvre des trdpàno de forage du sel.
La figure 2 est le schéma en perspective
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de la diapoaition,dant l'exemple considéré, des divers organes constituant le dispositif d'aniMation.
La figure 3 est le schéma en perspective du dispositif d'animation représente" figure 2, mais douipé d'un doubla système élastique
La figure 4 est la vue en coupe longitudinale
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d'un élément du système ilasticu4 comportant un ressort . de traction à butée pneumatique et ses aoyena de risltito La figure S est la vue en coupe longitudinale
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d'un appareil identique au prec$d*nt ( figure 4) dans son principe de construction, nais utilisant un ressort de compression.
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On se rlilporttlr4 d'abord à la figure 1 oâ le ctblt 1,â l'extr6sit< duquel est suspendu le tr4ptn 21, passe S'ar la poulie de suspension 1 montî 1 poète fixe sur le 1S!t " de la allch1nit et aboutit au treuil z qui aéra corsiclâtré cotsne un peint fixe puisqu'il n'eat Un08.,- vrf que par intemittence *a fur et 1 **su" de l'avance.
.ont du trtm fore ou pour ramener le trépan au jour. Entre
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le ifaùii et it p*Uii de suensiah $t U câble passe tur unt poutie de eanvoi 6j puis bue Un pôuii4 de manoeu- vra 7 it0hilO il bout d'Un batagoist 1 dont Vautre extr6m mit# ett articulée autour de 1&4xo 0 de ia poulie et qui .u3msma 44t fixé au bâti odndrgl O da U tA4ohiheê Le balangttr 8 ont Ahigd dit4h rAOUV4Moh* ai lernatit vertical par une biellt Il cetteulte sur tihe %AU niViUi M amiratnde an rotation 40fttîmuel 41 pAr $0 lhetoût 9.
totoque tout i(a8tia)1 de la bitlle 11 lé balancitf 8 #<abaioi i la OUIL4 de manoeuvra ? 7 prenant appui sur lo câble, touiéve le trépan* Quand le balancier 8 remonta , le trépan redescend avec une vitesse qui dépend directement de la vitesse do ro- tation de la manivelle 11.
Dans l'exemple exposé, la vitesse de montée du trépan est la même que sa vitesse de descente.
A la reprise du tympan, celui-ci, sollicité
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par son poids et la force d<inertie résultant de l'accé- aération qu. lut est imposée oppose au mouvement Une 6aistance telle qu'il est difficile d'atteindre a vesae optimum de descente du trépan, correspondant a la chute
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libre sans qu'apparaissent des ébranlements et à-coups inadmissibles pour la bonne conservation de la machine.
On est donc conduit à revenir en deçà de cette vitesse optimum avec pour conséquence la mise en suspension du trépan dont l'impact s'effectue en sous vitesse avec une considérable réduction d'efficacité, du
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ncmbrc de coups frappes dans l'unité de temps et donc du rendement général.
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De plut* en et$ de coincement du trépan* tous
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l'effet de laotien directe du mie4ni 4 moteur des effort* violente sont appliqua a l'attache du câble au trépan au câble lui-mlmo ainsi qu'aux balancier et manivelle De nombreuses ruptures et *varie* de machines sont duel à un tel incident.
On verra plus loin dans notre exposé qu'un
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dispositif d'animation réalisé contora6lent a l'invention supprima totalement de tolu effets@
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénient* précités
Ce résultat est atteint par le dispositif d'animation objet de l'invention dont la disposition des
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divers organas, pour l'exemple considéré, est représenté par les figures 2 tt 3 où an retrouvent le câble da na..
noeuvre 1, le trépan 2, la poulie de suspension 3 et le treuil 5 précédemment cités figure le Sur les figures ! tt 1 t été rarent, tn vue xt<5ri ur | un différentiel Il dent la constitution interne bien connue nta pas t rerrantrs On considérera , pour la clarté de l'exocet
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que le différentiel epioy6 est de rapport 1/1 et que et cage porte-satellites est entraînée a vitetee constante par un système moteur usuel M, les planétaires étant calés
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respectivement sur les arbres 14 et 15.
Cependant, il est précise que pour satisfaire certaines applications de l'invention, le rapport du différentiel pourra être quel- conque et que l'organe entraîna directement par le moteur pourra Être un arbre de planétaire.
Les manivelles de manoeuvre de la masse frap- pante et du dispositif élastique de réaction pourront être
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... '
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entraînées respectivement toit par un arbre de planétaire, toit par la cage porte-satellites.
