Brevet FR2375959A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne et a notamment pour objet une machine pneumatique à percussion, et s'applique de préférence aux machines pneumatiques à percussion utilisées dans la construction des machines, notamment dans les ateliers de fonderie pour le serrage du sable de moulaae ainsi que dans le bâtiment et les travaux publics pour le compactaqe du sol du sable, etc. On connatt une machine pneumatique portative à percussion comportant un fût creux aoe une enceinte de distribution à l'intérieur de laauelle le percuteur forme des chambres d travail. L'enceinte de oistribution possède des parois à portées supérieure et inférieure et est reliée à des canaux pour lseme- née et l'évacuation d'air comprime. Une soupape est placée dans enceinte de distribution du fût de manière à pouvoir y être animée d'un mouvement limité. Pendant son déplacement dans l'enceinte de distribution du fût, la soupape a lisse par sa surface extérieure cylindrique suivant la surface correspondante de ladite enceinte. Sur les surfaces en bout de la soupape se trouvent une portée supérieure et une portée inférieure destinées à venir s'appliquer sur les portées correspondantes de l'enceinte de distrioution. La soupape et les parois de l'enceinte de distribution forment à tour de rôle des canaux sous forme d'intervalles entre les portees correspondantes de la soupape et de l'enceinte de distribution. En variant la valeur de ces intervalles on règle la quantité air comprimé arrivant aux chambres de travail de la machine et la course de la soupape. L'inconvénient de cette machine réside dans la structure très complexe du dispositif de distribution d'air, qui est due à la présence de surfaces frottantes de haute précision et i la necessito de respecter rigoureusement les dimensions es canaux formés entre les portées de la soupape et l'enceinte de distri- bution, c'est-à-dire la valeur de la course de la soupape. L'inconvénient mentionné diminue en outre la fiabilité de la machine à cause de la nénétration de corps étranger dens le dispositif de distribution d'air et de la formation d'un dépôt carboné sur les portées de la soupape et de enceinte de dis t ribution. On connaît une machine pneumatioue portative à percussion comportant un corps avec une enceinte de distribution possédant de parois à portées supérieure et inférieure et reliée à des canaux amenant et évacuant l'air comprimé Les canaux évacuant l'air comprimé débouchent sur les portées de l'enceinte de distribution. La machine comnorte aussi une soupape réalisée sous forme d'une plaque annulaire ct disposée de man#ère à pouvoir effectuer un deplacement limité dans l'enceinte de distribution. Sur cette soupape sont prévues des portées supérieure et inférieure qui sont destinées à s'sppliquer sur les portées cotrespondantes de l'enceinte de distribution, an assurant ainsi la fermetu- re. à tour de rôle ds canaux d'évacuation @'air comprimé. La soupape et les parois de l'enceinte de distribution forment alternativement des canaux sous forme 4'intervalles entre leurs portées correspondantes. La valeur de ces intervalles formant canaux détermine la quantité air comprimé qui passe par ceux-ci. Il est désirable que la valeur de l'intervalle soit constante pendant l'utilisation de la machine. La stabilité de fonctionnement de la machine dépend de la valeur constante de l'intervalle. En règle générale, cette valeur ne dépasse pas 2 tnt D'autre part, la valeur de l'intervalle détermine la course de la soupape Toutefois, comme le cornatt, la course de la soupape a tendan-e à diminuer pendant le foactionnement.Ce défaut est dû à la formation d'un dépôt carboné sur les portées de la soupape et de l'enceinte de distribution, due au fait que l'air comprimé contient de l'huile et que la machine fonctionne dans une atmosphère poussiéreuse. l@ dépôt carboné diminue la valeur de l'intervalle, ce qui entraîne une diminution de la quantité d'air comprimé arrivant dans les enceintes de travail de la machine. e par conséquent une perte de la puissance. La relation entre la course de la soupape et @ a valeur de l'intervalle permettant la réqulation @e la quantité d'air comprimé qui y circule ne permet pas d'obtenir une nias grande course de la soupape.C'est là l'un des inconvénients de ce type de distribution d'air par soupape. En plus, il est très difficile d'obtenir une petite course de la soupane au point de vue de la technologie non seulement au cours de sa fabrication mais aussi pendant les réparations