CA1061679A

CA1061679A - Appareil a percussions hydraulique

Info

Publication number: CA1061679A
Application number: CA286,417A
Authority: CA
Inventors: Roger Montabert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1979-09-04
Also published as: BR7704877A; FR2369908A1; AU3041177A; AU518323B2; FR2369908B1; FI772239A7; JPS5646958B2; SE424521B; FI61821B; IT1081646B; NO142286C; BE857255A; CH615856A5; ZA774539B; NO772472L; DE2737427C3; AT368428B; FI61821C; ES461657A1; US4165788A

Abstract

Appareil à percussion hydraulique, du type de ceux dans lequels le choc sur l'outil est provoqué par une masse frappante mobile, constituant piston et se déplaçant dans un cylindre qui, comportant des lumières reliées par des canaux, sert en outre au coulissement d'un distributeur mettant la chambre située au-dessus du piston en communication alternative avec un circuit haute pression, pour assurer une descente rapide du piston, et avec un circuit basse pression, pour permettre la course de retour de ce piston. Ce piston présente, dans sa partie supérieure, un alésage dont le fond constitue une chambre à vide, dans lequel est monté coulissant un piston plongeur dont la partie extérieure présente une collerette et possède un prolongement extérieur introduit dans un alésage du corps de l'appareil débouchant dans le circuit haute pression. Le distributeur, présentant un seul diamètre extérieur de coulissement, comporte une partie annulaire centrale forée de trous sur sa périphérie, traversée par le piston plongeur précité et situé au-dessous de la collerette de ce piston plongeur.

Description

1 0~ 1~ 7~

La présente invention a pour objet un sppsreil à
percussions hydraulique, fonctionnant avec un fluide li~uide sous pression et chargé de fournir une succession de percussions sur un outil, du t~pe de ceux dans lesquels le choc sur l'outil est provoqué par une masse frappante mobile constituant piston et se déplaçant dans un cylindre qui, comportant des lumières reli~es par des canaux, sert en outre au c~ulissement d'un dlstributeur mettant la chambre située au-dessus du piston en communication alternative avec un circuit haute-pression, pour assurer une descente rapide du piston, et avec un circuit basse pression, pour permettre la course de retour de ce piston.
L'invention concerne plus particulièrement l'agencement des pièces, piston et distributeur, montées coulissantes à
l'intérieur du cylindre.
Dans un appareil connu de ce type, décrit par le brevet français 1.431.835, la pièce tubulaire à fonction de distributeur, mont~e coulissante au-dessus du piston et anim~e d'un mouv~ment rectiligne alternstif dont la cadence determine celle de l'appareil, exige pour son fnnctionnement de présenter une collerette de plus grand diamètre ~ue le corps principal du distributeur. La collerette sert, à un moment donné du cycle, par effet de piston "différentiel", à commander la descente du distributeur. Dans cette forme de réalisation, la vitesse de descente du distributeur est limitée par freinage hydrodynamique, du fait que la chambre reliée à la basse pression doit se vider en un temps très court. La collerette, indispensable au fonctionnement, limite la vitesse de descente et produit de ce fa~:t une coupure non franche du flux servant à la course active du piston. De plusj la course de descente du distributeur est 30 nécessairement limitée par la présence de cette collerette. Par ailleurs, la présence d'une collerette nécessite, pour le cylindre et le distributeur, un usinage de grande précision, . . ~

