Appareil de percussion. La présente invention se rapporte aux ap pareils de percussion (marteaux, mails, per foratrice, riveuses, etc.), du type dans le quel la force périodique animant le percuteur est constituée par la résultante, dirigée Sui vant l'axe de percussion, de forces centri fuges émanant de poids tournant excentrique ment, de manière symétrique par rapport à l'axe de percussion, autour d'axes apparte nant au percuteur qui peut librement se dé placer dans la direction de l'axe de percus sion.
Dans les appareils de ce type connus jusqu'à, présent, bien qu'on ait proposé de nombreuses réalisations, une fraction consi dérable de l'énergie fournie à l'appareil s'y dissipe dans des effets élastiques ou dyna miques non utiles ou utiles seulement en par tie, de sorte que ces appareils n'ont générale ment pas un bon rendement et on ne s'en sert pas en pratique.
La présente invention a pour objet un ap pareil de percussion du type en question; dans lequel toutefois les dispersions d'énergie sont réduites à un minimum négligeable.
Ceci est réalisé, dans l'appareil suivant l'invention, du fait que sa construction est telle que la vitesse de rotation des poids ex centriques est périodiquement variable peu= dant chaque tour de ces poids, de telle. sorte que l'énergie cinétique du percuteur aille en croissant pendant la course active et en dé= croissant pendant la course de retour, les masses du percuteur et des poids rotatifs étant réduites au minimum extrême compati ble avec les efforts mécaniques auxquels ces organes doivent résister.
L'opportunité de ce caractère se justifie aisément.
Il est tout d'abord évident que, l'éner gie cinétique allant en croissant pendant la course qui conduit à la percussion et allant en décroissant pendant la course qui conduit au coup arrière, la percussion sur l'outil pourra être aussi -énergique que l'on voudra tout en rendant aussi peu énergique due l'on voudra le coup en arrière, en soi inutile ou nuisible. Ceci présente précisément un grand avan tage au point de vue envisagé de la meilleure utilisation possible de l'énergie fournie à l'ap pareil.
En outre, si l'on considère que l'énergie cinétique dépend d'un facteur "masse" st d'un facteur "vitesse au carré", il est égale ment évident que, comme le facteur masse ne peut être modifié pendant le fonctionnement de l'appareil, il faut donc modifier le facteur vitesse; il y a donc tout avantage à rendre le premier facteur aussi petit que possible afin qu'il ne s'oppose pas, par inertie, aux chan gements du second, qui doit varier deux fois, en sens contraires, pendant chaque tour des poids excentrique. L'avantage d'agir sur la vitesse des poids, en tenant leur masse petite, est encore accentué par le fait que le facteur vitesse intervient au carré dans l'expression de l'énergie cinétique.
Enfin, si 111 est la masse du percuteur, l'utilité de rendre cette masse aussi petite que possible est démontrée par l'expression de l'énergie cinétique du percuteur:
EMI0002.0005
où ira est la masse de chacun des poids tour nants-,<I>r</I> est leur excentricité, n leur vi tesse de rotation en tours/sec et k un coeffi cient de proportionnalité. Phis M est petit, plus l'influence de la vitesse (n2) des poids tournants devient prépondérante, d'autant plus: petit que m est petit.
Pour rendre M pe tit il a lieu non seulement de rendre Ira petit, mais aussi de disposer les poids tournants de manière qu'ils occupent le moindre emplace ment possible dans le corps du percuteur.
Les dessins annexés représentent quelques exemples d'exécution de l'objet de l'invention. En particulier: Fig. 1 représente schématiquement la structure. des appareils auxquels l'invention se rapporte; Fig. 2 représente un schéma cinématique explicatif ; Fig. 3 à 6 représentent un marteau con forme à l'invention; Fig. 7 et 8 représentent une modifica tion à l'exemple des fi-. 3 à 6; Fig. 9 à 11 représentent un autre marteau conforme à l'invention;
Fig. 12 représente une modification des exemples précédents; Fig. 13 à 16 représentent un mail con forme à l'invention, particulièrement destiné à l'enfoncement de pieux dans le sol ou à creuser le sol, en vue d'y former directement des pieux; Fig. 17 représente une modification au mail représenté par les fi g. 13 à 16.
Les dispositifs représentés aux fig. 3 à 12 sont donnés comme exemples d'application (le l'invention à des dispositifs de petites di mensions; ceux des fig. 13 à 17 comme exem ples d'application de l'invention à des dispo sitifs de grandes dimensions: le tout pour dé montrer la généralité d'application de l'in vention.