courantes. Tous ces inconvénients non seulement élèvent les frais de fabrication de la machine mais ne permettent pas d'assurer un fonctionnement fiable. Pour créer un dispositif de distribution d'air moins sensible aux défauts de fabrication et aux conditions d > utilisa- tion, il est désirable d'augmenter la course de la soupape. Liune des tentatives entreprises pour atteindre cet objectif a consisté à créer un dispositif de distribution d'air dans une machine pneumatique portative à percussion comportant un fAt creux dans lequel est monté un piston percuteur pouvant réaliser des déplacements rectilignes alternatifs. Dans le fAt creux, le piston percuteur forme des chambres de travail volume variable. Il y a aussi une enceinte dont les parois possèdent des portées supérieure et inférieure et est reliée aux chambres de travail et à la source d'air comprimé. L'enceinte de distribution abrite une soupape qui possède elle-aussi des portées supérieure et inférieure. Pour assurer le mouvement rectiligne alternatif du piston percuteur, ladite soupape, sous l'action de l'air comprimé, ferme tour à tour les orifices d'entrée des chambres de travail. A la différence des modèles décrits plus haut, la soupape de cette machine pneumatique portative à percussion est exécutée sous forme d'une plaque en forme de demi-cercle ou de segment. En comparaison de la soupape réalisée sous forme d'une bague complète, cette conception de la soupape aboutit, pour toutes autres conditions égales, à la diminution de la quantité d'air qu'elle laisse passer. Cette quantité d'air diminue d'autant de fois que la surface de la soupape décrite est inférieure à la surface de la soupape réalisée sous forme d'une plaque en anneau complet. r.utrement dit, la soupape en segment diminue la surface de la section transversale des canaux formés entre les portées correspondantes de la soupape et les paroirs de l'enceinte de distribution. Pour que la valeur de la surface de la section transversale de ces canaux ne varie pas, autrement dit, pour que la quantité d'air comprimé que la soupape laisse passer ne varie pas, il faut augmenter la course de la soupape. Dans ce cas, la course de la soupape augmente d'autant de fois que la surface de la soupape en segment est inférieure à la soupape en forme d'anneau complet. L'emploi de la soupape en segment simplifie la technologie de fabrication du dispositif de distribution d'air, mai-s n'assu- re pas un fonctionnement fiable de la machine. De la sorte, il ressort de l'exposé ci-dessus que dans les machines pneumatiques portatives à percussion connues, on utilise, dans leur dispositif de distribution d'air, les mimes surfaces tant pour le réglage de la quantité d'air comprimé circulant que pour sa distribution, ce qui présente les inconvénients indiqués relus haut. Compte tenu de ce qui orécède, on s'est proposé de mettre au point une machine pneumatique portative à percussion, dans laquelle la soupape du dispositif de distribution d'air assurerait la distribution de l'air comprimé entre les chambres de travail indépendamment du réglage de la quantité d'air comprimé qui y passe. Ce problème est résolu du fait que dans une machine pneumatique portative à percussion comportant un ftt creux dans lequel est placé un piston percuteur pouvant effectuer un mouvement rectiligne alternatif et formant avec ledit fût des chambres de travail à volume variable, et une enceinte de distribution ménagée dans ledit fût, reliée aux chambres de travail et à une source d'air comprimé et à l'intérieur de laquelle est placée une soupape obturant tour à tour, sous l'action de l'air comprime, les orifices d'entrée des chambres de travail pour mettre le piston percuteur en mouvement rectiligne alternatif, suivant l'invention ladite soupape est exécute sous forme d'une douille cylindrique oui encercle par sa surface intérieure au moins un orifice par lequel l'air comprimé est amené dans l'enceinte de distribution et qui débouche dans au moins un canal longitudinal pratiqué dans la soupape, relié constamment à la source d'air comprimé et destiné à amener l'air comprimé aux orifices d'entrée des chambres de travail Cela permet à la soupape de jouer le rôle d'un distributeur d'air comprime entre les chambres de travail de la machine, et aussi d'un régulateur de la quantité i'air comprimé circulant en différents endroits, suivant difffrentes surfaces, indépendam wait l'une de l'autre.T1 s'ensuit la possibilité d'augmenter la course de la soupape et de rendre par conséquent le dispositif