lVtj1~'7~

avec deux parties coaxiales de diamètres distincts, ce qui présente une certaine difficulté technologique.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une nouvelle forme de réalisation dans laque~le le fait de l'avoir qu'un seul diamètre permet non seulement de simplifier l'usinage, mais autorise aussi un déplacement de grande ampleur du distributeur, éventuellement ; sur la totalité de l'espace laiss~ libre par la descente du piston, dont les avantages apparaitront plus loin, et rend en outre le distributeur insensible aux à-coups de pression, toutes les forces hydrauliques exercées sur le distributeur lui-même n'ayant aucune action sur sa course.
A cet effet, l'invention a pour objet un appareil à
percussions hydraulique.~du type indiqué en introduction, dans leguel le piston présente, dans sa partie supérieure, un alésage dont le fond constitue une chambre à vide, dans lequel est mont~ coulissant un piston plonge.ur dont la partie extérieure pré~ente une collerette et possède un prolongement extérieur introduit dans un alésage du corps de l'appareil débouchant dans le circuit haute pression, tandis ~ue le distributeur, présentant un seul diamètre extérieur de coulissement, comporte ; une partie annulaire centrale forée de trous sur sa périphérie, traversée par le piston plongeur précité et située au-dessous de la collerette de ce piston plongeur.
~ e mouvement vers le bas du distributeur dont la fonction est alors de mettre la chambre située au-dessus du piston en communication avec la haute, puis la basse pression, est ainsi obtenu non plus par la force hydraulique résultant d'un effet "différentiel", mais par la poussée exercée au moyen du piston plongeur, dont la collerette vient s'appuyer sur la partie annulaire centrale correspondante du distributeur. ~es trous forés à la périphérie de cette partie annulaire mettent en communication directe et permanente les deux c6tés du - distributeur. La collerette du distributeur devient donc inutile et un autre avantage important de l'invention, au-delà de la simplification de l'usinage, réside dans la possibilité d'assurer une coupure plus totale de l'arrivée du fluide sous haute pression, la course de descente du distributeur n'étant plus limitée par une collerette gui, même 8i elle est prévue sssez dista~te de sa butée, provoque un freinage hydrodynamique du distributeur.
10Par ailleurs, l'agencement selon la présente invention permet d'obtenir, sans adjonction d'aucun organe, une fonction supplémentaire très importante dans certaines applications, à
savoir l'arrêt instantané et automat~que du fonctionnement de l'appareil lorsque l'outil sur lequel la masse frappante porte ses coups vient à s'effacer, par exemple dans l'application au cassage de blocs de rochers. A cet effet, la hauteur du distributeur est simpleme~t prévue telle que, lors~ue l'outil vient ~ s'effacer, ledit distributeur, entra~né vers le bas par 18 collerette du piston plongeur, poursuit alors son mouvement ~0 de descente e~ même temps que le piston jusqu'à ce qu'il remette en communication la chambre située au-dessus du piston avec le circuit haute pression, en découvrant les lumières par les~uelles débouchent les canaux d'alimentation haute pressiDn. ~insi le circuit haute pression et le circuit basse pressior sont mis en communication directe à travers la chambre située au-dessus du piston, et la circulation du fluide n'engendre plus aucun mouvement, le piston et le distributeur rff~ant dans leur -position inférieure, ceci sans a~oir aucun organe ou canal suppl~mentaire, par uu simple choix judicieux de la hauteur du distributeur et des cotes de fonctionnement, c'est-à-dire essentiellement les positions des lumieres par lesauelles débouchent les canaux haute pression et basse pression.

