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" Dispositif de suppression du bruit pour des outils pneumati-
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ques à percussion"". z... ¯ ¯ . ¯
La présente invention est relative à un dispositif de percussion du bruit pour des outils et machines pneumatiques à percussion, tels que des perforatrices de roche, des marteaux pneumatiques, etc.
Le dispositif de suppression du bruit suivant l'invention pour des outils pneumatiques du type à percussion comportant chacun un cylindre à air, un piston dans celui-ci, une lumière d'admission d'air et au moins une lumière d'échappement d'air,
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est caractérisé par une paire d'éléments annulaires espaces sur ledit cylindre avec ladite lumière d'échappment d'air entre eux, un manchon tubulaire élastique dilatable entourant de façon éti- rable lesdits éléments annulaires avec un rapport d'ajustage étroit et étant pratiquement hors de contact avec le cylindre afin de former une enceinte destinée à recevoir de l'air de ladite lumière d'échappement d'air, et pour définir un intervalle entre ledit manchon et au moins l'un desdits éléments annulaires afin de laisser échapper l'air en tant que courant pulsé,
et des moyens pour maintenir ledit manchon en place.
Des outils ou machines pneumatiques du type à percussion sont bien connus et sont largement utilises dans l'industrie.
Des coups à haute fréquence sont fournis par un marteau, qui est un piston libre travaillant à l'intérieur du. cylindre de l'outil qu de la machine. L'air comprimé qui actionne le piston est en- voyé alternativement sur les faces frontale et arrière du piston*
L'air est .évacué, alors qu'il se trouve toujours à une pression nettement supérieure à la pression atmosphérique, à la fin de chaque course du piston, grâce au fait que la face du piston franchit une lumière d'échappement dans le côté du cylindre
Cet air comprimé est libéré d'une façon explosive. La majeure partie du son émis par les outils pneumatiques à percussion est le résultat de la libération explosive de l'air comprimé et de la percussion du piston contre l'acier de l'outil.
Les outils actionnés pneumatiquement, du type à percus- sion, bien qu'ils soient très satisfaisants et efficaces dans la mesure où leur fonctionnement est envisagé, offrent le désavantage que le niveau de bruit de l'air libéré est suffisamment élevé pour que ce bruit soit gênant, tout au moins pour ceux qui y sont exposés pendant des périodes de temps prolongées. De même, le bruit empêche la conversation dans le voisinage de l'outil.
Un autre désavantage est que le brouillard ou les vapeurs formées
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par les gaz d'échappement au voisinage de l'outil constituent un ennui et peuvent être un danger*
Il a été découvert que le niveau de bruit de l'air libéré et le bruit de marteau des outils ou machines du type à percussion peuvent être réduits dans une mesure telle qu'une conversation puisse être tenue au voisinage de l'outil et que le brouillard ou les vapeurs créées par l'air s'échappant sont éliminés sans gêner en aucune façon le fonctionnement normal et efficace de l'outil, en enfermant la section de cylindre et l'orifice d'échappement dans un silencieux fait d'une matière élastique, dilatable et absorbant les sons.
Le dispositif de suppression de bruit suivant l'invention est efficace pour abaisser le niveau de l'intensité sonore des outils actionnés pneumatiquement, du type à percussion. Le dispo- sitif recueille l'air d'échappement libéré de façon explosive dans une enceinte dilatable et la libère en tant que courant puisé* De même, en enfermant la partie de l'outil qui contient le piston et l'acier de l'outil et la partie où est située la lumière d'.échap- pement, le dispositif atténue le bruit produit par la percussion du piston et de l'acier de l'outil.
Le dispositif de suppression de bruit suivant l'invention sera décrit ci-après tel qu'appliqué à une perforatrice du type à percussion pour les rochers , utilisée pour percer des trous de mines dans la roche. Il doit toutefois être entendu que ce dispositif peut être utilisé avec d'autres types d'outils à actionnement pneu- matique à percussion, dont le bruit de fonctionnement est un pro- bléme.
D'autres détails et particularités de l'invention ressor- tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective d'un assemblage de perforatrice, à roche représenté.. en traits mixtes, avec une vue
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en coupe du dispositif de suppression de bruit mis en place et enfermant la section de cylindre et les lumières d'échappement*
La figure .2 est une vue en élévation latérale de la partie de cylindre de l'assemblage de perforatrice présentant les lumiè- res d'échappement d'air et les colliers espacés.
La figure 3 est :une vue en élévation latérale du manchon d,u dispositif de suppression de bruit, représentant un procédé pour maintenir ce manchon en place.
