Brevet FR2315326A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne un perfectionnement aux anpareils de percussion utilisables principalement pour briser ou casser par percussion le béton, les roches et analogues. La plupart des appareils de percussion bien connus classiques dans le domaine sont d'un type qui est commandé par la force d'actionnement d'un compresseur d'air. Pour ces appareils, un compresseur d'air séparé, qui est très coûteux, est nécessaire indépendamment du corps de appareil de percussion conçu pour être utilisé exclusivement pour briser par percussion le béton, les roches et analogues, en sorte que ces appareils deviennent onéreux quant au coût de fabrication et prennent des dimensions importantes.En outre, un inconvénient des appareils classiques mentionnés ci-dessus réside dans le fait que leur action de brisage est excessivement lente, qu'ils consomment une quantité extrêmement importante de carburant pour l'entrainement d'un compresseur d'air et qu'ils demandent un effort important pour leur maintien en soi. Un autre inconvénient des appareils classiques réside dans le fait qu'ils ont une structure trop compliquée pour permettre à un utilisateur de les manipuler et de les entretenir facllement. C'est pourquoi tous les efforts possibles ont été jusqu'alors tentés en vue de supprimer tous les inconvénients mentionnés plus haut, mais on n'a pas encore réalisé un appareil de percussion idéal car, comme on le comprendra aisément, il est impossible de résoudre les difficultés fondamentales mentionnées plus haut tant que l'appareil est construit en liaison avec un tel compresseur d'air. C'est pourquoi il a été proposé un nouveau type d'appareil de percussion fonctionnant sans compresseur d'air, tel que décrit dans le brevet français n" 73 04 723, et dans lequel un piston libre est prévu à l'intérieur d'un cylindre qui est agencé pour avoir un mouvement de va-et-vient vertical le long de la paroi périphérique interne d'un cylindre externe de manière à soumettre ledit piston à la percussion provoquée par I'effet maximum dlune force d'éjection, par explosion, de l'air comprimé dans une chambre de pression réalisée à l'intérieur de la partie supérieure dudit cylindre mobile. Cependant, conformément à ce type d'appareil, il apparat des vibrations présentant une amplitude et une force excessives, dues a une force de renvoi produite lorsque l'effet de percussion est transmis au piston et en partie dues à l'effet de percussion développe lorsque le cylindre mobile est ccntraint de se déplacer alternativement, ce qui rend difficile à un utilisateur de diriger des opérations normales en supportant exactement l'appareil avec les mains.De plus, ledit appareil présente l'inconvénient consistant en ce qu'il ne peut pas toujours être amené de force à porter contre des emplacements désirés de la surface du sol1 exactement en synchronisme avec chaque coup de bélier du piston libre sur sa course de va-et-vient pour provoquer une force de choc suffisam- ment élevée permettant une utilisation pratique. En outre, le problème des vibrations reste encore non résolu, en sorte que l'appareil de percussion du type classique comportant un compresseur d'air est généralement accepté actuellement comme etant le meilleur malgré les nombreux inconvenients, qui y sont associés, comme expliqué ci-dessus. L'invention a pour but de réaliser un appareil pouvant exactement porter contre le sol à chaque coup de bélier sur le piston libre. Conformément à l'invention, un ressort externe est prévu pour absorber la force de réaction provoquée par le mouvement uniforme d'un dispositif de transmission de puissance apte à convertir un mouvement de rotation en un mouvement alternatif, tel qu'un mécanisme à manivelle, ainsi que par le mouvement alternatif d'un cylindre mobile. Ce ressort est disposé en combinaison avec un ressort interne prévu pour absorber une force de réaction provoquée à chaque coup de bélier du piston libre, en atténuant les chocs et vibrations dont, sinon, l'appareil serait le siège au cours du fonctionnement.Avec