D'une partsl'arbre de planétaire 14 porte la manivelle 16 de manoeuvre du trépan dont le maneton 18 porte la poulie 20 qui opère sur le câble 1 prenant appui our les poulies de renvoi 22 et 23,
D'autre part! l'arbre de planétaire 15 porte la manivelle 17 de manoeuvre du dispositif élastique dont le maneton 19 porte la poulie 21 qui opère sur le câ- ble 24 dont un bout est amarra à un point fixe 29 et l'au- tre bout fixé à l'une des extrémités d'un ressort de traction 26 dont l'autre est assujettie de manière réglable au bâti B de la machine.
Le fonctionnement normal du dispositif géné- ral d'animation est le suivant!
Sous l'action de la cage des satellites tournant & vitesse constante V: a) les deux arbres 14, 15 sont sollicités pour tourner dans le mime sans que celle-ci: b) si@ @ chacune des manivelles 16 ot 17 sont appliquas des couples résistant égaux est de mime sens, les arbres 14 et 15 tourneront $ la vitesse V dans le mime sens; c) si on immobilise l'un des arbres, l'autre tournera à la vitesse 2V; d) si l'un des couples résistants croit plus vite que l'autre, l'arbre correspondant ralentira en ten- dant vers la vitesse zéro et dans le même temps l'autre arbre accélérera en tendant vers la vitesse 2V.
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Par leur rotation
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a) l'arbre 146 la manivelle 16, le maneton 18 et la poulie 20 animent le trépan 2 d'un mouvement altère natif vertical par le moyen du câble 1 prenant appui sur les poulies 22 et 23.
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b) l'arbre 1S, la manivelle 17, le maneton 19 et la poulie 21 tendent et détendent le ressort 21 par lu moyon du egbla z prenant appui sur la poulie 2b eut le point fixe 29.
La tension du ressort 26 étant telle que le
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couple résistant opposé <1 la manivelle 17, avant l'instant du passage de son point mort haut, soit supérieur au couple
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appliqué â la manivelle 16, de telle sorte ouc la ..nivelle 17 ralentisse et s'arrête alors que la manivelle 16 ac- célère et franchit son point mort haut,
A cet instant, le couple appliqua à la ni-
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volle- 16 qui était résistant, devient moteur et tend 4 accélérer son mouvement de rotation, La manivelle 17 qui était arrêtée par son couple résistant est a ce ftne 1na. tant, sollicité par celui-ci en relation Inverse*!}* ce fait, pr l'action interne dos Satellites du 4itt(rtnti.l, la rotation de l'arbre 14 t do la manivelle 1i est on* cor# tcodlîr$*.
L4 couple acteur principal, le Couple Appliqué sur la manivelle 17 linsi que celui appliqué 1 la nanivella 16 ne conjuguent peur tecilti-tr la rotation de celle--et et libérer le cible 19 donc le trépan 2 dont la vitesse de chute, Il$* a celle de d!roul<*eftt du cible 1 devient indépendante de la vitesse V du système 8011UI' C:
CM4n4.lrst lfe-rii#ttbl*f
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Oh vient de voir quel tg arabe nomdlet a chaque toue ¯omp1.t Se la manivelle le la m.tve1l. 17 et ddpgto al*erh6tivemehl entre ion point mort bas et le Voisinage de son peint mort h4u*e saut thoidantt Afin que, en marche normal., la feahiveliâ 17 s* arrête dans une sont bien définie avant on point mort haut il a été prévu de ocestitute 1 syatlme 'la.- tique par la ocobihaison de deux ,1fM8ntl. t4bonofto ou autres, dont 1tUb n'intervient quèapebe une couple ddw termin4e de l'autre de façon que la r4.t.tahQ. du a± tll e augmente tout à coup à l'instant qui correspond à la position choisie pour 1'arrêt de cette manivelle 17.
On décrira plus loin, avec les figures 4 et S, le mode d'exécution profère d'un tel système.
Lorsqu'un incident, tel que coincement du trépan par exemple, immobilise la manivelle 16, la mani- velle 17 continue à tourner en franchissant à chaque tour
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Ion point mort haut eo qui a 8$mj4ement pou> 4ffat de tendre êt de laiteer et détendra périodiquement } r*Mort le et par l'action interne des satellite$ sur ltA"1 140 la manivelle le et le câble 1 d'actionner otluïooi entre son complot relâchement et une position de tension ton* dant a évoquer la romôntêt du trépan té
Le choix préalable de la force du ressort 16 et du réglage de la tension maximum susceptible de lui être appliquée par une rotation totale de la manivelle 17 conditionner* la limite de l'effort de relevage applique au trépan 7 par le câble 1.