La figure 4 est une vue en bout d'un collier arrière modifie*
La figure 5. est une vue en élévation partielle d'un man- chan. à conduit .
La figure 6 est un graphique illustrant les effets sonores de la perforatrice à roche classique sans le dispositif de suppres- sion de bruit , avec le dispositif de suppression de bruit sur les lumières d'échappement uniquement et avec le dispositif de suppres- sion de bruit sur la partie de cylindre de la perforatrice et sur les lumières d'échappement.
Les indices de réf érences identiques concernent des pièces analogues au cours de la description.
L'assemblage de perforatric@ repr,ésenté à la figure 1 est d'un type à actionnement pneumatique à percussion classique, destiné à percer des trous de mine au cours d'une exploitation minière* Il comprend un assemblage de support ajustable 10, un cylindre pneumatique 11 avec une lumière d'admission d'air 12, au moins une lumière d'échappement d'air 14., un piston à mouvement alternatif actionné pneumatiquement, non représenté, dans le cylindre et un assemblage de tige de perforation 15 actionné. par le piston.
De l'eau est fournie à l'assemblage par l'intermédiaire d'une ad- mission 16. La partie de l'assemblage avec laquelle le dispositif de suppression dp bruit suivant l'invention est associé est le cylindre 11 et la lumière d'échappement 14, représentés en détail
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et à plus grande échelle à la figure 2.
Une paire de colliers, de brides ou d'éléments annulaires analogues 20,21 est placée de façon espacée sur le cylindre, de préférence à l'endroit de ses extrémités ou au voisinage de celles- ci, avec la lumière d'échappement 14 entreux. Le collier .20 est situé à l'extrémité arrière du cylindre au voisinage de celle-ci et sera dénommé ci-après le collier arrière. Le collier 21 est le plus proche du mandrin qui maintient l'assemblage de tiges percées et sera dénommé le collier avant. Si nécessaire, les parties du cylindre sur lesquelles les colliers sont montés peuvent être fa- çonnées à une forme circulaire suivant des processus connus pour former des éléments annulaires. mai.s normalement les colliers sont moules de façon 1 s'adapter sur le cylindre.
Si la forme de l'outil le permet, les colliers peuvent être éliminés*
La figure 3 représente un manchon circulaire 22 en matiè- re dilatable qui est prolongé sur les colliers 20, 21 et qui est maintenu en pla@e par un bossage 18 qui pénètre par une fente 17 dans le manchon 22. La poignée d'actionnement 13 qui est introduite à travers le bocage 18 au-dessus du manchon 22 sert à maintenir le manchon en place.
Les colliers 20 et 21 doivent avoir une circonférence externe égale à la circonférence interne du manchon.22 afin d'as- surer un ajustage étroit à friction entre les pièces. Les surfaces extérieures des colliers et la surface interne du manchon sont de préférence circulaires et peuvent avoir une forme elliptique ou une autre forme utile, pour autant que l'on obtienne un ajustage étroit.
Le manchon 22 enferme la lumière d'échappement 14. L'air s'échappant établit une pression dans le manchon, dans l'espace ou enceinte confinée entre les colliers et il est libéré par la dila- tation du manchon, qui crée un faible intervalle entre le manchon et les colliers d'extrémité.
Le manchon libère l'air d'échappement
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relativement lentement et doucement à partir de l'enceinte, par opposition avec la libération explosive de l'air d'échappement par la lumière d'échappement à partir du cylindre à air- Il sera évident d'âpres la description ci-avant que le manchon 22 enserre de façon étirable les colliers ou autres éléments annulaires, cI est- à-dire que le manchon-22 qui possède un ajustage étroit avec les colliers 20 et 21 est capable d'être écarté par étirage desdits colliers pour former un intervalle vis à vis d'eux.
Le manchon 22 peut être conçu de façon à libérer l'air d'échappement dans des conditions que sont adaptées à la perfora- trice ou à l'outil particulier sur lequel il est monté. L'air d'.é- chappement peut être libéré de'l'enceinte simplement en dilatant le manchon sous pression, ce qui crée un petit intervalle entre le manchon et les colliers. L'air d'échappement peut être libéré à une extrémité uniquement en donnant une plus grande tension entre le manchon le collier à l'extrémité ou l'on ne désire pas d'échap- pement.
