Brevet FR2483298A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne un pistolet de scellement à actionnement par combustion interne, comportant un cylindre de guidage, un piston de travail monté dans le cylindre de guidage et entraîné par la pression de combustion d'un mélange gazeux, une chambre de combustion reliée au cylindre de guidage à l'opposé de la direction de propulsion du piston de travail, un dispositif d'allumage du mélange gazeux qui est associé à la chambre de combustion, un tiroir de distribution assurant l'introduction successive de deux composants du mélange dans la chambre de com- bustion et pourvu de conduits d'admission des composants du mélange soumis à des pressions différentes, ainsi qu'un clapet anti-retour monté dans le canal d'admission entre le tiroir de distribution et la chambre de combustion. On connaît un pistolet de scellement à actionnement par combustion interne qui sert par exemple à enfoncer des clous dans des matériaux récepteurs, on utilise pour l'entraînement du piston de travail un mélange gazeux formé de propane et d'air. Le mélange gazeux contenu avec une pression d'admission dans une chambre de combustion est enflammé à l'aide d'une bougie électrique d'allumage ou de réchauffage. La pression s'établissant lors de la combustion provoque l'ouverture d'une soupape principale assurant l'isolement de la chambre de combustion par rapport à la chambre de cylindre, de sorte qu'ensuite la pression de combustion sollicite la surface arrière du piston de travail qui est ainsi accéléré dans le cylin- dre de guidage vers l'avant, c'est-à-dire en direction du matériau récepteur en vue de l'enfoncement de l'organe correspondant. Le mélange gazeux est obtenu par introduction successive et séparée de deux composants gazeux à des pressions différentes dans la chambre de combustion, cette admission étant assurée par un tiroir de distribution. Pour empêcher un reflux de mélange gazeux se trouvant dans la chambre de combustion, notamment lors de l'établissement de la haute pression de combustion, vers le canal d'admission placé entre le tiroir de distribution et la chambre de combustion, il est prévu un clapet anti-retour. Le propane, qui se trouve à une pression plus basse que l'air, parvient avant son introduction dans la chambre de combus- tion dans un volume d'accumulation. Ce volume d'accumulation permet, entre autres de garantir que la partie du mélange gazeux qui subsiste dans le canal d'admission après la fermeture du clapet antiretour et dont la pression correspond à celle de l'air, ne 2 2483298 reflue pas dans le tuyau d'admission de propane lors d'un chan- gement ultérieur de position du tiroir de distribution. Cela se traduirait d'une part par une perturbation du propane à introduire dans le mélange à former et également par une variation de la pression dans le tuyau d'admission de propane, et par conséquent à des difficultés de distribution. Un inconvénient important du pistolet connu réside dans la limitation de la puissance produite. Cette limitation est impu- table notamment au degré de remplissage de la chambre de combus- tion, car on ne peut introduire qu'une petite quantité de propane dans celle-ci du fait que le propane est maintenu à la pression d'admission dans le volume de stockage et il en résulte que la quantité limitée de propane se trouvant dans ce volume de stockage ne s'écoule dans la chambre de combustion qu'en fonction du degré d'équilibrage de la pression. Un autre inconvénient du pistolet connu réside dans son coût de fabrication, du fait qu'on doit prévoir un grand nombre de tuyaux de distribution et également un volume de stockage, l'expé- rience montrant que cela se traduit par une augmentation du nombre de pannes de l'appareil. En outre, la manipulation est compliquée du fait qu'on doit par exemple actionner manuellement le tiroir de distribution, cette manoeuvre étant effectuée séparément d'une autre opération manuelle consistant à déclencher le processus d'al- lumage. L'invention a pour but de fournir un pistolet de scelle- ment de goujons actionnable par combustion interne et de carac- tériser par une grande puissance ainsi que par une simplicité de construction de fonctionnement et de manipulation. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les tuyaux d'admission du composant de mélange à plus basse pression, comporte une soupape de fermeture qui est fermée lors de l'in- troduction du composant de plus haute pression dans la chambre de combustion. L'appareil selon l'invention se caractérise par une grande puissance. Cela est fondamentalement imputable au fait que les deux composants du mélange parviennent, à la pression initiale régnant dans les tuyaux d'admission, dans la chambre de combustion sans avoir à prévoir un volume intercalaire de stockage qui diminue la pression d'un des composants du mélange. Pour obtenir une grande puissance, il est approprié d'utiliser notamment comme composants dudit mélange du propane et de l'oxygène, ce dernier se trouvant à une pression supérieure à celle du propane. Comme dans les pis- tolets connus, on introduit dans la chambre de combustion, en vue de la formation du mélange, d'abord le propane puis le second cons- tituant à pression supérieure, c'est-à-dire l'oxygène. D'autres avantages importants sont obtenus grâce à une simplification de la stucture, à une réduction du nombre et de la longueur des tuyaux de distribution ainsi qu'à une simplification du processus de fonctionnement. On obtient un agencement d'une construction simple et d'un fonctionnement sûr, de la soupape de fermeture lorsque son corps comporte un organe élastique exerçant son action dans un sens opposé à la direction d'introduction du composant du mélange à plus basse pression. A cet égard, il est prévu avantageusement un ressort de pression qui est caractérisé par une faible fatigue. Pour augmenter la pression de fermeture et par. conséquent la sécurité d'obturateur de la soupape de fermeture, il est avan- tageux de prévoir un canal d'alimentation entre cette soupape de fermeture et le tuyau d'introduction du composant de mélange à plus haute pression. Il est ainsi possible, pour compléter l'action du ressort de pression, de solliciter le corps de la soupape avec le composant du mélange qui possède la pression la plus haute. En outre, conformément à une autre caractéristique de l'invention, la manipulation du pistolet de scellement peut être considérablement simplifiée à l'aide d'un dispositif d'actionnement du tiroir de distribution. Ce dispositif d'actionnement fait avantageusement partie d'un dispositif de sécurité de positionnement de l'appareil qui est de type connu et se présente sous la forme d'un mécanisme à tringlerie, qui dépasse de l'embouchure dans la position de repos du pistolet de scellement et qui est refoulé à l'intérieur de l'appareil lors de l'application de ce dernier contre un matériau récepteur. Il est possible d'établir de manière simple un accouplement mécanique de ce mécanisme avec le tiroir de distribution de manière que ce dernier, lors de l'application en position du pistolet de scellement, recule automatiquement d'une distance correspondant à la course de commande précédemment décrite. En vue de simplifier la manipulation du pistolet de scellement, celui-ci comporte un système de déclenchement du dispositif d'allumage, qui est également associé au mouvement de translation du tiroir de distribution. Il est ainsi possible d'éta- blir additionnellement une mesure de sécurité faisant en sorte qu'un actionnement du dispositif d'allumage, et par conséquent l'inflammation du mélange gazeux, ne soit possible que dans la position fonctionnelle correspondante du tiroir de distribution. Pour simplifier encore la construction du pistolet de scellement il est avantageusement prévu des moyens de retenue qui maintiennent à force le piston de travail dans une position d'al- lumage lors de l'établissement de la pression d'admission du mélange gazeux. Il est ainsi possible d'éliminer des moyens coû- teux, sous l'angle de la construction, pour empêcher une propulsion prématurée du piston de travail par la pression d'admission du mélange gazeux Dans le pistolet de scellement connu du type défini ci-dessus, il est prévu pour remplir cette fonction une soupape principale qui cause évidemment des difficultés concernant la distribution