Dans le schéma de fig. 1, M et 111 repré sentent les deux poids égaux entre eux, vrais ou résultants, qui, en tournant excentrique ment autour d'axes 0, 0, produisent les for ces centrifuges C, C désirées. Les axes 0, 0 sont portés par un corps percuteur T qui peut glisser sur des guides , z parallèles à l'axe de percussion p-p sous l'action de la résul tante F des forces C, C.
Généralement, la vitesse de rotation des poids 11l, M est constante, de sorte que la force F résultante est sensiblement alterna tive sinusoïdale. Selon l'invention par contre, la vitesse de rotation des poids M, M n'est pas constante: elle est plus grande pendant la course active du percuteur et plus petite pen dant la course de retour, de sorte que la force F résultante n'est plus sinusoïdale et- peut même être réglée suivant une loi de varia tion fixée à l'avance, conformément à l'effet désiré.
Pour parvenir à ce résultat, il suffit, en principe, d'intercaler, dans l'organe qui trans met la rotation du moteur aux poids tour- nants, un dispositif capable de transformer une rotation constante en une rotation varia ble, ce qui peut être réalisé pratiquement de différentes manières.
On pourra, par exemple, intercepter ledit organe de transmission par un accouplement à manivelles, l'une conductrice et l'autre eonduite, ayant les axes de rotation parallèles mais non coïncidents, ou bien par un accou plement à engrenages elliptiques, l'un con rlucteur et l'autre conduit. On sait en effet que dans ces conditions, l'organe conducteur ayant un mouvement de rotation constant, l'organe conduit acquiert un mouvement de rotation périodiquement accéléré et retardé pendant chaque tour. Un tel accouplement peut naturellement être disposé soit à l'inté rieur, soit à l'extérieur de l'appareil. Ces ac couplements étant connus et leur adaptation à l'objet de l'invention ne présentant aucune difficulté à un expert, on a jugé superflu de les représenter au dessin.
Dans le même but, on peut aussi utiliser un accouplement spécial qui a été étudié ex pressément pour l'objet de l'invention et qui paraît en effet être applicable seulement avec celui-ci. Dans cet accouplement, on imprime la rotation variée aux poids au moyen de chaînes se mouvant avec un mouvement uni forme suivant des trajectoires fixes par rap port au bâti de l'appareil. Les axes des poids possèdent des roues dentées qui engrènent dans ces, chaînes. Bien que le mouvement des chaînes soit uniforme, la rotation des masses est alternativement accélérée et retardée.
Pour que les variations aient lieu dans le sens désiré, il faut seulement que le sens du mou vement des chaînes aux points d'engrène ment avec les roues dentées des poids soit le même que le sens de la course de retour du percuteur. Cela apparaît évident à l'examen du schéma de fig. 2, où précisément il est montré comment la vitesse périphérique du poids 31 <I>-</I> dont dépend la force centrifuge qui en émane - est modifiée par la vitesse d'entraînement avec laquelle se meut le cen tre 0 de rotation du poids.
Et précisément, si<I>v</I> est la vitesse constante de la chaîne K, la vitesse périphérique du poids - et consé quemment la force centrifuge - est plus grande (v'.) ou plus petite (v".) que (v), selon que le centre !0 se déplace avec une vi tesse ayant respectivement un sens contraire v'o ou le même sens v" o que v.
Dans l'exemple de marteau représenté aux fig. 3 à 6, l'organe percuteur est formé d'un axe 1-l', pouvant glisser axialement mais ne pouvant pas tourner, lequel présente un corps creux 2 à l'intérieur duquel est dis posé un axe transversal 3, constituant axe de rotation pour les poids. Les poids sont ici au nombre de trois: un médian 4 et deux latéraux 5, 5'. Les trois poids ont le même profil, mais celui du milieu a une épaisseur double de celle des poids latéraux. Le poids médian est calé sur l'arbre 3; les poids laté raux sont par contre fous sur cet axe, mais solidarisés avec une boîte cylindrique 6 qui tourne autour du même axe 3.
