Brevet FR2263398A1 — publié le 19751003

la présente invention ae rapporte à des dispositifs à mouvement alternatif à commande hydraulique, et notamment à des dispositifs de ce type qui actionnent des outils à percussion, tels que des outils de -forage. De tels dispositifs doivent autre de construction simple et à l'abri de tpute fausse manoeuvre en exploitation, de fa çon à pouvoir supporter des conditions d'utilisation difficiles. Selon l'invention, une telle machine comprend un distributeur inverseur qui, dans une position, détermine des raccordements hydrauliques pour l'entraSnement dans un sens de la pièce ou des pièces mobiles, qui à la fin de la course du mouvement résultant est déplacé dans son autre position dans laquelle il inverse les raccordements hydrauliques pour entrainsr la pièce ou les pièces mobiles dans le sens opposé, et qui à la fin de cette course en sens inverse est ramené à sa position initiale; le distributeur inverseur est déplacé entre ses deux positions sous l'effet de la pression hydraulique agissant sur deux pistons auxiliaires associés, sous la commande de la pièce ou des pièces mobiles, la pression agissant sur une surface relativement importante du piston auxiliaire correspondant, juste avant la fin d'une course du mouvement et étant mise à l'échappement, aù cours de la première partie de la course suivante, par un étranglement dans lequel le fluide peut se déplacer au cours dn mouvement de retour du piston auxiliaire, le distributeur étant maintenu dans sa position au cours du reste de la course correspondante par la pression hydraulique agissant sur une surface relativement petite de la meme extrémité du meme piston auxiliaire, cette pression étant rel chée lorsque le distributeur se déplace vers son autre position. Un tel dispositif est simple à réaliser étant donné que mises à part la ou les pièces mobiles, il n'utilise simplement qu'nue source de pression hydraulique et un distributeur inverseur. Une fois la pression hydraulique appliquée, le dispositif fonctionne automatique- ment sans l'intervention d'un organe externe de coordination ou de commande de distributeur, puisque c'est la fin-d'une course qui déclenche automatiquement la course suivante. Comme on l'a dit plus haut, le distributeur se déplace entre ses deux positions sous l'effet de la pression hydraulique agissant sur une surface relativement importante du piston auxiliaire correspondant. Dès que le distributeur stest déplacé dans son autre disposition, l'inversion des raccordements hydrauliques qui en résulte assure le relachement de la pression qui avait déclenché le mouvement, et c'est pour cette raison qu'une pression de maintien est nécessaire durant la fin de la course.Cette pression doit agir sur une surface plus petite que celle sur laquelle s'exerce la pression qui assure le déplacement du distributeur, étant donné quten fin de course, cette pression de maintien doit etre surmontée par la pression agissant sur l'autre piston auxiliaire qui assure le déplacement du tiroir à l'encontre de la pression de maintien. Il est donc commode de réaliser chacun des pistons auxiliaires de façon qu' il comporte un épaulement déterminant une surface annulaire plus faible que la surface de son extrémité, afin que la pression de maintien puisse s'exercer sur cette surface annulaire alors que la pression principale assurant le déplacement du distributeur d'une position à l'autre s'exerce sur l'estrémitd du piston auxiliaire.D'autres configurations sont également possibles à condition que les surfaces respectives soient dans les proportions relatives correctes. D'une façon générale, la pièce mobile peut consister en un piston se déplaçant dans un cylindre et, dans ce cas, il est facile de prélever la pression nécessaire au déplacement du distributeur d'une position à 11 autre, au moyen d'un orifice, ménagé dans la paroi de ce cylindre, qui est ouvert par le déplacement du piston juste avant que ce dernier n'atteigne la fin de sa course, et qui est refermé par le mouvement de retour du piston. Dès que cet orifice est ouvert la pression agit sur le distributeur pour le déplacer et inverser les raccordements hydrauliques. Une forme particulièrement appropriée de système mobile est constituée par deux pistons parallèles qui sont commandés de façon à se déplacer de façon coordonnée, en sens inverse l'un de 11 autre, dans les cylindres respectifs.Dans cet agencement, la pression assurant le déplacement du distributeur dans un sens peut titre commandée par le mouvement d'un des pistons juste avant qutil n'atteigne la fin de sa course, la pression assurant le déplacement du distributeur dans l'autre sens étant commandée par le mouvement de l'autre piston juste avant qu'il n'atteigne la fin de sa course propre. Etant donné que les deux pistons travaillent en opposition l'un à l'autre, il en résulte un élément d'équilibre dynamique, et -de plus, ce