cet agencement, la force de réaction exercée à chaque coup de belier du piston libre est convertie en grande partie en une puissance d'entraînement destinée à faire pivoter la manivelle en augmentant de façon importante l'économie réalisée sur la consommation de carburant de l'appareil. Comme cela ressort de façon évidente de la description précédente, un des buts principaux de la présente invention est de fournir un appareil de percussion rerarquable pouvant casser le béton, les roches et autres, de façon très efficace. Un autre avantage de l'invention est de fournir un appareil de percussion qui peut absorber les chocs et vibrations provoqués au cours du fonctionnement, en permettant de ce fait à l'utilisateur de diriger les opérations de maniere aisée et sure, avec moins de peine, et ce sans aucune réduction de la puissance dtentraine- ment Un autre avantage de l'invention est de fournir un appareil de percussion perfectionné qui peut totalement casser ou briser puissamment le béton, les roches et autres au moyen d'une unité compacte qui est d'une fabrication et d'un entretien moins onéreux, d'une consommation économique en carburant et d'un transport aisé. Ces avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description ci-après considérée en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une élévation verticale en coupe montrant un exemple typique de l'appareil selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 est un schéma illustrant pour différentes phases, les positions prises par l'enveloppe externe, le cylindre mobile, le piston libre, le carter, l'organe de percussion, le ressort interne et le ressort externe, chaque fois que la manivelle effectue un cycle. En se référant maintenant aux figures, on voit que l'appareil de percussion conforme a la présente invention possède une enveloppe externe 10 dont la partie supérieure est munie d'un mécanisme de transmission de puissance constitué de préférence sous la forme d'une manivelle 11 et dont la partie centrale comporte un cylindre externe 12, tandis que sa partie inférieure est munie d'un organe de coulissement 14 prévu pour supporter avec possibilité de glisserment un carter 13 le long de la surface périphérique externe de l'organe 14. L'espace interne de l'enveloppe externe 10 est subdivisé par une cloison 15 située dans la zone comprise entre le cylindre externe 12 et l'organe de coulissement 14, la cloison 15 étant percée en son centre par un trou 18 prévu pour l'insertion d'une extrémité 17 d'un organe de percussion ou fleuret 16, et comportant, en des emplacements appropriés, des trous traversants 19. A l'intérieur du cylindre externe 12 est monté un cylindre mobile 22 dont l'extrémité supérieure est fermee hermétiquement et dont l'extrémité inférieure est munie d'un orifice 20. La sur face de la paroi périphérique externe du cylindre 22 est traversée par un- couple de perçages 21a, 21h tel que représenté par des pointillés sur la figure 1. A la fois les surfaces de la paroi périphérique externe inferieure et supérieure dudit cylindre mobile 22 peuvent glisser contre le pourtour interne du cylindre externe 12, avec étanchéité à l'air. La partie centrale de la surface périphérique externe du cylindre mobile 22 et la surface de la paroi périphérique interne du cylindre externe 12 ménagent entre elles un espace 23. L'extrémité supérieure du cylindre mobile 22 et une manivelle 24 sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une tige de liaison 25, la manivelle 24 pouvant pivoter sous l'action d'une force d'entraînement transmise par un arbre d'entraînement flexible 27 partant d'une source de puissance telle qu'un moteur 26 prévu extérieurement, comme représenté par les lignes en traits mixtes sur la figure 1. Ainsi, le cylindre mobile 22 est tenu de se déplacer suivant un mouvement de va-et-vient vertical dans le cylindre externe 12 lors de la rotation de la manivelle 24. A l'intérieur du cylindre mobile 22 est monté, de façon à pouvoir coulisser, un piston libre 29 possédant une tige saillante 28, dirigée vers le