de distribution d'air insensible à la formation de dépôts carbones sur les portées de la soupape et dans l'enceinte de distri- bution, c'est-à-dire d'élever la fiabilité de la machine en utilisation. Il est avantageux de ménager l'enceinte de distribution dans le piston percuteur et de la doter d'une tige à canal intérieur, dont une extrémité est reliée à l'enceinte de distribution, et l'autre, à la source d'air comprimé, la soupape étant alors montée sur ladite tige, coaxialement à celle-ci On obtient ainsi une simplification de la technologie de fabrication du dispositif de distribution d'air et on reussit à réduire son coùt de fabrication. I1 est aussi avantaaeux que le canal nar lequel l'air comprimé est amené aux orifices d'entrée des chambres de travail soit formé par un intervalle entre la surface intérieure de la soupape et la surface extérieure de la tige. Cela simplifie encore la conception du dispositif de distribution d'air, I'invention permet donc de créer une machine pneumatique portative à percussion dont le dispositif de distribution d'air assure son fonctionnement fiable, est simple et nécessite moins de frais pour sa fabrication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation non limitatif, faite en se référant aux dessins annexés qui représentent : - la figure 1, une vue en coupe lonqitudinale d'une machine pneumatique portative à percussion réalisée conformément à l'invention , - la figure 2, une vue en coupe longitudinale du piston percuteur au moment o::1 la soupape occupe sa position extrême inférieure - la figure 3, une vue en coupe longitudinale du piston percuteur au moment oil la soupape se trouve en position extrtme supérieure - la figure 4, une vue en coupe suivant IV-Iv de la figure 1 et - la figure -5, une vue en coupe suivant V-V de la figure 2. Pour la description de l'exemple considéré de réalisation de l'invention, représenté sur les dessins annexes, on a préféra utiliser une terminologie étroite pour ne pas compliquer la description. Toutefois, il faut prendre en considération que chacun de ces termes est sensé couvrir tous les t'léments équiva- lents fonctionnant d'une manière analogue et utilisés pour la solution des mimes problèmes. La machine pneumatique portative à percussion représentée sur la figure 1 et constituant, dans le cas considéré, une dameuse, comporte un fût creux 1 (figure 1) dans lequel est placé un piston percuteur 2 pouvant réaliser un mouvement lonqitudinal de va et vient et à l'organe opératoire 3 duquel est fixé un outil de travail (sabot) 4. Le fflt 1 et le piston percuteur 2 forment les chambres de travail 5 et 6. Une calotte 7 est montée sur le ftt 1. a calotte 7 et le fût 1 forment entre eux une chambre 8 mise en communication avec l'atmosphère par des orifices 9 pratiques dans la paroi de la calotte 7.Les orifices 10 ménaaés dans le corps du fût 1 et reliés par la chambre 8 et les orifices 9 à l'atmosphère sont destinés à l'échappement de l'air comprima usé des chambres 5 et 6. A l'intérieur du fût 1, dans sa partie inférieure, est pratiqué un alésage 11 aui forme une surface annulaire 2 du fût 1. Un manchon 13 dans lequel est prévu un orifice central pour le passage libre de l'ordane opératoire 3 prend appui sur cette surface. Au-dessous du manchon 13, on a Dlacé une garniture d'étanchéité 14 en vue de prévenir les fuites d'air de l'enceinte 6 à l'atmosphère à travers les intervalles entre le manchon 13 et l'organe opératoire 3 ainsi qu'entre le manchon 13 et le fût 1. La garniture d'étanchéité '4, qui est en feutre ou en tout autre matériau analogue, est appliquée contre le manchon 13 par une bague 15 serrée à son tour par un écrou 16 fixé sur le ftt 1 par vissage et ayant un orifice central pour le sassage libre de l'organe opératoire 3. S mesure que la garniture d'étanchéité t4 s'use il est possible de visser l'écrou li sur le fût 1 en comnrimant ainsi la aarnitlre d'étanchéité 14 et en nrolongeant ainsi sa durée de vie. Le piston percuteur 2 est réalisé composite. Il comporte un fourreau 17 (fiqures 2, 3) auquel est fixé par vissage l'organe opératoire 3. Le fourreau 17 est doté d'une tige 18 qui s'engage à l'intérieur du piston percuteur 2 et est fixé à l'organe opératoire 3, par exemple par vissage. Le fourreau 17, la tige 18 et l'organe opératoire 3 forment une chambre de distribution 19 (figures 2, 3) comportant une porte e supérieure 20 (figure 5) et une portée inférieure 21 (figure 3!. Une soupape 22 est logée dans l'enceinte de distribution 19 (figures 2, 3) coaxialement