Le dispositif agit en ce cas
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comme liaiteur de charge et la rotation de la %&nivelle 17 1--ar tours complets est 10 signe bien visible d'un incident grâce auquel le conducteur de la machine pourra
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aussitôt arrêter celle-ci et procéder aux manoeuvres
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utiles A cet .flet.
on peut réaliser une zoemende automatique de sécurité on tentant sur l'arbre 15 une e<jae 2? disposée pour agir sur un* emmande d'Arrêt 4* la sa* chine au ne.mont où la manivelle 15,dépassant sa liait* haute do marche normal*! va franchir son point mort haut)
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Le dispositif rapr6sant dans la figure 3 ne différe du rrd,6d.nt qut par la substitution au reo,nrt unique 26 d'un dquîpaco de deux '14.nt. ildatiques looio fixas d'une manière réglable au bt3 de la machine et d'autre part aux extrémités du câble 2 , loquet est passa sur les poulies 25# 21 et 28.
Le fonctionnement est le même que dans le cas précèdent mais la course de chacun des ressorts ou autres organes élastiques se trouve réduite de moitié ce qui facilite leur fabrication et leur bonne tenu lorsqu'il est besoin de leur conférer une force élevée jointe A une course assez grande,
Bien entendu au lieu d'employer des ressorts on pourra utiliser des appareils entièrement pneumatiques,
Les figures 4 et 5 montrent des appareils mixtes dans lesquels actionsde ressort et de buté* pneu- matique sont combinées de façon a permettre de Modifier,
pendant le fonctionnement de la machine les conditions
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d'asservissement de la manivelle 17 en opposant au ddpla- cement maximal du ressort une force élastique réglable rapidement et à tout moment.
Pans la figure 4, l'appareil 30a comprend un corps de cylindre 45 dans lequel peut se déplacer un piston
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33,dont la tige creuse 31 est traversée par le câble 24 qui va s'attacher au ressort 38 dont l'autre extraite est fixées de manière réglable, au fond du cylindre en 39, Le câble porte une pièce 40 dont la diamètre est supérieur à l'alésage de la tige 31 et qui, lorsque la traction sur le ressort 38 est suffisante, vient prendre appui sur le piston 33.
La chambre 41 du cylindre peut communiquer d'une part avec une source d'air comprimé et d'autre part avec l'atmosphère par des tubulures d'entrée et de sortis 34 et 35 munies de vannes commandées à la main ou par un système automatique de sécurité ; par exemple de décompres- @ $ion commandée par intervention de la came 27.
La course du piston dont la tige 31 traverse le presse-étoupe 46, est limitée par la butée d'extrémité 32,
Supposons la chambre 41 remplie d'air com- primé à pression convenable par une source extérieure quelconque et le câble 24 détendu. Le piston 33 est alors à bout de course à droite et le ressort de traction 38 lui-même détendu.Lorsque le câble 24 est tire, il subit d'abord la résistance du ressort 38 qui se tend, puis, la pièce 40 arrivant contre le piston, celle de celui-ci qui s'ajoute à celle du ressort. 'Ces dispositions permet tant d'obtenir l'arrêt de la manivelle 17 en un point bien déterminé de sa rotation.
L'appareil de la figure 5 ne diffère du pré- codent qu'en ce que le ressort 42 utilisé est un ressort de compression pris entre le piston 33 et une plaque 43 où se trouve attachée l'extrémité du câble 24, Sur la pla- que 43 est fixé un tube de garda 44 dont la longueur est
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au moins égale à celle du ressort 4é lorsque celui-ci est en position de compression totale, Le piston devra en principe rester immobile, pendant le fonctionnement normal,pour arrêter le manivelle 17 avant son point mort haut,
La pression dane la chambre 41 doit donc tiré telle qu'elle Equilibre la traction maximale exercéc nor- maloment sur le ressort par le câble.
Si la traction du câble devient aocidontellement trop forte, le tube de garde 44 vient, après fléchissement limite du ressort 42, appuyer sur le piston 33 qui est déplacé et la manivelle 17 peut passer son point mort haut comme expliqua précédemment.