Les efforts dans le manchon peuvent être réduits au mini.. mum en laissant des fentes, indiquées par les références 30 et 30a à la figure 4, dans ce manchon et à travers lesquelles l'on envisage de laisser l'air d'échappement s'échapper* Il a été découvert qu'il y aura peu de perte des qualités de suppression de bruit du silen- cieux si l'on situe ces fentes sur le côté du cylindre opposé aux lumières d'échappement. A titre de variante, les contraintes dans le manchon peuvent être réduites au minimum en fixant un court conduit , comme indique par la référence 31 à la figure 5, à l'ex- trémité du manchon où l'on prévoit l'échappement, afin d'amener l'air s'échappant au-delà du collier d'extrémité sans étirer trop fortement le manchon*
Les colliers 20 et-21 peuvent être faits d'une matière appropriée quelconque.
Le manchon 22 peut être fait d'une matière le dilatable .élastique appropriée quelconque, tell que du caoutchouc naturel ou synthétique. Un agencement satisfaisant pour le manchon
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est constitué par du caoutchouc naturel lié en deux couches jus- qu'à une épaisseur d'environ un quart de pouce. Dans l'outil re- présenté aux dessins, le manchon est maintenu en position par le bossage destine à une poignée qui traverse le manchon.
En l'ab- sence d'une telle saillie, le manchon peut être maintenu en place par des moyens utiles quelconques, tels qu'un goujon et une pièce d'espacement* L'extrémité avant du manchon, à l'endroit où il en- serre le collier avant, peut être renforcée par une petite bande de fil métallique ou de corde noyée entre les couches. est
La perforatrice à roche/actionnée par de l'air à haute pression, normalement de l'ordre d'environ 85 à 100 livres par pouce carré, ou plus.
Une pression d'air s'établit dans le manchon pendant le fonctionnement de la p@@ foratirce. Cette pression est libérée par une fuite d'air sous forme d'un courant pulsé entre le manchon et au moins l'un des colliers 20 et 21j et à travers ou / les encoches ou fentes 30, 30a/le conduit 31, si ces éléments sont prévus*
Le dispositif de suppression de bruit pour des perfo- ratrices décrit ci-avant est d'une efficacité surprenante. La sup- pression du bruit est réalisée en étouffant le bruit de l'échappe- ment et en atténuant le son produit par la percussion du piston et de l'acier de l'outil. L'air est libéré du manchon 22 sous forme d'un courant pulsé sans perte d'efficacité de la perforatrice sur la base de la pénétration en pied par minute de l'acier de la perforatrice dans la roche.
L'effet de la suppression du bruit par le dispositif suivant l'invention est représenté à la figure 6, dans laquellet
1. La ligne en pointillé représente le niveau du bruit lorsque l'on fait travailler la perforatrice sans aucun accessoire de suppression de bruit;
2. La ligne interrompue représente le niveau du bruit avec le dispositif de suppression du bruit sur les lumières d'éehap-
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pement uniquement;.
3. La ligne en traits pleins représente le niveau du bruit lorsque l'on fait travailler une perforatrice avec le dispo- sitif de suppression de bruit place à la fois sur les lumières d'échappement et le cylindre contenant le marteau du piston.
La perforatrice a été mise en action avec une vitesse de pénétration de 12 pouces par minute, avec de l'air à une pression de 80 à 83 livres par pouce carré et de l'eau fournie sous une pression de 45 livres par pouce carré. La consommation d'air était de 125 pieds cubes par minute. Les mesures de bruit ont été effec- tuées dans la zone d'audition de l'opérateur.
Dans chaque cas, le niveau sonore est indique en décibels pour une gamme de fréquence exprimée en cycles par seconde,(C.P.S..
Les gammes de fréquence utilisées, telles que 20 à 75 C.P.S., 75 à
150 C.P.S., peuvent être considérées comme des bandes d'ondes/ou d'octave. Le graphique est opéré suivant des bandes d'octaves recon- nues débutant à 29- 75 C.P.S. et se terminant à 4800-10.000 C.P.S.
Le graphique indique clairement une réduction pronocée des niveaux d'intensité sonore avec le dispositif de suppression de bruit suivant l'invention fixé au cylindre à air et enfermant la ou les lumières d'échappement d'air. En fait, le son le plus bruyant a été identifié comme celui de la perforatrice rencontrant la roche. Il était possible de tenir une conversation avec la per- foratrice en fonctionnement aucune difficulté n'a été rencontrée par formation de glace et le brouillard et les vapeurs autour de l'assemblage de perforatrice 'étaient largement réduits.
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"Noise suppression device for pneumatic tools
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percussion ques "". z ... ¯ ¯. ¯
The present invention relates to a noise percussion device for pneumatic percussion tools and machines, such as rock drills, pneumatic hammers, etc.