~ '7~
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide da la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples ~on limitatifs, quelques formes d'exécution de cet appareil à percussio~ hydraulique :
Figures 1 à 9 sont des vues en coupe longitudinale d'une première forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, au cours des différentes phases de son cycle normal de fonctionnement;
~ igures 10 à 13 sont des vues en coupe longitudinale d'une variante de l'appareil selon l'invention, illustrant sa fonction supplémentaire d'arrêt instantané et automatique en cas d'effacement brusque de l'outil;
Figure 14 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention.
Sur la figure 1, 1 désigne le corps de l'appareil dans lequel est alésé un cylindre 2, à l'intérieur duquel sont montés coulissants un piston frappeur ~ et une pièce tubulaire 4 ~ fonction de distributeur. Du caté du pi~ton ~ opposé au distributeur 4 se trouve l'outil 5, représenté seulement partiellement.
Le c~lindre 2 est constitué de deux alésages de diamètres distincts mais voisins, le distributeu~ 4 étant monté
coulissant dans la partie de plus grand diamètre. Le piston 3 pr~sente également deux parties de diamètres distincts correspo~-dant aux deux diamètres des alésages constituant le cylindre 2;
la partie de plus grand diamètre du piston 3 comporte une gorge annulaire 6.
~ 'appareil comports une arrivée de fluide hydraulique sous haute pression 7, raliée à l'intérieur du cylindre 2 par des canaux 8 et 9. L'arrivée haute pression 7 est en ouvre reliée à un accumulateur 10 à~embrane 11. L'évacuation du fluide à basse pression s'effectue par des canaux 12 et 13 partant du cylindre 2, ces canaux se réunissant pour former un départ basse pression 14.
~ e piston ~ présente, dans sa partie de plus grand diamètre, un alésage foré suivant son axe, dans lequel est monté
coulissant un piston plongeur ~, le fond de cet alésa~e constituant une chambre à vide 16. ~a partie du piston plon~eur ~ situ~e hors de l'alésage présente une collerette ~ et possède un prolongement 18, introduit dans un alésage ~ du corps 1 ~ui débouche dans le circuit haute pression.
~10 ~ distributeur 4 comporte une partie annulaire centrale 20 traversée par le piston plongeur ~ et située au-dessous de la coller~tte ~ de ce dernier. Cette partie - annulaire est forée de trous 21 sur sa périphérie, gui mettent en communication directe et permanente les deux côtés du distributeur 4.
; De l'extrémité sup~rieure du cylindre 2 part au moins un canal 22 débouchant dan5 le meme c~lindre 2, par des lumières 9itu~es 9ensiblement ~ hauteur de la partie inférieure du distributeur 4. Entre la chambre ~ située au-dessus du piston 3 et le circuit haute pression est enfin placé un dispositif 24 constituant un moyen de déclenchement, qui sera précis~ plus loin.
Un cycle complet de l'appareil à partir de la position de repos, montr~e à la figure 1, se décompose comme suit :
~ e fluide hydraulique sous haute pression arrivant en 7 remplit l'accumulateur 10 dont la membrane 11 ~st repoussee vers le haut. ~a pression augmente ainsi dans les canaux haute pression 8 et 9 et dans la chambre annulaire 25, délimitée par la paroi d~ c~lindre 2 et le piston 3, dans laquelle débouche la canal ~. ~e fluide contenu dans la chambre ~ repousse vers le haut le piston 3 et le distributeur 4, dont la partie annulaire centrale 20 entraîne vers le haut le piston plongeur 0~1 ~'7 ~, par sa collerette ~. Le fluide contenu dans la chambre située dans la partie supérieure du cylindre 2 est évacué vers le départ basse pression 14 à travers le canal 12.
: Cette phase se poursuit jusqu'à ce que l'arête supérieure a du distributeur 4 croise le point le plus haut b de la lumière de départ du canal 12. Après ce croisement, correspondant à la position de la figure 2, le fluide contenu dans la chambre ~ est évacué par le canal 22, la gor3e annulaire 6 du piston ~ et le canal ~, jusqu'au départ basse pression 14.
~e mouvement ascendant se poursuit jusqu'à la position montrée à la figure 3, dans laquelle la face supérieure du distributeur 4 entre en contact avec une arête annulaire ~ du corps 1, située dans la partie supérieure du cylindre 2. A ce stade, l'appareil peut être considéré comme armé pour le d~clenchement du coup; la pressîon règnant alors sera dite "pression minimale d'armement". Cependant lë déclenchement du coup n'e~t pa9 immédiat et la pression continue de monter dans le circuit haute pression, l'accumulateur 10 se chargesnt.
~e déclenchament effectif du coup sera provoqué par une augmentation de pression dans la chambre ~, telle que la résultante des forces appliquées au piston ~ change de sens.
Cette augmentation de pression peut être obtenue par différents moyensdedsclenchement représentés symboli~uement en 24~ tels ~ue- :
- une alimentation permanente calibrée en M uide haute pression, maintenant dans la chambre ~ une pression intermédiaire . entre la haute pression et la basse pression, et dont la valeur s'élève avec le rétrécissement de la fuite entre la face supérieure du distributeur 4 et l'arête ~ du corps 1.
- une fuite résultant de jeu~ augmentés entre la partie 18 et la paroi de l'alésage ~, ce moyen ayant l'avantage de ne nécessiter l'adjonction d'aucun élément.
- une soupape tarée à une pression supérieure à la pression minimale d'armement.
- un clapet commandé par une action extérieure quelconque.
Par construction, le changement de sens de la résultante des forces n'intéresse dans un premier temps que le piston ~. Le $1uide hydraulique arrivant par le canal 8, débouchant dans le c~lindre 2 au-dessous du distributeur 4, provoque un mouvement accéléré du pi~ton 3 vers le bss, comme le montre la figure 4, l'accumulateur 10 fournissant le débit de fluide SOUB haute pression nécessaire à ce déplaceme~t rapide.
; Le distributeur 4 reste maintenu en contact avec l'arête ~ du corps 1, la résultante des forces hydrauliques s'exercant sur ses différentes faces étant dirigée vers le haut et de valeur supérieure à la somme des ~orces tendant à faire descendre le distributeur 4 : pouss~e du fluide sous haute pression s'exerçant sur la collerette ~ et sur le prolongement 18 du ~ piston plongeur ~, et aspiration de la chambre à vide 1~.
-~ Au cours de la descente du piston ~, l'arete ! supé~ieure c de sa gorge annulaire 6 croise, comme le montre la figure 5, le point le plus bas d des lumières par lesquelles le canal 22 débouche dans le cylindre 2; la chambre annulaire 28 située au-dessus du distributeur 4, à l'extérieur de l'arête ~, ~ se trouve alors isolée du circuit basse pression.
j Le piston 3 continuant sa cou~se de descente, son arête supérieure e CrGise~ comme le montre la figure 6, le point le plus haut f des lumières par lesquelles le canal 22 débouche dans le cylindre 2; la chambre annulaire 28 est ainsi mise en communication avec le fluide sous haute pression par le canal 22. ~insi les forces hydrauliques s'exerçant sur les différentes faces du distributeur 4 s'é~uilibrent, et la résultante des forces s'exercant sur l'ense~b e distributeur-plongeur chan~e de sens, les forces prépondérantes de~en3nt la 1 0~ 7~

