Brevet FR2245449A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs pneumatiques à percussion automoteurs, destinés à percer le sol par compactage, présentant un corps cylindrique pointu à lavant, renfermant un percuteur animé dtun mouvement alternatif dans le sens du déplacement de appareil et venant percuter lavant de celui-ci pour le faire avancer, ledit percuteur constituant un piston réalisant une chambre avant et une chambre arrière où de ltair est alternativement admis et libéré par 1Eefret dtun clapet distributeur pour animer ledit piston, ltair étant amené à la chambre arrière par un tube axial traversant le piston lui-meme, creusé en son axe, le piston-percuteur étant guidé dans sa partie arrière par une chemise percée de lumières et distante du corps cylindrique de manière à réaliser un espace annulaire permettant ltéchappement de ltair vers arrière du dispositif. Les dispositifs qui viennent dretre définis sont connus depuis longtemps et sont similaires à des dispositifs qui ont été décrits dans les brevets franchais 2.032.415, 2.080.598 et 2.087.509 déposés respectivement les 25 février 1970, 23 juillet 1970 et 21 mai 1970 par ltInstitut GORNOGO de la SIBIRSKOGO OTDELENIA AN SSSR. Dans le type appareil décrit en tete du présent mémoire et qui est en service depuis de nombreuses années, la chemise percée de lumières est maintenue, en porte-à-faux, tout à fait à arrière de appareil et elle comporte des lumiè- res prés de sa fixation. Cette chemise supportant la partie arrière du percuteur est soumise à des efforts importants. Cette disposition est nécessaire car une grande partie de ltair dgéchappement qui passe autour du percuteur doit réchapper vers l'extérieur en passant précisément sur la périphérie ex terne de ladite chemise.Il en résulte un porte-à-faux important de la chemise et des contraintes très élevées du métal dans la zone des lumières arrières de cette chemise qui se brise fréquemment à ce niveau. Naturellement cet incident provoque une mise hors service de ltappareil. Cette disposition nécessite aussi une pièce arrière à usinage compliqué et qui présente des ouies d'échappement de l'air. Cette pièce est compliquée à réaliser ; elle est fragile et onéreuse. Le percuteur est aussi guidé par le tube axial dta- menée drain comprimé et, à ce niveau, c'est-à-dire à ltarriè- re du percuteur, celui-ci est généralement muni de bagues de frottement contre le tube axial. En raison des vibrations, cette bague de frottement se brise fréquemment et met aussi ltap- pareil hors service. Enfin, une particularité génante de appareil réside dans le fait que le percuteur vient frapper directement sur la partie arrière de la pointe de forage qui présente, dans cette partie, une tete, ladite pointe étant introduite par ltin- térieur de appareil dans un mouvement qui lta fait glisser vers lavant dudit appareil. I1 est aisé de comprendre que lors du fonctionnement, la pointe rapportée est soumise à de rudes efforts et à une usure importante si bien qutil faut la remplacer fréquemment, c'est-à-dire qu::il faut la démonter en démontant appareil et en chassant la pointe depuis lavant vers arrière de ltappareil. Cette opération ncest généralement pas possible car la tete de la pointe est matée par le percuteur et elle reste coincée dans la pointe de appareil Si bien qutil faut changer la partie avant dudit appareil. La présente invention est destinée à remedier à ces divers inconvénients. Le dispositif de ltinvention est caractérisé principalement par le fait que la chemise est maintenue à ses deux extrémités au corps du dispositif, de telle manière quelle ne fasse qutune seule pièce avec celui-ci, son extrémité avant ne comportant aucune communication autre que les lumières avant avec la chambre avant, Si bien que tout ltair d'échapper ment de la chambre avant soit obligé de passer par lesdites lumières avant, dans une direction centrifuge, puis longitudinalement directement vers les ouies dtéchappement à ltarriè- re de Itappareil, la partie arrière de la chemise étant ainsi dépourvue de toutes lumières. Une seconde particularité de ltinvention réside dans le fait que la partie arrière du percuteur comporte une garniture de métal anti-friction coulée annulairement dans le trou arrière du piston percuteur. Une autre particularité importante du dispositif de ltinvention réside dans le fait que ltavant du dispositif comporte, extérieurement, une pointe rapportée et interchangeable en métal dur. Généralement cette pointe se fixe simplement au dispositif par un cone morse. Par ces trois modifications de ltappareil, on évite tout dtabord les ruptures de la chemise car celle-ei ne comporte plus de points faibles à sa naissance et elle est maintenue fermement à ses deux extrémités ; le métal anti-riction résiste infiniment mieux que les bagues de guidage antérieurement utilisées ; le changement de pointes avant ne nécessite plus de démontage de appareil et sgeffectue très rapidement.La modification du circuit dtair comprimé détermine un amorgage du-mouvement du piston percuteur à chaque mise en rou te si bien que appareil se met en route beaucoup plus