Brevet FR2227096A1 — publié le 19741122

La présente invention a pour objet un outil à percussion, plus particulièrement destiné aux travaux sousmarins. Lorsqu'on effectue des travaux sous-marins, il est nécessaire de fendre des roches ou de les désagréger ou encore de découper des pièces ou encore d'enfoncer des pieux dans le fond de la mer. Jusqu'à maintenant on a utilisé des cartouches explosives qui sont positionnées dans une première phase puis mises à feu dans une deuxième phase. Toutefois , l'explosion présente des dangers graves pour l'environnement. Des outils pneumatiques et hydrauliques sont également utilisables mais jusqu'à une profondeur assez faible. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un outil à percussion dont l'efficacité croit avec la profondeur d'utilisation. A cet effet, outil à percussion est du type comportant un organe constituant un poinçon de travail et un organe constituant masse ou inarteau, caractérisé en ce que le marteau est constitué par un cylindre creux dans lequel est logé au moins partiellement le poinçon de travail, et en ce qu'il est prévu des moyens pour déplacer au moins l'un des organes par rapport à l'autre, des moyens de création de vide dans une cavité ménagée entre lesdits organes de façon qu'après libération desdits organes l'énergie accumulée par au moins l'un des organes sous l'effet de la pression du milieu ambiant soit transmise au moins partiellement à l'autre organe. Un avantage de la présente invention réside dans le fait de pouvoir travailler à des profondeurs assez grandes, sans danger pour l'environnement, tout en permettant l'observation du travail que l'on effectue. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description donnée ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif d'un mode de réalisation ainsi que du dessin an- nexé sur lequel la figure unique est une vue en coupe de l'outil selon I' invention L'outil à percussion comprend un organe percutant appelé masse ou marteau constitué par un cylindre creux I ouvert à une de ses extrémités, et un organe de travail constitué par un poinçon 2 dont une extrémité 3 est terminée par une pointe 4 destinée à s'enfoncer dans le corps à désagréger ou reliée à un mouton battant un pieu et dont l'autre extrémité 5 est logée dans ledit cylindre I. L'extrémité 5 ou tette du poinçon, susceptible de recevoir les chocs répétés du fond 6 du cylindre I, est en appui sur un organe élastique de rappel 7 dont l'autre extrémité est en appui sur une zone annulaire 8 ménagée dans les parois intérieures du cylindre I. lie fond 6 du cylindre I comporte une partie en relief 9 autour de laquelle est ménagé un espace annulaire 10 de façon à délimiter une cavité lorsque ladite partie centrale en relief vient en contact avec la tête du poinçon 5. I1 va de soi que cette cavité peut être réalisée de plusieurs manières, par exemple par un espace annulaire ménagé autour de la tête du poinçon 5 ou encore sous forme sensiblement torique ménagée autour de la tête du poinçon 5 et de la partie centrale en relief 9 du fond du cylindre, lorsqu'ils sont en contact. Suivant l'uilisation de l'outil à percussion selon l'invention, on peut disposer dans le fond du cylindre soit un clapet soit une tête d'injection I8 reliée à une conduite I7 comme cela est visible sur la figure unique. En effet, on peut faire travailler l'outil par dépression interne en déplaçant, par des moyens appropriés tels que des moyens mécaniques, le cylindre creux I et le poinçon de travail 2 ou l'un des deux, puis en créant un vide dans la cavité IO. De ce fait, sous l'effet de la pression du milieu ambiant, l'organe libre de se déplacer, se rapproche de l'autre et lui transmet par percussion, au moins une partie de l'énergie accumulée dans son mouvement. On peut mettre à profit le transfert d'énergie pour enfoncer un pieu ou utiliser ledit outil en tant que cisaille.Pour cela, on déplace le cylindre creux et le poinçon qui sont solidaires chacun d'une lame de la cisaille et après création du vide dans la cavité, par exemple au moyen d'une pompe à vide, on libère lesdits cylindre creux I et poinçon 2 de façon que leur rapprochement mutuel provoque le découpage de l'objet considéré, le bilan de transfert d'énergie dans ce cas étant sensiblement égal à