The noise suppression device according to the invention for impact-type pneumatic tools each comprising an air cylinder, a piston therein, an air intake port and at least one exhaust port. air,
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is characterized by a pair of annular members spaces on said cylinder with said air exhaust lumen therebetween, an expandable resilient tubular sleeve tightly surrounding said annular members with a close fit ratio and being substantially outside. contact with the cylinder to form an enclosure for receiving air from said air exhaust port, and to define a gap between said sleeve and at least one of said annular members to release the air. air as a pulsating current,
and means for holding said sleeve in place.
Percussion type pneumatic tools or machines are well known and are widely used in industry.
High frequency hits are provided by a hammer, which is a free piston working inside the. cylinder of the tool that of the machine. The compressed air which actuates the piston is sent alternately to the front and rear faces of the piston *
The air is evacuated, while it is still at a pressure considerably higher than atmospheric pressure, at the end of each stroke of the piston, thanks to the fact that the face of the piston passes through an exhaust port in the side. cylinder
This compressed air is released in an explosive manner. Most of the sound emitted by pneumatic impact tools is the result of the explosive release of compressed air and the impact of the piston against the steel of the tool.
Pneumatically actuated tools of the percussion type, although they are very satisfactory and efficient as far as their operation is envisaged, have the disadvantage that the noise level of the air released is sufficiently high for this noise to occur. be bothersome, at least for those exposed to it for extended periods of time. Likewise, noise prevents conversation in the vicinity of the tool.
Another disadvantage is that the mist or vapors formed
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exhaust gases in the vicinity of the tool are a nuisance and can be a danger *
It has been found that the noise level of the released air and the hammer noise of impact type tools or machines can be reduced to such an extent that a conversation can be held in the vicinity of the tool and that the mist or vapors created by the escaping air are removed without in any way interfering with the normal and efficient operation of the tool, by enclosing the cylinder section and the exhaust port in a silencer made of a material elastic, expandable and sound absorbing.
The noise suppression device according to the invention is effective in lowering the level of the sound intensity of pneumatically operated tools of the percussion type. The device collects the explosively released exhaust air in an expandable enclosure and releases it as pulsed current. * Similarly, by enclosing the part of the tool which contains the piston and the steel of the tool and the part where the exhaust port is located, the device attenuates the noise produced by the percussion of the piston and the steel of the tool.
The noise suppression device according to the invention will be described below as applied to a percussion type rock drill, used for drilling blastholes in rock. It should be understood, however, that this device can be used with other types of pneumatically actuated impact tools, the operating noise of which is a problem.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a perspective view of a rock hole punch assembly shown in phantom, with a view
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sectional view of the noise suppression device in place and enclosing the cylinder section and exhaust ports *
Fig. 2 is a side elevational view of the cylinder portion of the punch assembly showing the air exhaust lights and spaced collars.
Figure 3 is: a side elevational view of the sleeve of a noise suppressor, showing a method of holding that sleeve in place.
Figure 4 is an end view of a modified rear collar *
Figure 5 is a partial elevational view of a sleeve. drove .
Figure 6 is a graph illustrating the sound effects of the conventional rock drill without the noise suppressor, with the noise suppressor on the exhaust lights only, and with the noise suppressor on the cylinder part of the hole punch and on the exhaust lights.
The identical reference indices relate to similar parts during the description.
The puncher assembly @ repr, shown in Figure 1 is of a conventional percussion pneumatic actuation type, intended for drilling blastholes during mining * It includes an adjustable support assembly 10, a pneumatic cylinder 11 with an air intake port 12, at least one air exhaust port 14., a pneumatically actuated reciprocating piston, not shown, in the cylinder, and an actuated piercing rod assembly 15 . by the piston.
Water is supplied to the assembly via an inlet 16. The part of the assembly with which the noise suppression device according to the invention is associated is the cylinder 11 and the light dp. 'exhaust 14, shown in detail
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and on a larger scale in Figure 2.
A pair of collars, flanges, or the like ring members 20, 21 is spaced apart on the cylinder, preferably at or near its ends, with the exhaust port 14 in between. . The collar .20 is located at the rear end of the cylinder in the vicinity thereof and will be referred to hereinafter as the rear collar. Collar 21 is closest to the mandrel which holds the drilled rod assembly and will be referred to as the front collar. If necessary, the parts of the cylinder on which the collars are mounted can be formed into a circular shape according to known processes to form annular members. Normally, the collars are molded to fit on the cylinder.
If the shape of the tool allows it, the collars can be eliminated *
FIG. 3 shows a circular sleeve 22 of expandable material which is extended over the collars 20, 21 and which is held in place by a boss 18 which penetrates through a slot 17 in the sleeve 22. The operating handle 13 which is introduced through the bocage 18 above the sleeve 22 serves to hold the sleeve in place.
