Brevet FR2211329A1 — publié le 19740719

La présente invention concerne un appareil travaillant par percussion pour le travail de la pierre, du béton, des minerais, du charbon, des métaux, etcs, comportant, dans un cylindre de guidage, entre la masse frappante librement mobile axialement et le piston d'entraînement de cette masse articulé à un mécanisme à manivelle, un coussin d'air situé dans la partie médiane dudit cylindre de guidage (zone de déplacement du coussin d'air), limité sur ses faces frontales par les faces frontales approximativenent planes de la masse frappante et du piston d'entraine- ment, et animé d'un mouvement de va-et-vient pendant le cycle de frappe, ledit coussin d'air étant mis, en vue de compenser les pertes d'air qui s'y produisent, en communication avec l'air libre ou avec l'enceinte du carter de l'appareil par au moins un passage d'air, les espaces situés, à l'intérieur du cylindre de guidage, devant la masse frappante et derrière le piston d'entrainement, étant en communication avec l'enceinte du carter de l'appareil. Dans un appareil travaillant par percussion de ce genre, le passage d'air communique directement avec l'atmosphère et est situé à proximité du bord avant du piston d'entrainement quand celui-ci est à son point mort avant, à savoir légèrement en arrière de ce point. On peut faire varier la force frappante, et l'amener à son maximum, en modifiant la section du passage d'air au moyen d'un dispositif approprié, tel qu'une vanne (voir Brevet E.U.À. 7 461 460 page 2 lignes 31 à 36 ; Modèle allemand nO 1 768 865 page 4 alinéa 1). Dans un autre appareil travaillant par percussion, connu, di genre précité, le passage d'air, également en communication avec l'air libre, est situé immédiatement avant le bord avant du piston d'entrainement se trouvant au point mort avant. La compensation des pertes dlair du coussin d'air sty effectue en premier lieu pendant la course de travail du piston d'entrainement, c'est-à-dire quand ce dernier ralentit dans la partie finale de sa course avant du fait des caractéristiques cinématiques du mécanisme à manivelle et que la masse frappante, dont la vitesse dépasse alors celle du piston, produit une dépression dans le coussin d'air (Demande de Brevet allemand nO 16 28 056 mise à l'examen public). Dans cette dernière réalisation citée, l'obtention d'une force frappante maximale est liée au fait que le passage d'air est situé au voisinage du point mort avant du piston d'entrainement, qu'il est ouvert pendant le parcours de retrait du piston et qu'il est fermé, après le début de la course de travail du piston d'entraînement, par le piston frappeur en position extr8- me arrière. Des essais poussés ont révélé que cette conception est erronée et qu'au contraire, dans un appareil travaillant par percussion du genre précité, on pouvait obtenir, conformément à l'invention, une augmentation de la force frappante en reportant le passage d'air au voisinage du bord arrière de la masse frappante en position de frappe et pourvue d'une bague d'étanchéité. Cette disposition du passage d'air au voisinage du bord arrière de la masse frappante en position de frappe est déjà connue en elle-meme par un appareil travaillant par percussion dans lequel la masse frappante comporte, -sur sa face dirigée vers le piston d'entraînement, un appendice cylindrique concentrique, le piston d'entraînement présentant une cavité correspondante dans laquelle plonge l'appendice cylindrique de la masse frappante pendant la course avant du piston d'entraînement (brevet X,U*A. 1 901 779). Dans ce dispositif, deux coussins d'air agissent indépendamment l'un de l'autre pendant la course de travail dans une première phase de cette course, le coussin d'air comprend la totalité de l'enceinte située entre le piston d'entraî- nement et la masse frappante. Dans une seconde phase, pendant que l'appendice cylindrique de la masse frappante plonge dans la cavité correspondante du piston d'entraRnement, un second coussin d'air hermétiquement clos, limité d'une part par la paroi interne de la cavité du piston d'entraînement et d'autre part par la face frontale de l'appendice cylindrique de la masse frappante, entre en action.Le passage d'air placé directement au bord arrière de la masse frappante en position de frappe assure la compensation des pertes d'air dans les deux coussins d'air mention nésa lies formes relativement compliquées de la masse frappante et du piston d'entratnement de cet appareil connu ne prédisposent pas aisément à -une fabrication en série. De plus, le risque de collision entre la masse frappante et le piston d'entraRne- ment ne peut évidemment être écarté que par la présence, à l'intérieur du piston d'entralnement, d'un second coussin d'air her métiquement clos dans la phase ultime de la course de travail. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus. Ce but est atteint, dans un appareil à percussion du genre défini au début, en disposant le passage d'air dans le cylindre de guidage, au voisinage du bord arrière de la masse frappante, pourvue d'une bague d'étanchéité, en position de frappe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit de quelques exemples pré férues, non Imitatifs, de réalisation représentés aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'un appareil à percussion selon l'invention en position de travail, le piston u'entraînement se trouvant dans la première phase de sa course de retrait - la figure 2 montre l'appareil de la figure 1 quand le piston d'entralnent se trouve dans la première phase de sa course de travail - la figure 7 est une variante de l'appareil de la figure 1 ; et - la figure 4 est une seconde variante de ce même appareil. Sur les dessins, l'outil percutant 1 est tenu par un porteoutil 2 joint frontalement au carter 3 de ltappareil dans lequel est disposé un cylindre de guidage axial et irnmobile 4. Ce dernier contient la masse frappante 5 se déplaçant librement et le piston -d'entraînement 6 articulé à un mécanisme à nanivelle par l'axe 7 et la bielle 8 le joignant au maneton tl de la manivelle 9 li'arbre de la manivelle peut être mis en rotation par un moteur quelconque. Un coussin d'air 12 est compris entre la masse frappante 5 et le piston d'entraînement , tous deux pourvus d'un joint d'étanchéité annulaire, 10 ou Il respectivement. Pour compenser les pertes d'air, le coussin d'air 12 est périodiquement l.liS en comlaunication avec l'enceinte 17, 17' du carter 3 par un passage d'air 1v (sur les figures 1 et 2), 14, 19 (sur la figure 3, ou lb (sur la figure 4). Ce passage d'air débouche au voisinage du bord arrière de la masse frappante 5 en position de frappe. lies espaces cylindriques situés devant la masse frappante et derrière le piston d'entraînement sont en communication avec l'enceinte 17, 17' du carter.D'autres orifices 19 (orifices de débrayage ou de déconnexion) sont percés dans le cylindre de guidage, dans un plan perpendiculaire à l'axe de ce dernier, en avant du bord arrière de la masse frappante en position de frappe. Ces orifices permettent à l'appareil de fonctionner à vide, sans percussion, par exemple quand l'outil est retiré du porte-outil ou partiellement sorti de l'espace cylindrique (position de marche à vide). Dans ce cas, la masse frappante 3 se trouve dans une position dans laquelle les orifices 19 débouchent derrière la masse frappante dans l'espace situé entre le piston frappeur et le piston d'entraînement, de sorte que la masse frappante ne peut plus être aspirée par la course de retrait du piston d'entraînement. Le passage d'air 13, 14, 19 ou 16 est plus proche du bord arrière 20 de la masse frappante 5 en position de frappe que du bord avant 21 du piston d'entraînement 6 se trouvant au point mort avant0 En outre, ce passage d'air est situé à une distance du bord avant 21 du piston d'entraînement 6 au point mort avant supérieure au quart de la course dudit piston. Dans le mode de réalisation représenté, le passage d'air est placé immédiatement à hauteur du bord arrière de la masse frappante en position de frappe.La longueur axiale de la masse frappante est approxima tivement égale à la longueur de la course du piston d'entraîne- ment* L'extrémité libre de la tige ou queue de l'outil 1 qui sera touchée par la masse frappante est placée à une distance du bord avant 21 du piston d'entraînement 6 au point mort avant approximativement double de la course dudit piston. La longueur de la partie de la tige ou queue d'outil saillant dans l'espace du cylindre de guidage 4 est inférieure à la longueur de la course du piston d'entraînementO Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le passage d'air 13 est constitué par un alésage transversal dans la paroi du cylindre, situé immédiatement à hauteur du bord arrière de la masse frappante en position de frappe.On a fait la constatation surprenante que, non seulement ce passage 13 permet une compensation suffIsante du coussin d'air, mais que l'appareil fait preuve d'une très grande etficacité de percussion, blen que le passage d'air, du fait de son emplacement spécIfique à hauteur du bord arrière de la masse frappante en position de frappe est immédiatement dépassé lors de la course de retrait du piston d' entr'ineuent. Dans le uode de réalisation de la figure ), ie passage d'air est constitué par une rainure 7ongltudinale 1+ dans la paroi interne du cylindre de guidage 4, enjambant le joint d'étanchéité annulaire 10 de la Liasse frappante 5 en position de frappe et débouchant dans un orifice de débrayage ou de déconnexion 19, de façon que, dans une position de travail telle que celle représentée à la figure 3, le coussin d'air 12 communique avec l'enceinte 17 du carter. Il est en outre essentiel, dans ce cas, que l'entrée de la rainure longitudinale 14 soit située à hauteur au bord arrière de la masse frappante en position de frappe. Ceci s'applique également au mode de réalisation de la figure 4, dans lequel la masse frappante 5 en position de frappe est enjambée dans sa totalité par une rainure 16 creusée dans la paroi du cylindre. La section optimale du passage d'air 13, 14-19, ou 16 pour l'obtention d'une force frappante