zéro. Dans l'hypothèse où ledit outil travaille avec de l'eau présente dans la cavité IO, il y a lieu de créer le vide par introduction de vapeurs sous pression de façon à refouler ladite eau hors de ladite cavité IO. Selon un autre mode préféré de l'invention représenté sur la figure unique, les moyens de déplacement du cylindre creux I et/ou du poinçon de travail 2 ainsi que les moyens de création de vide sont réalisés par une réaction chi- mique. Dans la partie de l'organe de travail extérieure au cylindre I est prévue une zone d'appui II pour un organe de rappel tel qu'un ressort I2 disposé autour du corps dudit outil et sur lequel est susceptible de venir s'appuyer l'extré- mité inférieure I3 du cylindre I. La cavité 10 est en communication avec le milieu ambiant par l'intermédiaire d'un orifice I4 équipé d'un clapet I5. Un joint 20 assure l'étanchéité entre la tête 5 et le cylindre I. Autour de la partie centrale en relief 9 du fond du cylindre est prévu un filament incandescent I6 pour allumer un mélange détonant produit par des corps réagissant avec l'eau introduits dans la capacité IO au moyen de la conduite I7 et de la tete d'injection I8 logée dans le fond du cylindre et débouchant dans la cavité IO. Les corps réagissant avec l'eau contenue dans la cavité IO pour produire le mélange détonant peuvent être introduits de différentes manières comme, par exemple, sous forme de poudres en suspension dans un gel ou une huile minérale. Le mélange détonant peut être constitué par un mélange gazeux tel que de 1' oxygène et un hydrocarbure gazeux introduits directement dans la cavité, les produits de combustion étant essentiellement le gaz carbonique soluble et de la vapeur d'eau condensable. On peut également introduire dans la cavité un mélange constitué par des produits réagissant avec l'eau tels que de 1 'hydrure de lithium et de l'hyperoxyde de potassium de façon à obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène. De même, on peut introduire un mélange d'aluminium et de peroxyde de sodium, ce dernier réagissant d'abord avec l'eau pour produire de l'oxygène et de la soude qui réagit sur l'aluminium avec dégagement d'hydrogène. Le mode de fonctionnement de l'outil à percussion selon l'invention est le suivant L'outil étant mis en place par des bras de manoeuvre non représentés, qui peuvent être lourds et servir de lest au cylindre I ou légers suivant l'utilisation considérée, fixés sur ledit outil au moyen de bossages I9 prévus à cet effet sur le cylindre I, on introduit dans la cavité IO le mélange choisi qui conduit à une évacuation de l'eau contenue dans ladite cavité IO, le clapet I5 étant maintenu décollé de son siège par un ressort.Dès l'allumage du mélange détonant, il s'établit dans la cavité IO une forte pression qui exerce un effort élevé sur la tête du poinçon 5, applique le clapet I5 sur son siège et projette le cylindre I du coté opposé à la tête du poinçon 5 avec détente des gaz. De ce fait, c'est la surpression par la réaction chimique qui constitue les moyens de déplacement du cylindre creux et du poinçon 2 si celui-ci n'est pas fixe. Quand la pression intérieure du cylindre devient inférieure à la pression ambiante, l'eau extérieure repousse le clapet I5 et commence à entrer dans la cavité par l'orifice I4. Durant cette in- troduction d'une quantité faible d'eau, le cylindre I continue son mouvement par inertie jusqu'à son point culminant et les gaz de combustion se condensent au contact de l'eau ou se dissolvent dans celle-ci. Sous l'action de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur exercée sur le cylindre I, ce dernier se précipite vers la tête du poinçon 5 et vient la heurter violemment pour enfoncer la pointe 4 dans la roche à fendre, cette pointe 4 s'étant déjà coincée dans la roche lors de l'explosion du mélange détonant. Sous l'action du ressort 12, le cylindre remonte pour reprendre une position stable par rapport à la tête du poin çon 5 pendant que la cavité IO est partiellement ou totalement remplie d'eau de mer. Un cycle peut recommencer par l'admission d'une nouvelle quantité du mélange convenable. I1 va de soi que l'introduction d'eau sous forme pulvérisée ou non est destinée à accélerer la condensation des gaz de combustion mais qu'elle pourrait être évitée si on ne la souhaite pas. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux mode de réalisation et de fonctionnement décrits ci-dessus mais en couvre , au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi que lorsque le cylindre arrive à son point culminant, les aménagements convenables du clapet I5 et d'un système de verrouillage permettent de maintenir le cylindre en position haute par rapport au poinçon, une pression pratiquement nulle régnant dans la cavité qu'ils délimitent ainsi, la libération des organes pour le transfert dlénergie étant commandée au moment opportun. On peut également disposer sur l'outil un clapet de surpression qui limite à la pression extérieure la valeur de la pression existant dans la cavité au cours de la retombée du cylindre I vers le poinçon 5. De même, on peut évacuer par tout autre moyen qu'une explosion suivie d'une condensation, le liquide ou le gaz contenu entre le poinçon et le cylindre et écarter ces deux derniers l'un par rapport à l'autre. REVENDICATIONS I. Outil à percussion, notamment pour travaux sous marins, du type comportant un organe constituant un poinçon de travail et un organe constituant masse ou marteau, caractérisé en ce que le marteau est constitué par un cylindre creux dans lequel est logé au moins partiellement le poinçon de travail et en ce qu'il est prévu des moyens pour déplacer au moins l'un des organes par rapport à l'autre, des moyens de création de vide dans une cavité ménagée entre lesditsorganes de façon qu'après libération desdits organes l'énergie accumulée par au moins l'un des organes sous l'effet de la pression du milieu ambiant soit transmise au moins partiellement à l'autre organe. 2. Outil à percussion selon la revendication I, caractérisé en ce que le déplacement des organes est réalisé par une surpression produite par une réaction chimique dans la cavité tandis que le vide est créé par la condensation des gaz. 3. Outil à percuss-ion selon la revendication 2, caractérisé en ce que la condensation des gaz est accéléré par une pulvérisation de liquide. 4. Outil à percussion selon la revendication I, caractérisé en ce que le vide est créé par une pompe à vide. 5. Outil à percussion selon la revendication I, caractérisé en ce que le vide est créé par une pression de vapeur agissant sur une masse de liquide préalablement introduite dans la cavité. 6. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité est-annulaire ménagée dans le fond du cylindre et autour d'une partie centrale en relief formant percuteur. 7. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes , caractérisé en ce que la cavité est annulaire et ménagée autour de la tête de la partie fixe. 8. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité est constituée approximativement par un tore ménagé autour d'une partie centrale en relief du fond du cylindre et la tête de l'organe de travail lorsqu'ils sont en contact. 9. Outil à percussion selon la revendication 2 caractérisé en ce que la réaction chimique est obtenue à partir d'un mélange détonant constitué par de l'oxygène et un hydrocarbure gazeux. IO. Outil à percussion selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réaction chimique est réalisée à partir d'un mélange détonant obtenut.par de l'hydrure de lithium et de l'hyperoxyde de potassium. 11. Outil à percussion selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réaction chimique est réalisée à partir d'un mélange détonant obtenu par de 1'aluminium et du peroxyde de sodium introduits dans la cavité sous forme de poudres en suspension dans un gel ou une huile minérale inerte. 12. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un organe élastique est prévu autour d'au moins une partie du poinçon logé dans le cylindre creux. I3. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du poinçon extérieure au cylindre comporte une surface d'appui pour un amop- tisseur sur lequel est susceptible de venir s'appuyer l'extrémité inférieure du cylindre. 14. Outil à percussion selon l'une des revendications caractérisé en ce que l'allumage du mélange détonant est produit par un filament incandescent. I5. Outil à percussion selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que la paroi externe du cylindre comporte un bossage pour la fixation d'un bras de manoetru