Collars 20 and 21 should have an outer circumference equal to the inner circumference of the sleeve. 22 in order to provide a tight frictional fit between the parts. The outer surfaces of the collars and the inner surface of the sleeve are preferably circular and may have an elliptical or other useful shape, provided a close fit is achieved.
The sleeve 22 encloses the exhaust port 14. The escaping air builds pressure in the sleeve, in the space or enclosure confined between the collars, and is released by the expansion of the sleeve, which creates a low pressure. gap between sleeve and end collars.
Sleeve releases exhaust air
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relatively slowly and smoothly from the enclosure, as opposed to the explosive release of the exhaust air by the exhaust port from the air cylinder- It will be evident from the above description that the sleeve 22 elastically encloses collars or other annular members, i.e., the sleeve-22 which has a close fit with collars 20 and 21 is capable of being stretched apart from said collars to form a screw gap towards them.
Sleeve 22 may be designed to release exhaust air under conditions that are suited to the particular drill or tool to which it is mounted. The exhaust air can be released from the enclosure simply by expanding the sleeve under pressure, which creates a small gap between the sleeve and the collars. Exhaust air can be released at one end only by giving more tension between the sleeve and the collar at the end where no exhaust is desired.
The forces in the sleeve can be reduced to a minimum by leaving slots, indicated by the references 30 and 30a in FIG. 4, in this sleeve and through which it is envisaged to let the exhaust air s 'escape * It has been found that there will be little loss of the noise canceling qualities of the silencer if these slots are located on the side of the cylinder opposite the exhaust ports. Alternatively, the stresses in the sleeve can be minimized by attaching a short duct, as indicated by reference 31 in FIG. 5, at the end of the sleeve where the exhaust is provided, in order to to bring the escaping air past the end collar without stretching the sleeve too strongly *
Collars 20 and 21 can be made of any suitable material.
Sleeve 22 may be made of any suitable elastic expandable material such as natural or synthetic rubber. A satisfactory arrangement for the sleeve
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is made of natural rubber bonded in two layers to a thickness of about a quarter of an inch. In the tool shown in the drawings, the sleeve is held in position by the boss for a handle which passes through the sleeve.
In the absence of such a protrusion, the sleeve may be held in place by any useful means, such as a stud and a spacer. The front end of the sleeve, where it is grips the front collar, can be reinforced with a small strip of wire or rope embedded between the layers. is
The high pressure air powered rock / drill, normally in the range of about 85 to 100 pounds per square inch, or more.
Air pressure builds up in the sleeve during operation of the pump. This pressure is released by an air leak in the form of a pulsed current between the sleeve and at least one of the collars 20 and 21j and through or / the notches or slots 30, 30a / the duct 31, if these elements are planned *
The noise suppression device for perforators described above is surprisingly efficient. Noise suppression is achieved by muffling the noise of the exhaust and reducing the sound produced by the percussion of the piston and the tool steel. Air is released from sleeve 22 as a pulsating current with no loss of perforator efficiency based on the penetration in feet per minute of the steel from the perforator into rock.
The effect of the noise suppression by the device according to the invention is shown in Figure 6, in which
1. The dotted line represents the noise level when operating the hole punch without any noise canceling accessories;
2. The broken line represents the noise level with the noise canceling device on the exhaust lights.
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payment only ;.
3. The solid line represents the noise level when operating a hole punch with the noise suppressor placed on both the exhaust ports and the cylinder containing the piston hammer.
The puncher was set in motion at a penetration rate of 12 inches per minute, with air at a pressure of 80 to 83 pounds per square inch and water supplied at a pressure of 45 pounds per square inch. Air consumption was 125 cubic feet per minute. Noise measurements were taken in the operator's hearing area.
In each case, the sound level is indicated in decibels for a frequency range expressed in cycles per second, (C.P.S ..
The frequency ranges used, such as 20 to 75 C.P.S., 75 to
150 C.P.S., can be considered as wave / or octave bands. The graph is operated according to recognized octave bands beginning at 29-75 C.P.S. and ending at 4800-10,000 C.P.S.
The graph clearly indicates a pronounced reduction in sound intensity levels with the noise suppressor according to the invention attached to the air cylinder and enclosing the air exhaust port (s). In fact, the loudest sound was identified as that of the hole punch hitting the rock. It was possible to have a conversation with the perforator in operation, no difficulty was encountered with ice formation and fog and vapors around the perforator assembly were greatly reduced.