à la tige 18.La soupape 22 possède une portée su périeure 23 (figure 2) et une portée inférieure 24 (figure 3) qui viennent s'appliquer sur les portées correspondantes 20 et 21 (figures 2, 3) de l'enceinte de distribution '9. La soupape 22 est exécutee sous forme d'une douille cylindrique et peut etre fabriquée soit en acier soit en matière plastique. Dans le fourreau 17 sont pratiqués des canaux 25 (figures 2, 4) et 26 (figures 2, 3) débouchant sur les portées 20 et 21 correspondantes de l'enceinte de distribution 19.Les canaux 25 sont reliés à la chambre 5 tandis que les canaux 26 sont mis en communication avec la chambre 6 La hauteur de la soupape 22 étant inférieure à celle de l'enceinte de distribution 19, il existe toujours un intervalle entre les portées 20 et 21 de l'enceinte de distribution 19 et les portées 23 et 24 correspondantes de la soupape 22. De la sorte, la soupape 22 peut réaliser un mouvement limité dans l'enceinte de distribution 19. La surface extérieure 27 de la tige 18 et la surface intérieure 28 de la soupape 22 forment entre elles un canal annulaire 29. Dans la partie supérieure de la calotte 7 (figure 1) se trouve une enceinte 30 mise en communication constante avec la source d'air comprimé (non représentée) et dans laquelle s'engage la tige 18 Un canal 31 pratiqué dans la tige 18 (figures 2, 3) est relié au canal annulaire 29 par des orifices 32 (figures 3, 5) pratiqués dans la tige 18 et enveloppés par la surface intérieure 28 de la soupape 22. La machine pneumatique portative à percussion, représentée sur la figure 1, fonctionne de la manière suivante. En prenant pour position de départ, celle représentée sur la figure 1 et dans laquelle le piston percuteur 2 se trouve dans la position où la chambre 6 est reliée à 1'atmosphère à travers les orifices d'échappement 10, la chambre 8 et les orifices 9. Dans cette position, la soupape 22 se trouve dans sa position extrême inférieure (figure 2) et s'applique par sa portée inférieure 24 sur la portée inférieure 21 de l'enceinte de distribution 19, en masquant ainsi les canaux 26 du piston percuteur 2. Entre la portée supérieure 23 de la soupape 22 et la portée supérieure 20 de l'enceinte de distribution 19 est for mé un intervalle reliant les canaux 25 du piston percuteur 2 au canal 31 de la tige 18 (figures 2, 3) à travers le canal 29 et les orifices 32. Quand la machine pneumatique portative est mise en marche, l'air de l'enceinte 30 passe par le canal 31 et les orifices 32 et arrive dans l'enceinte de distribution 19 par l'intermédiaire du canal 29 dans lequel est réglée sa quantité. L'air comprimé de l'enceinte 9 arrive dans la chambre 5 en passant par les canaux 25. La chambre 6 est isolée par la soupape 2? de l'enceinte de distribution 19 et reliée à l'atmosphère par les orifices d'échappement 10, la chambre 8 et les orifices 9. Sous l'action de l'air comprimé agissant du cbté de la chambre 5, le piston 2 commence à se déplacer vers le bas. Âpres la fermeture des orifices d'échappement 10, il se produit une compression de l'air renfermé dans la chambre 6 et la pression dans cette chambre commence à s'élever. Cela s'ac- compagne d'une augmentation de la pression sur la portée inférieure 24 de la soupape 22. En continuant sa descente, le piston 2 ouvre les orifices d'échappement 10 et il se produit alors un échappement de l'air de la chambre 5. La pression dans la chambre 5 décrott pratiquement jusqu'à la pression atmosphérique.La pression dans l'intervalle entre la portée supérieure 20 de l'enceinte de distribution la et la portée supérieure 93 de la soupape 22 décrott elle aussi, car la section de passage du canal 25 est très supérieure à la section de passage du canal 29 Cela s'accompaane d'une diminution de la force agissant sur la soupape 2 et orientée vers le bas du côté de la portée supérieure 23. A un certain mondent, la force agissant sur la partie inférieure de la soupape 72, c'est-à-dire du côté de la portée inférieure 24, dépasse en valeur absolue la force agissant sur la partie supérieure de la soupape 2, et cette derninre commence à se déplacer vers le hauts Quand la portée supérieure 23 de la soupape ?2 se trouve appliquée sur la portée supérieure 20 de l'enceinte de distribution 19, les canaux 25 se trouvent isolés de l'enceinte de distribution 19 et l'air comprimé cesse d'arriver dans la chambre 5.Par les canaux 26 ouverts, l'air commence à arriver dans la chambre 6 par le canal 29 et l'intervalle entre la portée inf- rieure 24 de la soupape ?2 et la portée