facilement ; en effet, dans appareil utilisé jusqutici, on était obligé, pour la mise en route d'utiliser un régulateur dtair comprimé donnant des impulsions de pression Un résultat inattendu a été d'observer que appareil de ltinvention ne demandait plus que quatre bars environ de pression d'air comprimé au lieu de sept bars- qui étaient nécessaires auparavant. Enfin, et c'est là le résultat le plus important, alors que des appareils précédents étaient hors service après environ 5 perçages de trous, appareil de l'invention se comporte encore bien après plus de 150 perçages de trous. On économise donc le régulateur flair comprimé, de la pression draie comprimé et trente fois moins d'entretien. La description ci-après donne un exemple non limitatif de réalisation du dispositif à percer le sol de 1-linven- tion qui est illustré par les dessins joints dans lesquels la figure l est une coupe longitudinale dtun appareil utilisé antérieurement pour mieux montrer la différence avec l'ap- pareil de l'invention qui est représenté de manière similaire à la figure 2. Le dispositif pneumatique à percussion automoteur destiné à percer le sol par compactage se compose dlun corps extérieur I avec une partie avant 2 en forme dtogive et une partie arrière 3 sensiblement cylindrique. Les parties 2 et 3 sont reliées ltune à ltautre par un filetage 4. La partie avant 2 est percée axialement par un trou dans lequel on enfonce une pointe rapportée 5 qui présente une tete 6,à ltin- térieur de la partie 2, si bien que pour placer la pointe 5 on doit enfiler celle-ci par l'intérieur de Appareil pour qu'elle fasse saillie à lavant de celui-ci.A l'extrême ar rière du dispositif se trouve un bouchon 7 vissé dans la partie arrière 3 et qui présente des ouies 8, 9 permettant lté- chappement de l'air. Le bouchon 7 maintient, par un épaulement 10, une chemise 11 qui est maintenue à une certaine distance de la surface interne de la partie arrière 3 pour constituer un-espace annulaire 12. On voit que la chemise 11 est maintenue en porte-à-faux par son extrémité arrière à ltaide de lté- paulement 10. La chemise 11 présente des lumières avant 13 et des lumières arrières 14, celles-ci étant situées au voisinage de l'épaulement 10.Le corps cylindrique 11 renferme un percuteur 15, animé dXun mouvement alternatif dans le sens du déplacement de appareil et venant percuter la tete 6 pour faire avancer ltappareil, lorsque le percuteur se déplace vers lavant ; lorsque le percuteur se déplace vers Arrière, son mouvement est amorti par un matelas d'air dans une chambre arrière 16, comme il va être expliqué ultérieurement.Le percuteur 15 a une forme telle quil détermine aussi une chambre avant 17. Ltair est amené à la chambre 17 en venant de la tuyauterie d'admission 18 traversant le bouchon 7 et le clapet de distribution 19 pour passer dans un tube axial 20 solidaire du clapet 19, tube axial 20 qui stintroduit ns un trou axial 22 du percuteur 15. Le trou 22 traverse toute la longueur du percuteur-piston 15 pour aboutir tout à lavant de la chambre avant 17, jusqutau voisinage de la tête 6. Le bord du trou a xial 22 est garni dEune bague 23 qui assure le frottement du percuteur 15 sur le tube axial 20. Arrière du percuteur 15 est aussi guidé par frottement à l'intérieur de la chemise 11. Le percuteur 15 est guidé avec Jeu, à avant, sur la portée 24 au voisinage du filetage 4. Le fonctionnement de cet appareil qui est connu, est assuré par le clapet distributeur 19 qui, dans un premier temps, lorsquril est fermé et que le percuteur 15 est placé à lavant, assure le passage de l'air suivant les flèches 25 à 28, à savoir dans le tube 20 et le trou 22 si bien que Itair comprimé repousse le percuteur 15 vers arrière en faisant échapper ltair suivant les flèches 31 à 34 en passant par ltespace annulaire 12 et en stéchappant par les ouies 8 et 9.Le percuteur 15 recule sur un matelas d'air situé dans la chambre 16 dont la pression s'élève et provoque le mouvement du clapet 19 et propulse à nouveau le percuteur 15 vers l'avant ce qui provoque un appel drain matérialisé par les flèches 35 et 36. Lorsque le percuteur 15 est complètement repoussé vers avant, sa partie arrière dégage les lumières 13 pour lai sa ser échapper le surplus d'air qui stélimine dans espace annulaire 12 pour s'échapper dans les lumières 14 et les ouïes 8 et 9. On a rappelé le fonctionnement de appareil existant après avoir expliqué sa structure pour mieux comprendre les raisons des principaux inconvénients qutil présente. I1 est bien évident que le percuteur 15 frappant constamment sur la tete 6 finit par émousser celle-ci qui est matée dans le fond de la partie avant 2 et lorsquron veut changer la pointe rapportée 5, meme en dévissant la partie avant 2, on ne parvient pas à ltextraire. Les inconvénients principaux de l'appareil résident dans le fait que la partie arrière du percuteur 15 est guidée et supportée par la chemise 11 qui est maintenue en porte-à-àux seulement dans ltépaulement 10 à un endroit où ladite chemise est considérablement affaiblie par les lumières arrières 14. Fréquemment on constate des ruptures de la chemise 11 à