dispositif double évite d'avoir à uti liser un accumulateur hydraulique de dimensions suffisantes pour compenser les pointes de pression hydraulique découlant normalement de l'utilisation d'un piston unique.En principe le même système de commande peut également etre utilisé, dans le cas d'un piston unique, du fait que ce piston peut ouvrir un orifice juste avant d'atteindre la fin d'une course et en ouvrir un autre juste avant d'atteindre la fin de sa course de sens inverse. Il est très avantageux que le distributeur inverseur ait la forme d'un distributeur à tiroir et que les pistons auxiliaires soient constitués par des prolongements de ce tiroir. On peut utiliser néanmoins d'autres types d'inverseur comme par exemple des obturateurs plats. Lorsque le dispositif alternatif sert à l1entranement d'un outil de percussion la liaison avec la tête de l'outil peut être directe ou bien peut-être une liaison à course perdue. le dispositif à double piston peut être utilisé à cette fin pour agir sur une même tête d'outil et obtenir ainsi une cadence de travail qui est le double de celle obtenue avec un piston unique sans pour autant accrot- tre la vitesse des pièces mobiles. Le dispositif suivant l'invention va maintenant autre décrit à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une machine à piston unique; - la Fig. 2 est une vue analogue d'une machine à double piston qui est raccordée pour assurer ltentraSnement d'un outil de percussion. La Fig. 1 représente un dispositif à mouvement alternatif comportant une pièce mobile constituée par un piston l se déplaçant dans un cylindre 2 sous l'effet de la pression hydrauliqueindiquéeen P qui est fournie au moyen d'un inverseur constitué par un distributeur 3. le piston l est réalisé avec un épaulement 4, et au cours de la course du piston de la droite vers la gauche qui correspond à la course de travail, la pression hydraulique s'exerce sur l'extrémité droite du piston alors que la surface annulaire de l'épaulement 4 se trouve raccordée à l'échappement. Pendant la course de retour, l'extrémité droite du piston 1 est raccordée à 11 échappement alors que la pression hydraulique agit sur la face annulaire 4.Les raccordements hydrauliques sont établis du coté gauche et du côté droit du vérin 2 au moyen des canalisations 6A et 63 respectivement, ces raccordements étant inversés par le tiroir 3 à la fin de chaque course, le distributeur étant lui-même commandé par la pression provenant des orifices 7A et 7B respectivement qui se trouvent découverts juste avant que le piston n' n'atteigne la fin de sa course, et ensuite recouverts immédiatement après le début de la course-suivante. Le fonctionnement du distributeur 3 va maintenant autre décrit avec plus de détails. Ce distributeur est symétrique, et les pièces correspondantes des deux côtés sont désignées par les lettres A et B. Dans la position représentée sur le dessin, le piston 1 se déplace vers la droite sur sa course de retour, et approche de la fin de sa course. le tiroir lO du distributeur 3 est dans sa position gauche pour laquelle la pression hydraulique passe dans une canalisation 13A puis dans une canalisation 6A pour s ' exercer sur la face annulaire 4. La canalisation correspondante 13B est raccordée à l'échappement en 14B, ce qui fait que ltextrémité droite du piston se trouve elle-mEme raccordée à l'échappement par l'intermédiaire de la canalisation 63. Le piston 1 continuant à se déplacer vers la droite découvre llori- fice 7A du fait du mouvement de son extrémité gauche. La pression hydraulique se trouve alors raccordée par une canàlîsation 18 A à un espace l9 A situé à l'extrémité gauche du carter 20 du distributeur 3. le tiroir 10 comporte des prolongements 12 A et 12 B à ses extrémités, qui constituent des pistons auxiliaires commandant le mouvement du tiroir. La pression existant dans l'espace l9 A. agit sur l'extrémité gauche 12 A.du tiroir 10 pour repousser ce dernier vers la droite et inverser ainsi tous les raccordements hydrauliques précédemment décrits.De par son inertie, le piston 1 poursuit son mouvement vers la droite pour achever sa course, mais, dans le même temps, la pression hydraulique se trouve raccordée à l'extrémité droite du piston par la canalisation 6B alors que son extrémité gauche se trouve raccordée à l'échappement par la canalisation 6A. Dès que l'extrémité gauche du piston est raccordée à l'échappe ment, l'espace 19 A. se trouve également raccordé à l'échappement par la canalisation 18A, mais immédiatement après, le piston 1 amorce sa course de travail vers la gauche et recouvre de nouveau l'orifice 7A. Une canalisation 22A se trouve done raccordée à l'échappement en 23A par l'intermédiaire d'un étranglement 24A et permet ainsi à toute pression résiduelle de s'échapper pour que celle-ci ne s' oppose pas au mouvement vers la gauche du tiroir 10 à la fin de la course suivante du piston. La canalisation 