bas. Le piston 29 peut se déplacer suivant un mouvement de va-et-vient vertical par suite du mouvement alternatif du cylindre 22.La tige saillante 28 fait saillie hors de l'orifice 20 du cylindre mobile 22 pour donner un coup de bélier sur le sommet de l'organe de percussion 16 lorsque le cylindre 22 descend. L'organe de percussion ou fleuret 16 comporte ladite extrémité 17, l'autre extrémité avant 30 opposée à la précédente, un organe étagé constitué par une-collerette supérieure 31 de faible diamètre et une collerette inférieure 32 de diametre plus grand. Sur la surface de la paroi périphérique externe de l'organe de coulissement 14 de l'enveloppe externe 10 sont ménagées plusieurs nervures 33, tandis que le carter 13, dans la surface périphérique interne duquel sont ménagées plusieurs gorges 34 correspondant aux nervures 33, est monté sur le pourtour extérieur de l'organe 14, ces nervures 33 s'engageant dans les gorges 34 (voir fig. 2). L'extrémité supérieure périphérique interne du carter 13 est munie, à une certaine hauteur, d'un épaulement 35 qui ne comporte pas de gorges, de manière que l'organe 13 ne puisse descendre audelà d'une certaine position limite. Ainsi, le carter 13 peut avoir un déplacement coulissant de va-et-vient vertical sur une course fixée le long du pourtour externe de l'organe de coulissement 14 de l'enveloppe externe. Le carter 13 comporte à sa partie supe- rieure un espace 36 dans lequel s'engage la partie inférieure de l'enveloppe externe 10, laquelle est limitée par la paroi latérale présentant les gorges 34.Le carter 13 se termine par un fond 40 comportant un trou 37 destiné à recevoir1 avec coulissement, la collerette 31 de faible diamètre, un trou 38 destiné à recevoir, avec coulissement, la collerette 32 de diamètre plus grand et également un trou 39 pour recevoir, avec coulissement, l'extrémité avant 39 de l'organe de percussion, ces trous communiquant entre eux (en se succédant du haut vers le bas en se référant aux dessins annexes). La surface inférieure de l'espace 36 forme une surface 41 de support pour un ressort hélicoïdal externe 42 qui est monté entre la surface 41 et la surface inférieure de la cloison précitée 15 et absorbe de ce fait la force de réaction provoquée par le mouvement alternatif du cylindre 22. En outre, un ressort hélicoïdal interne 43 est monté entre la surface supérieure de la collerette de petit diamètre 31 de l'organe de percussion et la surface inférieure de la cloison 15 et absorbe de ce fait la force de réaction provoquée par la force de choc de l'organe de percussion ou fleuret 16. On va maintenant exposer de façon détaillée le fonctionnement de l'appareil de percussion conforme à l'invention en se référant aux figures 3(1) à 3(1V) des dessins annexés, sur lesquelles on a représenté le fonctionnement de l'appareil, qui est effectué en plaçant l'extrémité avant de l'organe de percussion 16 contre la surface (G) du sol tel que par exemple du béton ou autre, les mains d'un utilisateur tenant une paire de poignées de manoeuvre (non représentees) faisant saillie, de façon opposée, latéralement sur la partie supérieure de l'enveloppe externe 10. La figure 3(1) montre un état particulier de la manivelle 24 qui a atteint une position faisant un angle d'environ 150 par rapport à son point mort bas, le piston libre allant fournir une course active de puissance à l'organe de percussion 16. Dans l'état men tionné plus haut de la manivelle 24, le cylindre mobile 22 est situé à proximité de son point le plus bas après s'étire abaissé, à la suite de quoi l'enveloppe externe 10 rebondit en réaction au mouvement descendant du cylindre mobile 22. Puis il s'ensuit immédiatement que le piston libre 29 fournit une course de puissance à l'organe de percussion 16. La figure 3(II) montre un état particulier de la manivelle 24 après qu'elle ait juste dépasse son point mort bas. Dans cet état de la manivelle 24 11 organe de percussion 16 rebondit légère- ment sur la surface du sol (G) en réaction au coup violent porté par l'organe de percussion 16 sur la surface du