poussée du fluide haute pression sur la collerette ~ et le prolongement 18 du piston plongeur ~, et l'aspiration de la chambre à vide 16. Le distributeur 4 prend à son tour un mouvement vers le bas.
L~rsque, comme le montre la figure 7, l'arête inf~rieure g du distributeur 4 croise le point le plus bas h d~ la lumière par laquelle le canal 8 débouche dans le cylindre

2, l'admis~ion de fluide sous haute pression dsns la chambre est interrompue et le piston 3 poursuit sa course par inertie jusqu'~ ce qu'il vienne frapper l'outil ~.
Le distributeur 4 poursuivant aussi sa course, son arête supérieure a croise le point le plus haut b de la lumière de départ du canal 12, comme le montre la figure 8~ La chambre ~
est alors re~ise en communication avec le circuit basse pression par le canal 12. Le piston 3 remonte après avoir frappé l'outil, 90US la poussée du fluide contenu dans la chambre ~.
Le mouvement continuant, comme le montre la figure 9, l'arête sup~rieure e du piston ~ rejoint l'arête inférieure g du distributeur 4 et entraine ce dernier vers le haut. Le cycle est terminé et un nouveau cycle identique au précédent commence.
Dans la variante de réalisation représentée aux figures ; 10 à 13, la hauteur du distributeur 4 est-réduite, ce ~ui ne modifie pas le fonctionnement normal conforme au cycle préc~demment décrit, et permet d'obtenir une fonction supplémentaire qui est l'arrêt instantané et automatique du fonctionnement lorsque l'outil 5 vient à s'effacer.
La position de la figure 10 correspond à celle de la figure 7, donc à l'instant où le piston ~ devrait frapper l'outil ~. L8 piston 3 ne rencontrant pas l'outil 5 qui ~evrait