Le poids mé dian - axe 3 - et les poids latéraux boîte 6 - sont animés de vitesses singulières égales et inverses, et ils sont disposés de telle sorte que le centre de gravité du poids mé dian, d'une part, et les deux centres de gra vité des poids latéraux, d'autre part, occupent à chaque instant des positions symétriques par rapport à l'axe de rotation. Les rotations égales et inverses des poids sont obtenues au moyen d'engrenages coniques 7, 8, 9, 10, montés sur un moyeu 11 du corps 2. L'axe 3 est directement accouplé à un arbre moteur flexible 12. Cet arbre pourrait également être accouplé à l'un des engrenages plané taires 9, 10.
L'organe de percussion se meut axiale- ment dans un bâti 13, fermé aux extrémités par des couvercles. L'un de ceux-ci est pourvu d'une poignée 14, et l'autre d'un museau 15 formant guide du fleuret 16. Un chapeau 17 protège les engrenages et l'accouplement de l'arbre 12.
Dans sa course d'aller, l'organe percuteur percute le fleuret. Dans celle de retour, si on lui laisse une certaine énergie dans les buts indiqués ci-après, il peut percuter un fond 18 du couvercle 19; ces derniers chocs sont amor- tis par des ressorts 20, 20' qui freinent des ti rants 21, 21' solidaire du couvercle 19 en s'appuyant contre une traverse 22 du museau 15 et du couvercle correspondant.
La partie l' du percuteur est pourvue (fig. 5, section selon la ligne I-I de fig. 4) de rainures longitudinales rectilignes qui prennent dans les rainures correspondantes d'un manchon fixe 23 et empêchent le percu teur de tourner.
Cet exemple de marteau pourvoit aussi à la rotation du fleuret. A cet effet, la partie l du percuteur est pourvue de rainures héli coïdales (fig. 6, section selon II-II de la fig. 4) pour entraîner un manchon 24 avec rainures à l'intérieur et denté à l'extérieur. Dans un sens de rotation, ce manchon tour nera seul; par contre, dans le sens contraire, il entraîne avec lui un autre manchon 25, par l'effet d'un cliquet 26 appartenant au man chon 25: le fleuret est solidaire du man chon 25.
La même course de retour peut aussi être utilisée pour provoquer la circulation d'un li quide de lavage ou de lubrification. Dans le cas représenté il s'agit de lavage. La partie l' du percuteur agit à la manière d'un piston plongeur dans une chambre 27 du couvercle 18: le liquide arrive du conduit 28 en passant par une soupape 29 et il va au fleuret par un conduit 30 à travers une soupape 31. L'entrée dans le fleuret a lieu à travers une chambre 32 et des petits canaux radiaux 33 du man chon 25. Le canal 30 peut être incorporé à l'appareil.
Selon la variante représentée aux fig. 7 et 8, les poids sont seulement au nombre de deux, identiques 34, 34', et ils tournent au tour de deux axes géométriques parallèles, disposés transversalement à l'axe 1-l' et équidistants de celui-ci. Les deux poids tournent symétriquement, étant accouplés entre eux au moyen de dentures 35, 35'. L'un d'eux est moteur, et il porte accouplé en 36 l'arbre moteur flexible. Le corps 37 qui ren ferme les deux poids présente deux lobes.
L'exemple de marteau représenté aux fig. 9 à 11 diffère du premier par la consti- tution des poids et par leur mode d'actionne- ment.
Les poids sont ici au nombre de deux 38, 38', disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre dans un corps de support 39 consti tuant le percuteur et qui, à cet effet, est pourvu d'une tige 40. L'axe commun de rota tion des poids intersecte à angle droit l'axe de percussion.
Le corps 39 est empêché de tourner par les montants 41, 41' du bâti, pendant que le percuteur 40 pourvoit à la rotation du fleuret d'une manière analogue à celle du premier exemple, au moyen de rainures hélicoïdales. d'un manchon 42 tournant pourvu de cliquet, et d'un contre-manchon 43 tournant, pourvu de denture. La tête de percussion est échan- geable, et à cet effet elle a la forme d'un champignon 44 dont le pied est introduit dans un canal axial du percuteur.
Le mouvement est imprimé aux poids à l'aide de chaînes 45, 45' (fig. 9 et 11) qui courent sur des roues dentées 46, 46' motrices, et 47, 47' pourvues de tendeur de chaîne au tomatique connu en soi, ces roues étant toutes fixes dans le bâti. Les roues 46, 46' sont ac tionnées par un arbre moteur 48 par l'entre mise d'engrenages coniques ou de tout autre moyen. Dans ces chaînes prennent respective ment deux roues dentées 49, 49' solidaires res pectivement des poids 38, 38' et imprimant à ceux-ci les deux rotations contraires néces saires.