maximale, dans les conditions de réalisation représentées (course, longueur de saillie de la tige d'outil dans le cylindre de guidage, diamètre Intérieur de ce dernier, masse et longueur axiale de la masse frappante) est comprise entre O,o et 3 mm, de préférence ,3 rm, X la représen- tation sur les dessins étant à l'échelle 1/1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la section optimale recherchée du passage d'air est déterminée par la rainure longitudinale 14. ais au point de vue de la fabrication, il est préférable de déterminer la section optimale du canal de passage d'air par l'alésage transversal 19 dans la paroi du cylindre. Dans ce cas, la section transversale de la rainure longitudinale est supérieure à celle de l'alésage 19, lequel est de L'expérience a révélé que l'effet positif de la disposition du, ou des passages d'air 15, 14-19, 16 au voisinage du bord arrière de la masse frappante 5 en position de frappe sur la compensation des pertes d'air du coussin d'air 12, donc sur la force frappante, est, dans les limites déterminées, indépendant de la longueur de course du piston d'entraînement 6, du diamètre du cylindre de guidage 4, de l'intervalle entre le bord arrière de la masse frappante en position de frappe et le bord avant du piston d'entraînement au point mort avant, et des autres grandeurs indiquées dans la description. REVENDI CATiON 1.- Appareil travaillant par percussion pour le travail de la pierre, du béton, des minerais, du charbon, des métaux, etc., comportant, dans un cylindre de guidage, entre la masse frappante librement mobile axialement et le piston d'entraînement de cette masse articulé à un mécanisme à manivelle, un coussin d'air situé dans la partie médiane dudit cylindre de guidage (zone de déplacement du coussin d'air), limité sur ses faces frontales par les faces frontales approximativement planes de la masse frappante et du piston d'entraînement, et animé d'un mouvement de va-et-vient pendant le cycle de frappe, ledit coussin d'air étant mis, en vue de compenser les pertes d'air qui s'y produisent, en communication avec l'air-libre ou avec l'enceinte du carter de l'appareil par au moins un passage d'air, les espaces situés, à l'intérieur du cylindre de guidage, devant la nasse frappante et derrière le piston d'entraînement étant en communication avec l'enceinte du carter de l'appareil, caractérisé en ce que le passage d'air est disposé dans le cylindre de guidage au voisinage du bord arrière de la masse frappante, pourvue d'une bague d'étanchéité, en position de frappe. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage d'air est plus rapproché du bord arrière de la masse frappante en position de frappe que du bord avant du piston d'entraînement au point mort avant et qu'il débouche dans l'enceinte close du carter entourant l'espace intérieur de la poignée de l'appareil. 3.- Appareil selon une quelconque des revendications "t ou 2, caractérisé en ce que le passage d'air est situé à une distance du bord avant du piston d'entralnement au point mort avant, supérieure au quart de la course dudit piston. 4.- Appareil selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le passage d'air est, situé immédiatement à hauteur du bord arrière de la masse frappante en position de frappe. 5.- Appareil selon une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou X, caractérisé en ce que la longueur axiale de la masse frappante est approximativement égale à la longueur de la course du piston d'entraînement. J.- appareil selon une quelconque des revendications 1, 2, j, = ou 3, caractérisé en ce que l'extrémité libre ae la tige de l'outil qui sera touchée par la masse frappante sera placée a une distance du bord avant du piston d'entraînement au point mort avant approximativement double de la course dudit piston. 7.- appareil selon une quelconque des revendications 1, 2, 5, 4, 5 ou , caractérisé en ce que la longueur de la partie de la tige d'outil saillant dans l'enceinte du cylindre de guidage est inférieure à la longueur ae la course du piston d'entrai- nement. 8.- Appareil selon une quelconque des revendications 1, a, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce cluse lé passage d'air est constitué par une rainure ménagée dans la paroi interne du cylindre de guidage et enjarbant le joint d'étanchéité annulaire de la masse frappante en position de frappe 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la rainure débouche dans un orifice de débrayage ou de déconnexion. 1G.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la rainure s'étend sur toute la longueur de la masse frappante en position de frappe et la dépasse. 11.- Appareil selon une quelconque des revendications 6 ou 9, caractérisé en ce que la section optimale du passage d'air est déterminée par celle d'un orifice dans lequel débouche la rainure longitudinale. 12.- Appareil selon une quelconque des revendications 1, , ,, 4, 3, , 7, , 9, 10 oa 11, caractérisé en ce que la section 2 du passage d'air est comprise entre 0,6 et 5 nm et qu'elle est, 2 de préférence, de 2,5 mm.