3 arrêter sa course, poursuit celle-ci vers le bas, comme le montre la figure 11.
Le distributeur 4j que rien ne vient arrêter, est ~()tii67~

entraîné vers le bas par le piston plongeur ~. En poursuivant sa course, le distributeur 4 démasque de nouveau la lumière par laquelle débouche le canal haute pression 8, grâce à sa hauteur réduite, à partir de la position représentée à la figure 12, dans laquelle l'arete supérieure a du distributeur croise le point le plus haut i de ladite lumière. ~e canal 8 est ainsi mis en communication avec le circuit ba.sse pression. ~'accumulateur 10 Ge décharge entièrement, le piston ~ et le distributsur 4 continuant de descendre comme le montre la figure 13, et le fonctionnement de l'appareil cesse, la circulation du fluide se faisant librement à travers le canal 8, la chambre ~ et le canal 12, s~ns engendrer aucun mouvement.
Pour réamorcer le fonctionnement, il suffit d'exercer un appui vers le haut sur l'outil 5, leQuel repoussera le ; piston ~ et le distributeur 4 jusqu'à ce que l'arrivée d'huil~
par le canal 8 soit de nouveau interrompue par le passage du distributeur 4. ~a pression s'~lève alors dans l'accumulateur 10 et le fonctionnement normal de l'appareil reprend.
~ a forme de réalisation représentée à la figure 14 ~20 reste basée sur le même principe de réalisation et de fonctionne-~ent et se distingue des exemples précédents par le fait que le piston est dissocié en deux parties, l'une de grand diamètre constituant la masse frappante proprement dite, et l'autre de diamètre plus faible, égal à celui du distr-buteur 4, qui est la partie venant s'appliquer contre le distributeur et présen-tant un alésage traversé par le piston plongeur ~ e diamètre de la masse frappante ~ peut ainsi être considérablement plus grand ~ue celui du distributeur 4. ~es deux parties ~ et sont appliquées en permanence l'une contre l'autre et le fonctionnement de l'appareil reste en tous points identi~ue à
celui décrit plus haut.
L'appareil selon l'invention est notamment destiné à
_ g _ . , .. , .... _._ _ _ _ . _.. . . ... . . .

~ 7 9 fournir une succession de percussions sur un outil tel que broche, pic, fleuret ou autre, en vue d'obtenir la désagrégation d'un matériau tel que béton, rocher ou tous autres minéraux, ou de réaliser des travaux nécessitant des chocs : rivetage, martelage, pilonnage, battage de palplanches, etc....
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux 9eule9 formes d'ex~cution de cet appareil à percussions hydraulique qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples;
elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que le nombre et la disposition des différents canaux peuvent e^tre modifiés sans s'élo1g de l'esprit de l'in~ention.

~' ' , - 10 _

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit :

1.- Appareil à percussions hydraulique, du type de ceux dans lesquels le choc sur l'outil est provoqué par une masse frappante mobile, constituant piston et se déplaçant dans un cylindre qui, comportant des lumières reliées par des canaux, sert en outre au coulissement d'un distributeur mettant la chambre située au-dessus du piston en communication alternative avec un circuit haute pression, pour assurer une descente rapide du piston, et avec un circuit basse pression, pour permettre la course de retour de ce piston, caractérisé en ce que le piston présente, dans sa partie supérieure, un alésage dont le fond constitue une chambre à vide, dans lequel est monté
coulissant un piston plongeur dont la partie extérieure présente une collerette et possède un prolongement extérieur introduit dans un alésage du corps de l'appareil débouchant dans le circuit haute pression, tandis que le distributeur, présentant un seul diamètre extérieur de coulissement, comporte une partie annulaire centrale forée de trous sur sa périphérie, traversée par le piston plongeur précité et située au-dessous de la collerette de ce piston plongeur.

2.-Appareil à percussions hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur du distributeur est prévue telle que, lorsque l'outil vient à s'effacer, ledit distributeur, entraîné vers le bas par la collerette du piston plongeur, poursuit alors son mouvement de descente en même temps que le piston jusqu'à ce qu'il remette en communication la chambre située au-dessus du piston avec le circuit haute pression.

3.- Appareil à percussions hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston est dissocié en deux parties, l'une de grand diamètre constituant la masse frappante, et l'autre de diamètre plus faible, égal à
celui du distributeur, présentant l'alésage dans lequel est monté le piston plongeur.