cet endroit. Par ailleurs, en cours de fonctionnement, il est évident que la chemise 11 fléchit et soumet à son tour le tube axial 20 et la bague 23 à rude épreuve, ce qui provoque la rupture de celle-ci. Appareil de ltinvention tel qutil est représenté à la figure 2, se compose de pièces voisines. En particulier le corps cylindrique 101 se compose dtune partie avant 21 et dtune partie arrière 311 qui sont reliées par un filetage 44. La première modification réside dans la pointe rapportée 51 qui possède, à arrière, un cone morse 52 qui stenfile dans un trou correspondant creusé dans la partie 21, trou qui est borgne si bien que le percuteur 15, qui est identique à la pièce correspondante de ltappareil représenté à la figu- re 1, vient frapper sur le fond de la partie 21 et non plus sur la pointe avant. La partie arrière 311 diffère de la partie arrière 3 par le fait quelle se prolonge à arrière par une partie tubulaire 111 qui stapparente à la chemise 11 si bien que ltalésage intérieur de la partie arrière 311 a un meme diamètre dcun bout à l'autre tandis que son diamètre extérieur présente un double épaulement 53, 54 pour que lton puisse disposer sur l'épaulement 53 extérieur une chemise 55 extérieure ayant le meme diamètre que la partie de plus grand diamètre extérieur de la partie arrière 311, la chemise 55 constituant avec la partie tubulaire 111, un espace annulaire 121 similaire à espace annulaire 12. La chemise 11, en pratique, non seulement fait corps avec la partie 311, mais elle est usinée dans le meme bloc de métal pour ne faire qutune qeule et meme pièce. La partie arriere de appareil est constitué par un bouchon 56 qui se visse à ltintérieur de la partie tubulaire 111 et qui maintient ltécartement entre ladite partie tubulaire 111 et la chemise 55. Au-dessus de espace annulaire 121, le bouchon 56 présente des trous 57 qui servent à laisser échapper l'air. Par rapport à la chemise 1l, on voit que la partie tubulaire 111 est maintenue Sermement à ses deux extrémités.De plus, si des lumières avant 131 sont prévues, il ntest plus question de lumières arrières puisque 1tair stéchappe directement par les trous 57. On comprend que la partie tubulaire 111 soit beaucoup plus robuste et, comme elle est maintenue beaucoup plus fermement, puisqutelle ne forme qu'une seule pièce avec la partie 311 et quelle est maintenue à autre extrémité par le bouchon 56, on élimine tous risques de ruptures. Du fait de la modification qui vient dtetre expliquée, appareil nta plus exactement la meme structure en ce qui concerne le parcours de ltair après son passage dans la chambre avant 171. En fait ltair stéchappe autour du percuteur 15 suivant les flèches 312, 321 pour se glisser dans les lu mières avant 131 et partir dans ltespaee annulaire 121 pour aller à ltéchappement 57. Une autre particularité secondaire de ltinvention réside dans le fait que la bague 23 est remplacée ici par une garniture de métal anti-friction 231. REVENDICATIONS 10/ Perfectionnements aux dispositiSs pneumatiques à percussion automoteurs destinés à percer le sol par compac tage, présentant un corps cylindrique pointu à avant, ren fermant un percuteur ou piston animé dtun mouvement alterna tif dans le sens du déplacement de appareil puis venant per cuter ltavant de celui-ci pour le faire avancer, ledit percu teur constituant un piston réalisant une chambre avant et u ne chambre arrière où de ltair est alternativement admis et libéré par lteRfet dEun clapet distributeur pour animer ledit piston, ltair étant amené à la chambre avant par un tube axial traversant le piston lui-meme creusé en son axe, le piston-per cuteur étant guidé dans sa partie arrière, par une chemise per cée de lumières et distante du corps cylindrique de manière à réaliser un espace annulaire permettant ltéchappement de l'air vers arrière du dispositif, c a r a c t é r i s é s par le fait que la chemise est maintenue à ses deux extrémités au corps du dispositif, de telle manière qutelle ne fasse queue seu le pièce avec celui-ci, son extrémité avant ne comportant au cune communication autre que les lumières avant avec la cham bre avant si bien que tout ltair dtéchappement de la chambre avant soit obligé de passer par lesdites lumières avant, dans une direction centrifuge puis longitudinalement directement vers les ouïes dtéchappement à arrière de ltappareil, la par tie arrière de la chemise étant ainsi dépourvue de toutes lu mières. 29/ Dispositifs pneumatiques, tels que définis dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é s par le fait quou- ne garniture de métal anti-friction est coulée annulairement dans le trou axial du piston-percuteur pour limiter le frot tement avec le tube axial. 30/ Dispositifs pneumatiques, tels que définis dans ltune ou ltautre des revendications 1 ou 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é s par le fait que lavant du dispositif comporte extérieurement une pointe rapportée et interchangeable en métal dur. 4 / Dispositif s pneumatiques, tels que définis dans la revendication 3, c a r a c t é r i s é s par le fait que la pointe se fixe au dispositif par un cone morse.