Brevet FR2013373A1 — publié le 19700403

L'invention concerne un appareil de percussion hydraulique, comportant un piston mobile dans un cylindre et alimenté en alternance sur ses deux faces en liquide sous pression, piston dont la masse est égale à plusieurs fois celle de l'ou-5 til à emboitement servant à la fragmentation de roch.es, ainsi qu'un distributeur destiné à la commande de la course de percussion et de retour, et un accumulateur hydraulique de 1'énergie de percussion# On connaît déjà des appareils de percussion hydrau-10 liques qui permettent d'exécuter des travaux analogues à ceux pouvant être effectués avec des marteaux pneumatiques couramment utilisés. Il s'agit le plus souvent de marteaux à frappe rapide. Dans un marteau connu, il est prévu, pour obtenir un nombre élevé de frappes, deux distributeurs rotatifs entraî-15 nés par un moteur tournant, qui est pareillement alimenté de façon hydraulique. L'accumulation de l'énergie libérée au moment où le piston s'abaisse en augmentant le volume se trouvant au-dessus de lui est assurée par deux accumulateurs pneumatiques de pres-20 sion. Un appareil de ce genre ne permet pas d'obtenir une frappe coup par coup avec une énergie de percussion élevée; son prix est important et la commande des distributeurs rotatifs sujette à de fréquentes pannes. Un autre outil de percussion hydraulique connu des-25 tiné à fournir une force de percussion élevée est pourvu à cet effet d'un piston de travail soumis à l'action d'un ressort et actionné par un autre piston qui est commandé par un excentrique et agit pareillement sur un ressort. Un tel système est également coûteux; il assure une succession rapide de frappes 30 mais ne permet pas d'obtenir une énergie importante de la percussion coup par coup, qui est nécessaire pour des travaux particuliers, par exemple la destruction de blocs de roches de grandes dimensions. Le but que s'est fixé l'invention est de réaliser 35 un appareil de percussion hydraulique possédant une énergie élevée de frappe coup par coup et dont l'alimentation est assurée par la seule énergie hydraulique existant sur un véhicule porteur. Ce problème est résolu par l'invention, grâce au 4-0 fait que le piston de l'appareil de percussion hydraulique 69 22181 2 2013373 est pourvu d'un trou "borgne axial disposé au centre, servant à l'admission du fluide comprimé et relié à un accumulateur hydraulique au moyen d'un tube de pression, et que la surface de percussion du piston est égale à la surface de retour an-5 nulaire, cependant que la surface frontale annulaire du piston tournée vers l'accumulateur hydraulique est égale à la surface frontale tournée vers l'extrémité d'emboîtement. L'avantage de la disposition conforme à l'invention réside en ce que le refoulement de la pompe est libéré d'un 10 seul coup au moyen d'un accumulateur hydraulique connu en soi et des proportions exactement ajustées entre les surfaces supérieure et inférieure du piston et les quantités d'huile correspondantes par la commande mécanique du piston de commande, ce qui permet d'obtenir une force élevée à la percussion coup 15 par coup. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente en coupe verticale un ap-20 pareil selon l'invention. Entre.le cylindre 1 et le tube 2 qui l'entoure sont logés un canal de décharge 3, une conduite de commande 4, une conduite 5j ainsi que d'autres organes pour la transmission de l'huile de commande sous pression. L'extrémité inférieure 25 du cylindre 1 et du tube 2 est fermée par un couvercle 6, percé d'un orifice 7 avec un support 8, dans lequel est embofté l'outil rapporté 9, maintenu dans un piston d'emboîtement 10. Dans le cylindre 1 se déplace le piston de percussion 11, dont la tête 11a possède un diamètre supérieur à celui de 30 la tige. L'extrémité supérieure du cylindre 1 est obturée par un couvercle 12 et un capot 13. Dans le couvercle supérieur 12 du cylindre sont logés un tube de pression 14, un piston de commande 15, une soupape de sûreté 16, ainsi qu'un ressort de rappel 18 et des canaux pour la transmission de l'huile sous 35 pression qui se trouvent dans un évidemment 17» Au-dessus du couvercle supérieur 12 est disposé un accumulateur hydraulique 14a, en communication avec le tube de pression 14. La pompe hydraulique 19 est reliée à l'appareil de percussion par une conduite 20, un distributeur de commande 40 21, une conduite d'admission 22 et une conduite 23 allant au 69 22181 3 2013373 réservoir. Lorsque le mécanisme de percussion est à l'arrêt, l'huile est véhiculée sans pression dans le réservoir 24. