Appareil destiné à appliquer une charge choisie d'avance à un objet.
La présente invention concerne un appareil destiné à appliquer une charge choisie d'avance à un objet, notamment pour déterminer la dureté de cet objet, appareil du type dans lequel ladite charge est appliquée audit objet par déplacement d'un piston de charge à l'intérieur d'une chambre et sous l'effet d'un liquide sous pression, ladite chambre étant maintenue dans une position fixe par r rapport à l'objet.
Cet appareil peut, par exemple, tre utilisé avantageusement conjointement avec un dianiant ou un autre organe capable de former une. empreinte pour déterminer la dureté d'une éprouvette métallique en faisant péné trer cet organe dans l'éprouvette sous l'action d'une charge connue qui lui est appliquée pendant une durée suffisante pour vaincre la résistance de cette éprouvette à la déformation plastique et qui cesse ensuite de lui tre appliquée.
L'invention concerne un appareil du type précité, d'un usage extrmement efficace et qui permet de faire varier la charge d'une manière simple en réduisant au minimum l'éventualité d'erreurs dues à l'opérateur.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un piston d'actionnernent disposé pour fonctionner dans un ré servoir destiné à contenir un liquide et pour effectuer ses courses de retour sous l'action de moyens comprenant au moins un ressort, de façon à impartir audit liquide de travail ] a pression nécessaire pour actionner ledit piston de charge lors desdites courses de retour, en ce qu'une première partie dudit réservoir qui est ainsi mise sous pression est reliée à ladite chambre par un ensemble de conduits comprenant un conduit de retour qui débouche dans une deuxième partie de ce réservoir qui n'est pas mise sous pression par le piston d'actionnement,
ce conduit de retour étant commandé par une soupape régulatrice de pression comprenant un organe mobile qui est soumis à la mme pression de liquide que ledit piston de charge, cette soupape étant susceptible d'tre ajustée à la main de façon à s'ouvrir lorsque ladite pression atteint l'une quelconque de plusieurs valeurs maxima choisies d'avance, permettant ainsi à du liquide de retourner dans ladite deuxième partie dudit réservoir et empchant la pression exercée sur le piston de charge de dépasser cette valeur maximum choisie, et, en outre, en ce qu'il est disposé de manière à permettre de maintenir la pression exercée sur le piston de charge à ladite valeur maximum jusqu'à ce que ledit piston d'actionnement atteigne un point choisi d'avance de sa course de re- tour,
la pression dans l'appareil étant ensuite automatiquement relâchée et ses parties mobiles étant ramenées dans leurs positions initiales respectives sous l'action de ressorts.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil, objet de l'invention.
La fig. 1 en est une élévation en coupe, une partie d'une poignée d'aetionnement étant arrachée.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale selon II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe selon
III-III de la fig. 1, et
la fig. 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV de la fig. 1.
La tonne d'exécution représentée comprend un corps 1, destiné à tre monté sur un bâti approprié (non représenté) présen- tant une résistance suffisante pour maintenir ce corps rigidement lorsqu'on applique une charge A une pièce quelconque. Le corps 1 eontient un réservoir cylindrique 2 pour du liquide et il est percé d'un trou taraudé 3, ouverts tous deux à l'extrémité supérieure de ce corps et dont les axes longitudinaux sont sensiblement parallèles à l'axe longitudinal du corps. Le réservoir 2 et le trou 3 sont fermés à leur extrémité supérieure respective par une plaque 4, boulonnée sur l'extrémité supérieure du corps 1 au moyen de boulons 5.
Un piston d'actionnement 6 est disposé pour coulisser dans le réservoir 2, et une tige de piston 7, dont l'extrémité supérieure tra- verse une douille 8 vissée dans un trou ménagé dans la plaque 4, est fixée au piston 6.
Plusieurs trous 9 traversent axialement la tte du piston de part en part et sont normalement fermés par un disque 10 d'une soupape cle retenue, poussé contre la face infé- rieure du piston 6 par un ressort 11 monté sur une tige à tte 12 qui s'étend vers le bas à partir du centre de cette face inférieure du piston 6. Un manchon flottant 13 entoure la tige de piston 7 et présente, à son extrémité supérieure, un rebord 14 s'étendant vers l'extérieur et, à son extrémité inférieure, un fond 15 qui entoure à frottement dur la tige de piston 7. Un ressort à boudin 16 entoure le manchon 13 et prend appui, à son extrémité inférieure, sur la face postérieure de la tte du piston 6 et, à son extrémité supérieure, contre la face inférieure du rebord 14.