sol (G). Simultané- ment, le piston libre 9 remonte sous l'effet d'une force violente due à la force de réaction provoquée par le coup violent donné par le piston 29 à l'organe de percussion 16. En outre, le cylindre mobile 22 commence également à remonter et, en réaction à ce mouvement, l'enveloppe externe 10 est soumise à une force de réaction descendante le faisant descendre.Entre-temps, le carter 13 reste immobile par suite de la force d'inertie en sorte que le mouvement de glissement se produit entre le carter 13 et l'organe de coulissement 14 en provoquant la'formation d'un écart entre l'épaulement 35 et l'extrémité supérieure des nervures 33. Par conséquent, le ressort hélicoïdal interne 43 empêche l'organe de percussion 16 de remonter et absorbe l'énergie de vitesse ascendante de l'organe 16. D'autre part, le ressort heli cotidal externe 42 est soumis à et absorbe la force de réaction descendante de l'enveloppe externe 10 en réduisant de ce fait le mouvement montant de l'organe de percussion 16 qui se produit au moment où Ie'piston libre 29 frappe d'un coup violent l'organe de percussion 16 et immédiatement après. I1 s'ensuit que l'amplitude verticale du mouvement de l'organe de percussion 16 peut être réduite à la plus petite valeur, qu'une position de choc de l'organe de percussion 16 est toujours fixée sur la surface du sol (G), que l'on peut empêcher que les chocs violentes du piston libre 29 sur l'organe de percussion 16 et également de ce dernier sur la surface du sol (G) soient directement transmis aux mains d'un utilisateur tenant les poignées de l'appareil de percussion, et que llon peut éviter que les vibrations verticales de l'enve lippe externe 10 augmentent de plus en plus. La figure (ICI3 des dessins montre un état particulier de la manivelle 24 situé légèrement au-dessous de son point mort haut, pour lequel le cylindre mobile 22 est disposé légèrement au-dessous de sa position supérieure. Comme cela a déjà été mentionné précé- demment, le piston libre 29 est déplacé vers le haut avec une vitesse élevée en réaction provoquée lorsqu'il a fourni à l'organe de percussion 16 une course de puissance. Dans ce cas, il se forme une enceinte de pression d'air (P) entre la surface supérieure du piston libre 29 et la surface interne du cylindre mobile 22.Le piston libre 29 remonte en comprimant l'air confiné dans ladite enceinte de pression d'air (P). En liaison avec ceci, comme représenté sur les figures 3(11) et 3tITI), la manivelle 24 peut être entraînée en rotation avec une faible quantité d'énergie apportée de l'extérieur étant donné que le cylindre 22 est normalement poussé de manière à faire pivoter la manivelle 24 à l'aide de l'énergie produite par le piston libre 29 qui tend potentiellement à monter, en réduisant de ce fait la consommation de carburant. Dans l'état mentionné plus haut, l'enveloppe externe 10 reste dans sa position basse et l'organe de percussion 16 est également dirigé vers sa position basse par suite de la stabilité dynamique du ressort helicoldal interne 43, l'extrémité avant de l'organe de percussion 16 aboutant contre la surface du sol (G). Sur la figure 3(IV) des dessins, on a représenté la manivelle 24 positionnée au-deld de son point mort haut après avoir pivoté d'un angle d'environ 300. Le cylindre mobile 22 est entraîné vers le bas et le piston libre 29 descend avec une vitesse de loin supérieure à celle du cylindre mobile 22 en partie par suite d'une réaction produite étant donné que Itair comprimé dans l'enceinte de pression d'air est comprimé à une pression dépassant son point critique, et en partie par suite du mouvement descendant du cylindre mobile 22. D'autre part, l'enveloppe externe 10 remonte sous l'effet d'une force de renvoi consécutive au mouvement descen dant -du cylindre mobile 22. Le ressort hélicoïdal interne 43 s'appuie contre l'organe de percussion 16 tandis que le ressort hélicoïdal externe 42 agit de manière à ramener élastiquement le carter 13 dans sa position originelle, c'est-à-dire l'emplacement pour lequel l'organe 35 et les nervures 