inférieure 2' de l'en- ceinte de distribution 19. En continuant son déplacement vers le bas, le piston 2 nercute par l'intermédiaire de l'outil de travail 4 (figure ') la surface à façonner et commence à se déplacer vers le haut sous l'action de l'air comprimé agissant du côté de la chambre 6. quand, dans la chambre 5, les orifices d'échappement 10 (figures 2, 3) se ferment, commence la compression de l'air qui y est renfermé, et après leur ouverture l'air de la chambre 5 s'echaplDe à l'atmosphère. La pression dans la chambre 5 ssélève, tandis qu'elle décroît dans la chambre 6. La pression agissant par l'intermédiaire des canaux 25 sur la portée supérieure 23 de la soupape ^ augmente corrélativement et la pression agissant sur la portée inférieure 24 de la soupape 22 commence à décroître. A un certain moment, la force agissant sur la partie supérieure de la soupape 22 dépasse en valeur absolue la force agissant sur sa partie inférieure, et la soupape 22 commence à se déplacer vers le bas. A un certain moment le piston 2 est freiné et commence à se déplacer vers 1 bas Ensuite le processus recommence. I1 ressort de la description donnée ci-dessus du fonctionnement de la machine qu'on n'a pas besoin de maintenir avec précision la course de la soupape, car le réglage de l'air est déplacé à un autre endroit. La réduction de la course de la sou @ape ,2 lors de la formation d'un dépôt carboné sur ses portées et 24 et sur les portées 20 et 21 de l'enceinte de distribu ion 19 n'influe pratiquement pas sur les caractéristiaues de la machine, ce qui contribue à améliorer sa fiabilité en C-onc- tionnement. I1 faut prendre en considération que le mode de réalisa- tion de l'invention représenté sur les dessins et exposé dans la description ci-dessus n'est qu'unie variante possible, préférentielle, de sa réalisation. I1 est possible d'appliquer différentes variantes en ce qui concerne sa forme, ses dimensions et la disposition des divers éléments. Par exemple, il est possible de remplacer les pi@ces représentées sur les dessins et décrites ci-dessus par des pièces équivalentes, chan@er la position de certaines pièces, utiliser les 8S divers @léments de l'invention indépendamment l'un de l'autre. On a fabriqué un modèle en métal de la machine pneumatiaue portative à percussion faisant l'objet de l'invention. En comparaison des dispositifs connus, le dispositif de distrinution d'air de la machine proposée est moins coûteux à fabriquer(dans une proportion de 10%) et les cas de défaillance du dispositif sont d'environ '5% moins fréquents Bien entendu, l'invention n'est nullement limite au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les movens constituant des équivalents techniques des moyens docrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Machine pneumatique portative à percussion, du type comportant un fAt creux dans lequel est monté un piston percuteur pouvant effectuer un mouvement rectiligne alternatif et formant avec ledit ftt des chambres de travail à volume variable, ledit fut comportant en outre une enceinte de distribution reliée auxdits chambres de travail et à une source d'air comprimé et a' l'intérieur de laquelle est placée une soupape obturant tour à tour, sous l'action de l'air comprimé, les canaux d'entree de l'air dans les chambres de travail pour imprimer au piston percuteur ledit mouvement rectiligne alternatif, caractérise en ce que la soupape est exécutée sous forme d'une douille cylindrique enveloppant par sa surface intérieure au moins un orifice à travers lequel l'air comprimé est amené dans lsencein- te de distribution et qui débouche dans au moins un canal longitudinal pratiqué dans ladite soupape, relié constamment à la source d'air comprimé à travers ledit orifice et destin à amener l'air comprimé aux canaux d'entrée des chambres de travail. 2. Machine pneumatique portative à percussion conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte de distribution est ménagée dans le piston percuteur, qui comporte une tige à canal intérieur dont une extrémité est reliée à I' encein- te de distribution, tandis que l'autre est mise en communication avec la source d'air comprimé, ladite soupape étant montée dans ladite tige, coaxialement à celle-ci. 3. Machine pneumatique portative à percussion conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le canal par lequel l'air comprimé est amené aux canaux d'entrée des chambres de travail est formé par un intervalle entre la surface intérieure de la soupape et la surface extérieure de la tige