Un second ressort à boudin 17, disposé dans 1'espace annulaire compris entre la tige de piston 7 et le manchon 13, prend appui, à son extrémité inférieure, sur la face supérieure du fond 15 et, à son extrémité supérieure, contre la face inférieure d'une douille à rebord 18 qui entoure à frottement dur la tige de piston 7 et qui est en partie ajustée dans la douille 8.
L'extrémité supérieure de la tige de piston 7 traverse la plaque 4 et elle est accouplée par une bielle articulée 19 à une extrémité d'une poignée 20 montée rotativement entre ses extrémités sur un axe 21 monté lui-mme dans une patte verticale 22 de la plaque 4.
Un bouchon fileté 23, pereé d'in trou axial, est vissé dans le trou 3 et sert de guide à une tige de soupape24d'un organe mobile 24a d'une soupape régulatrice de pression, cet organe étant mobile axialement. Un manchon 25 entoure la tige de soupape'4 et contient un ressort à boudin 26 qui entoure la tige de soupape 24 et prend appui contre la tte de soupape 24s et. contre un épaulement annulaire du bouchon 23. La plaque 4 est percée d'un trou taraudé placé immédiatement au- dessus et dans l'axe du bouchon 23, ce trou étant normalement fermé par un bouchon fileté 27.
L'extrémité inférieure du trou 3 débouche dans une chambre cylindrique transversale 28, qui débouche à l'une de ses extrémités dans le réservoir 2 et, à l'autre, à. l'extérieur du corps 1. Une fourrure cylindrique 29 est ajustée avec précision dans cette chambre 28 qu'elle ferme du côté du réservoir 2 par une paroi 30 percée d'un trou 38. La fourrure 29 est percée de deux trous diamétralement opposés 29a et 296 ménagés dans sa paroi latérale, la tte de soupape 24a pénétrant diamétralement dans cette fourrure 29 par un de ces trous.
Un corps de soupape 31 est monté rotativement dans la fourrure 29 et percé de trois trous 31a,. 31. b et 31c (fig. 3) dirigés radialement et dont les axes passent tous par l'axe longitudinal de ce corps de soupape et sont placés dans un plan commun perpendiculaire à cet axe et contenant l'axe de l'organe mobile 24a (fig. 3). En faisant tourner le corps de soupape 31 autour de son axe, on peut ainsi amener l'un quelconque des trois trous, dont les sections transversales sont différentes, en face du trou 29b de la paroi de la fourrure 29, ce trou formant ainsi un siège pour cette tte de soupape.
Le corps de soupape 31 comporte une tige 32 s'éten- dant vers l'extérieur à travers une plaque 33 qui ferme l'extrémité extérieure de la chambre 28 et qui présente une embase 34 coaxiale à la tige 32. La tige 32 est reliée à son extrémité extérieure à un bouton 35, de manière à tre solidaire en rotation de ce bouton qui est disposé de manière à pouvoir tre manoeuvré à la main. Ce bouton est monté rota tivement sur l'embase 34 sur laquelle il est maintenu au moyen d'une vis 35a qui pénètre dans une rainure annulaire 34a ménagée autour de l'embase 34. Cette disposition permet de faire tourner le corps de soupape 31 dans la fourrure 29, de façon à modifier la position du siège de la soupape.
Une bille 36, soumise à l'action d'un ressort, est montée dans le corps de soupape 31 et coopère avec des évidements ménagés dans la fourrure 29 de façon à arrter le corps de soupape 31 dans des positions de réglage déterminées. Le corps de soupape 31 est conformé de façon à former, dans la fourrure 29, une chambre de soupape 37 qui communique avec le réser- voir 2 par l'orifice 38 percé dans la paroi 30 de la fourrure 29.