22A permet également au fluide de s'échapper de l'espace 19A au cours de ce mouvement. Néanmoins, il faut que dans l'intervalle le tiroir 10 se trouve maintenu à sa position droite, et à cet effet la pression passant dans la cnnslisa- tion 16B agit sur une surface annulaire 26A définie par un épaulement ménagé sur le corps du prolongement 12A.Cette pression maintient le tiroir du côté droit, mais étant donné que la surface annulaire de l' dpaulement est plus petite que celle de l'extrémité du prolongement 12,lorsque la pression pénètre dans l'espace 193 à la fin de la course suivante du piston, la valeur de cette pression sur l'ex- trémité droite du prolongement 12B est suffisante pour vaincre la force de la pression 'exerçant sur ladite surface annulaire 26A. Juste avant que le piston 1 n'achève sa course de travail vers la gauche, son extrémité droite découvre l'orifice 7B, et la pression hydraulique se trouve raccordée à l'espace 19B par la canalisation 18 B pour produire le résultat qui vient autre indiqué, c'està-dire pour vaincre la pression s' exerçant sur la surface annulaire 26A et permettre ainsi au tiroir 10 de revenir à sa position gauche telle qu'elle est représentée sur le dessin. la pression résiduelle de l'espace 193 passe alors dans l'échappement 233 par la canalisation 223 et 1' étranglement 24B de la méme manière qui a déjà été décrite pour le fonctionnement de la fin de la course précédente. En conséquence, en fin de course du piston dans chaque sens, l'orl- fice correspondant 7A ou 7B est ouvert pour assurer le déplacement du tiroir 10 d'une position à 11 autre, afin d'inverser ainsi les raccordements existants et d1entrainer le piston dans sa course suivante, tout en assurant le maintien du tiroir dans la position à laquelle il est arrivé. En d'autres termes, le fonctionnement se poursuit tout à fait automatiquement sans nécessiter l'intervention d'un organe externe de commande,coordonnée : ce dispositif est extremement simple et peut servir à l'entraînement d'un équipement approprié non repré- senté sur le dessin. Dans l'appareil représenté à la Fig. 2 le dispositif alternatif fonctionne selon le méme principe que celui qui vient d'être décrit et qui est commande par un distributeur à tiroir identique à celui de la Fig. 1. les mimes références numériques ont donc été utilisées pour le distributeur lui-mEme, ce dernier commandant deux pistons identiques au lieu d'un seul piston, les parties correspondantes des pistons étant identifiées respectivement par les lettres A et B. Chacun des pistons 30 se déplace dans un cylindre 31 et comporte un épaulement 32 déterminant une surface annulaire au delà de laquelle une partie 33 d*-~plus faible diamètre sort de l'extrémité du cylindre. Chacune de ces parties 33 est prolongée par une tige 36 qui est reliée à une masse 37 par une liaison à mouvement perdu comprenant une tette 38 prévue sur la tige 36,qui se déplace dans un évidement 40. Chaque piston a une construction relativement légère, et est arrêté en fin de course par un boitier représenté schématiquement en 35, tandis que la liaison à mouvement perdu permet à la iasse 37 de poursui- vre son mouvement pour frapper l'enclume 41. La Fig. 2 est entièrement schématique et ne correspond pas aux proportions réelles. En réalité, les deux cylindres 31A et 3lB sont non- tés côte à côte très proche l'un de l'autre, de manière que les mas- ses 37A et 37B puissent agir de concert sur une enclume 41 qui constitue la tte d'un outil de percussion tel qu'us outil de forage. Butant donné que chaque piston 30 peut fonctionner à la mSme vitesse que le piston unique normalement utilisé dans une machine de ce type, et que les deux pistons agissent sur la meme tette d'outil 41, on peut environ doubler la cadehce normale de fonctionnement Bans augmenter la vitesse des parties mobiles. En outre, le fonctionnement en opposition des deux pistons introduit un élément d'équilibre dynamique qui facilite considérablement le fonctionnement de l'ensemble. Comme on l'a dit plus haut, la commande des pistons 30A et 303 par le distributeur 3 est basée sur le meme principe que celui déjà décrit sur la Pig. 1. Sur le plan du fonctionnement, il n'existe qu'une petite différence qui réside dans le fait que les orifices repré sentés en 47A et 47B par lesquels passe la pression hydraulique pour déplacer le tiroir 10 d'une, position extrême à l'autre, sont commandés par le mouvement des deux pistons 30A et 30B respectivement. Dans la position représentée sur la Fig.2, le piston 30A vient d'amorcer Sa course de retour ascendante -alors que le piston 30B vient d'amorcer sa course de travail descendante. L'orifice 47B a été précédemment ouvert pour assurer le passage de la pression pour le déplacement du tiroir 10 vers sa position gauche, ce qui a entraîné le raccordement immédiat de l'orifice 47B à l'échappement. le piston 30B est sur le point de fermer cet orifice 47B, dans son mouvement descendant, après quoi toute pression résiduelle peut s'évacuer vers l'échappement 23 B comme on l'a explique précédemment. te tiroir 10 demeure alors dans la position précitée jusqu'à ce que le piston 30A se déplace vers le haut et atteigne une position dans laquelle son bord inférieur déterminé par l'épaulement 32A découvre l'orifice 47A pour assurer le passage de la pression du côté gauche du prolongement 12A afin de repousser le tiroir vers la droite. En d'autres termes, le piston 30B commande le mouvement du tiroir vers la gauche et le piston 30A commande le mouvement de ce tiroir vers la droite.