33 sont reciproquement en butée. Bien que la description précédente porte sur un fonctionnement d'un cycle complet effectué par l'appareil de percussion selon la présente invention l'appareil est conçu de manière que le ressort hélicoïdal externe 42 aide le ressort hélicoïdal interne à avoir une action tampon lorsqu'il arrive que I'extrémité avant de l'organe de percussion 16 vient buter sur une surface de béton très dure (G) et est soumis simultanément à une forte réaction le faisant rebondir excessivement. Pour une compréhension complète, on a considéré l'énergie de rebondissement de l'organe de percussion 16 dans la description précédente de la figure 3III), comme étant absorbée par le ressort hélicoïdal interne 43.Cependant, dans le cas où ladite énergie est excessivement élevée, la surface supérieure de la collerette 32 de grand diamètre de l'organe de percussion 16 et un épaulement 38a (figure 3(II)) ménagé dans le trou 38 du carter 13 viennent en aboutement réciproque de. manière à remonter le carter 13 pour qu'il comprime le ressort hélicoïdal externe 42. Ainsi, l'énergie de rebondissement de l'organe de percussion 16 est absorbée par les deux ressorts 42, 43 avant d'atteindre l'enveloppe externe 10, en fournissant de ce fait une sécurité contre un choc qui, sinon, se produirait. De plus, la constitution des deux ressorts hélicoïdaux 42, 43 réunis en combinaison contribue de façon sensible à atténuer les chocs et vibra tions qui sinon se produiraient au stade initial de fonctionnement de 11 appareil de percussion. L'invention ayant ainsi été décrite, il apparaîtra à l'évidence qu'il est possible d'en imaginer des variantes qui, ainsi que toute modification, restent dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil de percussion, caractérisé en ce qulil comporte un cylindre externe dont la base comporte une cloison et qui porte un mécanisme de transmission de puissance qui est du type pouvant transformer un mouvement de rotation en un mouvement alternatif; un cylindre mobile pouvant coulisser dans ledit cylindre externe et relié audit mécanisme de transmission de puissance qui est destiné à être relié à une source de puissance externe au cylindre; un piston libre pouvant coulisser dans ledit mobile; une enceinte de pression réalisée dans la partie supérieure dudit cylindre mobile et dans laquelle de l'air est emprisonné et comprimé par ledit piston libre; une tige saillante faisant partie intégrante dudit piston libre de manière à s'étendre vers le bas à travers le fond dudit cylindre mobile; un organe de percussion monté sur lTextrémité inférieure dudit cylindre externe et posi tionné en regard de ladite tige saillante, ledit organe de percussion présentant une collerette et s1 étendant vers le bas; un carter monté de manière à coulisser sur la surface périphérique externe de la partie inférieure dudit cylindre externe; un ressort hélicoïdal interne interposé entre ladite cloison inférieure dudit cylindre externe et ladite collerette dudit organe de percussion; et un ressort hélicoïdal externe interposé entre ladite cloison dudit cylindre externe et une paroi inférieure dudit carter. 2.- Appareil de percussion suivant la revendication 1, carac térisé par le fait qu'il comporte une enveloppe adjacente à la partie inférieure dudit cylindre externe, plusieurs nervures ménagées sur la paroi périphérique externe de ladite enveloppe, un carter possédant une paroI périphérique interne munie de plusieurs gorges, dans lesquelles les nervures peuvent s'engager, ledit carter étant accouplé, avec glissement possible, avec ladite enveloppe au moyen desdites nervures et gorges. 3.- Appareil de percussion suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit mécanisme de transmission de puissance est constitué par un mécanisme à manivelle qui est raccordé à une source de puissance extérieure, constituée par un moteur, par llintermediaire dlun arbre d'entraînement flexible. 4.- Appareil de percussion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit organe de percussion est constitué par un fleuret.