La chambre de soupape 37 communique, par l'un des trous 31a, 31b et 31c obturés par la soupape, suivant la position de réglage du corps de soupape, et par un trou adjacent percé dans la paroi de la fourrure 29, avec un conduit longitudinal 40 dont l'extrémité inférieure débouche dans une chambre cyl. indrique 41 ménagée dans l'extrémité inférieure du corps 1. Le conduit 40 communique aussi avee extrémité inférieure du réservoir 2 par un conduit 42 qui peut tre obturé par une soupape régulatrice de durée 43 vissée dans un trou fileté de la paroi du corps 1.
L'extré- mité extérieure du trou contenant cette soupape est fermée par un bouchon vissé 44. Le conduit 40 communique encore, entre ses extrémités, par un conduit 45 avec un point du réservoir 2 voisin du bord supérieur du piston 6 lorsque ce dernier occupe sa position inférieure représentée à la fig. 1. Le conduit 45 est accessible depuis l'extérieur du corps 1 par un conduit taraudé 46 percé dans la paroi du corps 1 et normalement fermé par un bouchon fileté 47.
La chambre cylindrique 41 est fermée par une plaque 48 fixée par des vis 49 à l'extrémité inférieure du corps 1. Elle est doublée par une douille 50 dans laquelle un piston de charge 51 est monté de manière à pouvoir coulisser. Un ressort à boudin 52 prend appui contre la face inférieure de la tte du piston 51, d'une part, et contre une plaque 53, d'autre part, cette plaque étant serrée entre la plaque 48 et la douille 50. Une tige de piston 54 est fixée, à son extrémité supérieure, à la tte du piston 51 au moyen d'un écrou 55.
L'extrémité inférieure de cette tige traverse un trou central ménagé dans la plaque 48 et elle est conformée de façon à pouvoir porter un poinçon ou un autre organe destiné à former des empreintes. Un réservoir auxiliaire 54a est ménagé au-dessous du piston 51, sa paroi interne étant formée par un soufflet métallique flexible 55, soudé à son extrémité supérieure à une plaque 56 serrée au-dessous de la tte du piston par un épaulement de la tige 54 et soudé à son autre extrémité à la plaque 53. Ce réservoir auxiliaire 54a communique, par des conduits 57,58 et 59, avec le réservoir 2 dans lequel le canal 59 débouche au-dessus du piston 6 ; il sert à empcher des fuites de liquide à l'extérieur de l'appareil.
Un conduit d'échappement 60, destiné à créer une communication entre la chambre 41 et l'atmosphère à travers la douille 50 et la paroi du corps 1, est normalement fermé par un bouchon à vis 61.
Pour faire fonctionner l'appareil, en supposant qu'une charge connue doive tre appliquée à une pièce disposée au-dessous de la tige 54 pendant une durée déterminée, le corps 1 étant fixé à un bâti fixe, on appuie sur la poignée 20 de façon à la faire tourner autour de son axe et faire ainsi monter le piston 6 dans le réservoir 2 contre l'action des ressorts 16 et 17 qui sont ainsi comprimés.
Pendant ce mouvement ascendant du piston 6, la tte de soupape 24a reste appliquée contre le siège coopérant 31a, 31b ou 31c et, sitôt que le piston 6 vient obturer le conduit 45, le disque 10 de la soupape de retenue est aspiré vers le bas et s'éloigne de la face du piston, contre l'action du ressort 11, et permet au liquide contenu dans le réservoir 2 de passer librement par les trous 9 de la tte du piston et de pénétrer dans la partie inférieure du réservoir 2 qui se trouve au-dessous du piston 6. Lorsqu'on lâche la poignée 20, les ressorts 16 et 17 ont tendance à faire revenir le piston 6 dans sa position de départ, représentée à la fig. 1.
Mais le liquide qui se trouve entre la face inférieure du piston 6 et l'extrémité inférieure du réservoir 2 ne peut plus repasser par les trous 9 du piston pendant le mouvement de descente de celui-ci sous l'action des ressorts, car ces trous sont alors obturés par le disque 10 de la soupape de retenue. Une pression s'établit ainsi et provoque l'écoulement du liquide par le conduit 42, à travers la soupape régulatrice de durée 43, et par le conduit 40 jusque dans la chambre 41 pour transmettre la pression au piston de charge 51. Ce liquide monte également vers la chambre de soupape 37, de façon à transmettre la mme pression à la tte de soupape 24a. A ce moment, le canal 45 est fermé par la paroi latérale du piston 6 qui descend.