-l'inversion des raccordements hydrauliques et la façon dont le tiroir se trouve maintenu dans sa position par la pression s'exerçant respectivement sur les surfaces annulaires 26A et 26B sont exactement les mêmes que dans le fonctionnement décrit en réference à la Fig. 1. L'avantage qu'il y a à commander le déplacement du tiroir 10 à partir du mouvement des deux pistons distincts 30A et 303 réside dans le fait qu'on assure ainsi que chaque piston pourra achever son propre mouvement de retour (qui s'effectue plus lentement que le mouvement aller puisque la pression s'exerce sur une surface plus faible) avant le début du cycle suivant. - REWENDICAtIGNS 1 - Dispositif à mouvement alternatif à commande hydraulique, caractérisé en ce qu'il comporte un distributeur inverseur qui, dans une position, assure des raccordements hydrauliques permettant d'entraîner dans un sens la pièce ou les pièces mobiles, qui à la fin de la course du mouvement résultant, est déplacé dans son autre position pour laquelle il inverse les raccordements hydrauliques pour entrainer dans le sens opposé la pièce ou les pièces mobiles et qui, à la fin de cette course en sens inverse, est ramené de nouveau à sa position initiale, son déplacement entre ses deux positions extrêmes étant assuré par la pression hydraulique agissant sur deux pistons auxiliaires associés et étant commandé par la pièce ou les pièces mobiles, cette pression, qui s'exercevsur une surface relativement plus importante du piston auxiliaire correspondant, étant appliquée juste avant la fin d'une course et étant mise à l'échappement au cours du début de la course suivante par un étranglement à travers lequel le fluide peut passer au cours du mouvement de retour du piston auxiliaire, et le distributeur étant maintenu en-position pendant le reste de la course correspondante par la pression hydraulique s'exerçant sur une surface relativement plus petite à la méme extrémité du même piston auxiliaire, cette pression étant éliminée lorsque le tiroir se déplace dans son autre position. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque piston auxiliaire comporte un épaulement déterminant une surface annulaire qui est plus petite que la surface de ltestrémité du piston auxiliaire, le distributeur se déplaçant d'une position à l'autre sous l'effet de la pression s' exerçant sur l'extrémité correspondante et se trouvant maintenu en position par la pression s'- exerçant sur la surface annulaire correspondante. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression nécessaire au déplacement du tiroir d'une position à l'autre, est prélevée par un orifice ménagé dans la paroi d'un cylindre, qui est ouvert par le mouvement à l'intérieur de ce cylindre, d'un piston constituant la pièce mobile ou l'une des pièces mobiles, juste avant que ce piston n'atteigne la fin de sa course, son mouvement de retour assurant ensuite la fermeture dudit orifice. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'elle comporte deux pistons parallèles qui sont commandés pour se dé -placer en sens opposé dans leurs cylindres respectifs suivant un mouvement coordonné, en ce que la pression assurant le déplacement dans un sens du distributeur est commandée par le mouvement de l'un des pistons juste avant que ce piston n1 atteigne la fin de sa course, et en ce que la pression assurant le déplacement dans le sens opposé du distributeur est commandée par le mouvement de l'autre piston juste avant que ce piston n'atteigne la fin de la course correspondante. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'- il comporte un piston unique qui ouvre un orifice Juste avant qu'il n'atteigne la fin de sa course dans un sens et qui ouvre un second orifice juste avant qu'il n1 atteigne la fin de sa course dans l'autre sens. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que le distributeur inverseur est un distributeur à tiroir, et les pistons auxiliaires sont constitués par des prolongements de ce tiroir. 7 - Appareil de percussion comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce mobile ou chaque pièce mobile entrains la tette drun outil de percussion. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tette de l'outil a avec la pièce mobile correspondante une liaison à mouvement perdu.