Dans l'exemple représenté, on n'a pas prévu des moyens spéciaux pour amortir la course de retour du corps 39, puisque, en con séquence de l'effet cinématique déjà expli qué et représenté en fig. 2, cette course est très peu efficace et peut même ne pas l'être du tout, si la vitesse du percuteur égale à fin de course la vitesse des chaînes.
Le dispositif est pourvu d'une poignée 50. Le lavage a lieu à travers un canal d'ali mentation 51 distinct, qui débouche dans une chambre 52 entourant la base du fleuret.
Dans l'exemple de la fig. 12, les poids sont au nombre de trois 53, 54, 54', disposés avec leurs axes parallèles entre eux et cou- pant perpendiculairement l'axe p-p de per cussion. Le poids de milieu 53 possède, par rapport à son axe de rotation, un moment dont la valeur est double de celle du moment de chacun des deux autres poids 54, 54', égaux entre eux, et il tourne en opposition à. celui-ci, grâce à des connexions par en genages ou par chaînes.
L'exemple des fig. 13 à 16 représente un mail de grandes dimensions pour l'enfonce ment dans le sol de pieux ou bien de fleurets perforés ou tuyaux propres à la coulée directe de béton pour la production de pieux dans le terrain.
Dans cet exemple, les poids sont au nom bre de quatre 55, 55'; 56, 56' tous égaux en tre eux et opérant symétriquement deux à deux, et les deux couples en concordance, ces poids étant reliés à cet effet entre eux par des engrenages 57, 57'. Ces poids sont montés dans un corps percuteur 58, lequel peut glis ser axialement, mais non tourner, à l'intérieur d'un corps 59, pouvant glisser à son tour sur deux guides verticaux 60, 60' à colonne, réu nis pour former un bâti au moyen d'une tra verse 61 au sommet et d'une traverse 62 au pied.
Le corps percuteur 58 frappe sur une tête 63 qui traverse le fond du corps 59 et peut tourner dans les deux sens: cette tête est extérieurement filetée, de façon à pouvoir se visser et se solidariser à l'embouchure du fleuret, plein ou creux 64, qu'on doit enfon cer dans le terrain.
Pendant l'enfoncement, le fleuret est animé d'un mouvement de rotation obtenu par des moyens analogues à ceux décrits précé demment, à savoir: un arbre rotatif 65 pourvu de rainures hélicoïdales; un corps cylindrique 66 solidaire dudit arbre et pourvu de cli- quets, et une denture coopérant avec ces cli- quets, prévue à l'intérieur de la tête 63.
Le vissage et le dévissage sont effectués au moyen d'un pignon denté conique 67 en grenant avec une couronne dentée 68 du corps 63, pendant qu'un pignon denté conique 69, engrenant avec une couronne dentée 70 du corps 66 et actionné au moyen d'une manette 71 (fig. 14) libère alors les cliquets. Le pi gnon denté conique 67 est actionné par une roue à chaîne 72.
Le mécanisme est commandé par un mo teur 73. installé sur le corps 59. Au moyen d'un double embrayage 74, ce moteur peut ac tionner alternativement la roue dentée 72 par l'intermédiaire d'une chaîne 75, ou bien la roue dentée 77 de commande des poids, par l'intermédiaire d'une chaîne 76. Cette chaîne peut être disposée comme l'indique la fig. 16, et elle est tendue par des tendeurs automa tiques dont sont pourvues les roues 78.
Le fleuret 64 est guidé dans le pied du bâti par un manchon 79, monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe transversal 80. Cela sert aux manaeuvres de mise en place et d'enlèvement du fleuret lui-même, et à cet effet, le manchon en question peut être rabattu en position horizontale et relevé en position verticale à l'aide d'un segment denté 81 actionné par un pignon 82.
Le bâti est maintenu droit par des longe rons 83 reposant sur le ,sol, et par des mon tants 84 qui relient ces derniers à la traverse supérieure 61.
A la fig. 17, on a représenté en frag ment une variante d'un mail où les poids sont seulement au nombre de deux 85, 85', et où la rotation du fleuret 64 est effectuée par des engrenages 86, 86', 86". Le corps de percus sion 87 et la tête d'embouchure 88 sont axia- lement perforés, ce qui peut rendre plus ai sée la coulée du béton. La rotation des poids peut être obtenue au moyen d'engrenages ou r1(,. rha.înac_