Sous l'effet de cette pression, le piston de charge 51 descend, en comprimant le ressort 52, à partir de sa position initiale représentée à la fig. 1 et jusqu'à ce que le poinçon ou un autre outil porté par l'extrémité inférieure de la tige 54 vienne en contact avec la pièce sur laquelle on désire exercer et maintenir une pression connue pendant une durée déterminée. Etant donné que ce contact arrte le mouvement du piston de charge 51 et que la pression continue à tre appliquée par le piston d'actionnement 6, la pression augmente sur le piston de charge 51 et sur la soupape de retenue 24a jusqu'à ce qu'elle ait atteint une valeur déterminée qui dépend de la force du ressort 26 qui pousse la soupape 24a contre son siège et de la section de passage du trou que borde ce siège.
Lorsque cette valeur dé- terminée est atteinte, la soupape 24a se soulève contre l'action du ressort 26 et permet au liquide de s'échapper de la partie sous pression de l'appareil par la chambre de soupape 37 et l'orifice 38, empchant ainsi la pression de continuer à augmenter. Ce liquide revient dans la partie du réservoir2qui se trouve du côté du piston 6 qui n'est pas soumis à la pression.
Lorsque la soupape 24a a quitté son siège, la pression que le piston 6 continue d'exercer continue à faire écouler du liquide à travers la soupape régulatrice de durée 43 et maintient la pression déterminée appliquée au piston de charge 51 en mme temps qu'elle fait écouler du liquide à travers la soupape 24a dans la chambre 37, ainsi qu'il a déjà été dit. Cet écoulement se poursuit jusqu'à ce que la quantité de liquide ainsi écoulée soit suffisante pour permettre au piston 6 de se rapprocher suffisamment de sa position initiale pour démasquer le conduit 45 ménagé dans la paroi du réservoir 2.
A ce moment, du liquide peut librement s'échapper des parties sous pression de l'appareil, c'est-à-dire des conduits 40, 42,45 et 46, de la chambre 41 et de la partie inférieure du réservoir 2. La pression ne s'exerce donc plus sur la soupape 24a qui revient sur son siège sous l'action de son ressort 26, ni sur le piston de charge 51 qui revient dans sa position initiale sous l'ac- tion de son ressort 52, ni sur le piston moteur 6 qui revient complètement à fin de course sous l'action de ses ressorts 16 et 17.
Toutes les parties mobiles de l'appareil reviennent ainsi automatiquement dans leurs positions initiales respectives représentées à la fig. 1, à la fin du cycle de fonctionnement qui peut tre recommencé à volonté en actionnant la poignée 20. On peut régler la durée d'un cycle de fonctionnement complet au moyen de la soupape régulatrice de durée 43 ; de mme, on peut régler la pression maximum exercée par le piston de charge 51 en faisant tourner le bouton 35 de manière à amener dans le prolongement de la soupape régulatrice 24a un siège de soupape présentant une section de passage plus ou moins grande.
Pour effectuer un réglage supplémentaire de la pression à laquelle la soupape 24sb s'ouvre, on peut évidemment remplacer le ressort 26 par un ressort plus faible ou plus fort.
Pendant le mouvement de descente du piston 51, le soufflet 55 est comprimé et le volume du réservoir auxiliaire 54a diminue en conséquence, cette réduction de volume étant compensée par l'écoulement de liquide qui se produit à partir du réservoir auxiliaire et à travers les canaux 57,58 et 59 jusque dans le réservoir 2. Lorsque le piston 51 revient en arrière, une circulation analogue se produit en sens inverse. Si donc du liquide sous pression s'échappe entre les parois du piston 51 et la douille 50 pendant le fonctionnement de l'appareil, une circulation compensatoire sup plémentaire se produit à travers les canaux 57, 58 et 59.
Ainsi qu'il est facile de s'en rendre compte, les applications de l'appareil décrit ci-dessus ne sont pas limitées à la détermination de la dureté de pièces ; il peut en réalité servir dans tous les cas où l'on désire appliquer une charge connue à une pièce pendant une durée déterminée.