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant : Pour la position représentée sur le dessin du dis-5 tributeur de commande 21, qui est monté sur l'appareil porteur avec la pompe 19, celle-ci refoule sans pression le fluide hydraulique vers le réservoir 24 à travers la conduite 20 et le distributeur de commande 21. Avant que l'appareil ne fonctionne, il faut remplir d'huile toutes les chambres; le dis-10 tributeur de commande 21 est mis à cet effet à la position II, pour laquelle la conduite 20 est réunie à la conduite de réservoir 23 et la conduite d'admission 22 au réservoir 24. L'huile refoulée par la pompe 19 peut parvenir alors, par le canal 25, la conduite d'écoulement 26 et la conduite 15 d'équilibrage 27, dans la chambre supérieure 28 du cylindre, puis dans le canal annulaire 23, par les orifices de décharge supérieurs 40, le canal de décharge 3 délimité par le cylindre 1 et le tuhe extérieur 2, ainsi qu'à travers des orifices de décharge 41 ; 1'huile peut également parvenir dans la chambre 20 annulaire 31 par des rainures 30. La soupape de sûreté 16 se soulevant de son siège permet pareillement à l'huile de remplir l'accumulateur 14a et la chambre 53 du cylindre en communication avec le tube de pression 14. 25 L'air se trouvant dans les chambres ainsi que l'huile refoulée en excédent peuvent être ramenés au réservoir 24 par les canaux 32, 35, 1& conduite d'admission 22 et le distributeur de commande 21, étant donné que le piston de commande 15 est soulevé par la pression agissant sur sa face 34. A la fin 30 de l'opération de remplissage, la soupape de sûreté 16 est fermée et l'appareil peut être mis en position de travail, c'est-à-dire que l'outil à emboîtement 9 est posé sur la roche devant être fragmentée, de sorte que le piston d'emboîtement 10 est soulevé jusqu'à venir en butée. 35 Le distributeur de commande 21 est amené alors à la position I. L'appareil est prêt à fonctionner et l'huile circule comme suit : L'huile refoulée par la pompe 19 parvient au canal annulaire 38 par la conduite de pompe 20, le distributeur de 40 69 22181 4 2013373 commande 21, la conduite d'admission 22, les canaux 35»36 et la conduite 5« La pression agissant sur la face annulaire 39 du piston de percussion 11 soulève celui-ci et l'huile contenue dans la chambre supérieure 28 du cylindre est chassée dans 5 la chambre inférieure 50a 51a à travers les orifices de déchar-ges40, 41 et le canal de décharge 3« Etant donné que la face supérieure 49 du piston, de percussion 11 est exactement aussi grande que la face inférieure du piston comprenant la surface annulaire 50 et la 10 cuvette 51, l'échange d'huile a lieu pratiquement sans pression. Les deux faces 49 et 50,51 du piston de percussion 11 étant d'égale valeur, la surface frontale 52 de la chambre 53 du cylindre doit être elle-même égale à la surface annulaire 39* Dans la position représentée du piston de commande 15 15, le canal 32 est obturé, de sorte que l'huile contenue dans la chambre 53 du cylindre peut être chassée dans l'accumulateur 14a; le gaz se trouvant dans le bulbe 14b de l'accumulateur hydraulique 14a est comprimé en même temps. Au moment où le piston 11 atteint sa position limite supérieure, le piston de com-20 mande 15 est soulevé par le poussoir 15a si bien que le canal 36 avec le canal 25 c'est-à-dire le canal annulaire 38, est relié au réservoir 24 et que les canaux 32 et 35» c'est-à-dire la pompe 19, sont reliés à leur tour au cylindre 53* Comme il a été dit plus haut, la surface 39 est 25 pratiquement sans pression, de sorte que le volume de gaz du bulbe 14b se détend d'un seul coup et propulse à très grande vitesse vers le bas le piston' de percussion 11, jusqu'à ce que sa cuvette 51a s'engage sur l'appendice à gradin 10a du piston dImboitement 10, ce qui crée un matelas d'huile fermé 30 dans la cuvette 51a entre l'appendice 10a et le piston de percussion 11. Du fait que la colonne d'huile doit être considérée comme sensiblement incompressible, l'énergie de frappe du piston de percussion 11 est transmise à l'outil 9 par le pis-35 ton à emboîtement 10. Une impulsion de pression est toutefois donnée en même temps au piston de commande 15 à travers l'orifice 55, le canal annulaire 56, l'orifice 57, la conduite de commande 4 et l'évidement 17, de sorte que le piston de commande 15 revient à la position représentée sur le dessin et 40 que le cycle de travail recommence. 69 22181 5 2013373 Pour avoir 1'assurance que le piston de commande 15 demeure en position soulevée pendant la course descendante du piston de percussion 11, le canal 44 ainsi que la face inférieure 34 du piston de commande 15 sont mis en communication 5 par la conduite 59* la conduite d'écoulement 26 et le canal 25 avec la conduite de réservoir 23» si bien que la pression dynamique régnant dans cette dernière conduite maintient le piston de commande 15 en position soulevée et réunit entre eux les canaux 32 et 35* 10 Dans le cas où l'outil 9 faisant éclater la roche ne rencontre aucune résistance et où le piston à emboîtement 10 frappe le couvercle 6, l'énergie de percussion est absorbée par des ressorts 60, précontraints au moyen d'une douille d'é-cartement 61 et de vis 62. Le canal annulaire 56 franchit 15 alors l'orifice 57 et le piston de commande 15 ne peut pas inverser brusquement le sens de son mouvement. Il en résulte un ralentissement de la frappe, ce qui élimine tout risque de de destruction. Il va de soi que des modifications peuvent être 20 apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. 69 22181 6 REVXITDIC AT IONS 2013373 1• Appareil de percussion hydraulique, comportant un piston mobile dans un cylindre et alimenté en alternance sur ses deux faces en liquide sous pression, piston dont la masse est égale à plusieurs fois celle de l'outil servant à la frag-5 mentation de roches, ainsi qu'un distributeur destiné à la commande de la course de percussion et de retour, et un accumulateur hydraulique de l'énergie de percussion, caractérisé en ce que le piston est pourvu d'un trou borgne axial disposé au centre, servant à l'admission du fluide comprimé et relié 10 par un tube de pression à l'admission du fluide comprimé, et en ce que la surface de percussion du piston est égale à la surface de retour annulaire, cependant que la surface frontale annulaire du piston tournée vers l'accumulateur hydraulique est égale à la surface frontale tournée vers l'extrémité 15 d'emboîtement. 2. Appareil de percussion hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur de commande servant à inverser le parcours de l'huile sous pression alimentant le piston pour la course de percussion et la course 20 de retour coopère avec un poussoir s'engageant dans la chambre du cylindre tournée vers l'accumulateur hydraulique et en ce que la face frontale du distributeur de commande tournée vers L'accumulateur hydraulique est réunie par line conduite à la chambre du cylindre tournée vers l'outil à emboîtement. 25 3« Appareil de percussion hydraulique selon les reven dications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston d'emboîtement servant au logement de l'outil rapporté est muni, à son extrémité tournée vers le piston de percussion, d'une surface inférieure à celle do l'appendice du piston de percussion. 30 4. Appareil de percussion hydraulique selon les re vendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle du cylindre est réuni à ce dernier par des ressorts précontraints. 5. Appareil de percussion hydraulique selon les revendications 1 à 4, caractérisé par une conduite de commande, qui 35 est fermée par le piston de percussion lorsque l'outil frappe dans le vide. 6. Appareil de percussion hydraulique selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un canal de décharge est formé par le cylindre d'une part et par le tube cylindrique 22181 7 2013373 extérieur d'autre part, et en ce que des conduites sont disposées dans le cylindre annulaire protégé des chocs de roches.