et l'usure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente un pistolet de scellement conforme à l'invention en position de repos et en coupe longitudinale selon I-I de la figure 4, la figure 2 montre l'unité de distribution du pistolet de scellement de la figure 1, en coupe longitudinale avec le tiroir de distribution actionné partiellement, la figure 3 montre l'unité de distribution du pistolet de scellement de la figure 1, en coupe longitudinale avec le tiroir de distribution complètement actionné, la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 1 montrant le clapet anti-retour en position de fermeture, la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 2 montrant le clapet anti-retour dans une position d'ouverture. Le pistolet de scellement représenté sur la figure 1 se compose d'un carter désigné dans son ensemble par 1 et qui forme sur le côté avant un cylindre de guidage 2 dans lequel peut coulis- ser un piston de travail désigné dans son ensemble par 3. Ce dernier se compose d'une tige avant 4 et d'une tête 5 représentant un plus grand diamètre que celui de la tige. En avant du cylindre de guidage 2 est vissé un manchon 6 contre lequel s'appuient frontalement des mâchoires de retenue 7 qui sont montées de manière à se déplacer radialement. Ces mâchoires s'accrochent dans un rétrécissement de section 4a de la tige 4, une bague de serrage 8 exerçant la pression nécessaire pour l'accrochage des mâchoires de retenue 7. En arrière, les mâchoires de retenue 7 et la bague de serrage 8 s'appuient contre une rondelle d'arrêt 9. Le manchon 6 sert en outre à recevoir, avec possibilité de déplacement, un guide de goujon il de forme tubulaire qui, lors du déplacement du piston de travail 3, est traversé par sa tige 4. Sur le côté arrière, le guide-goujon 11 est relié à un bras trans- versal 12 qui est lui-même accouplé avec un tiroir de distribution désigné dans son ensemble par 13. L'ensemble formé par le guide- goujon 11, le bras transversal 12 et le tiroir de distribution 13 est maintenu par un ressort hélicoïdal 14 dans la position avant représenté o le guide-goujon 11 dépasse du côté avant du carter 1. La liaison axiale du bras transversal 12 avec le tiroir de distri- bution 13 est assurée d'une part par un épaulement d'appui 15 et d'autre part par une vis 16, dont la tête s'appuie sur une rondelle 17 et qui est fixée dans le tiroir de distribution 13. Ce tiroir de distribution 13 est monté de façon à pouvoir coulisser d'un côté directement dans le carter 1 et de l'autre côté, par sa partie arrière, dans un manchon de distribution 18 ou un manchon de gui- dage 19. Il est prévu un tuyau 21 d'admission de propane et un tuyau 22 d'admission d'oxygène, ces tuyaux étant reliés à des sources éloignées de l'appareil, comme indiqué par une bride de raccordement 23, et aboutissant par l'intermédiaire d'une poignée 24 située du côté du carter, au tiroir de distribution 13. Dans le tuyau 21 d'admission de propane, il est prévu une soupape de fer- meture, désignée dans son ensemble par 25 et dont le corps 26 est maintenu dans une position de fermeture contre une bague élastique d'étanchéité 28 par un organe élastique 27 agencé sous la forme d'un ressort de pression. Le propane et l'oxygène, qui se trouve à une pression supérieure à celle du propane, parviennent, selon un processus de distribution à exécuter par le tiroir 13, successivement à l'aide d'un canal d'admission 29, dont le début à été mis en évidence sur la figure 1, dans une chambre de combustion 31 reliée vers l'arriè- re à la chambre cylindrique 30. Le canal d'admission 29 est associé, comme le montre la figure 4, à un clapet anti-retour, désigné dans 6 2483298 son ensemble par 32 et dont le corps 33 est maintenu dans la position de fermeture par un ressort de pression 34. Un corps annulaire 35 assure le soutien du ressort de pression 34 ainsi que le guidage du corps 33 et il permet, dans la position d'ouverture du corps 33, la pénétration des constituants du mélange, par l'intermédiaire d'un intervalle annulaire 41, dans la chambre de combustion 31 (fig. 5). L'orifice extérieur de sortie du canal d'admission 29 est obturé par un bouchon 36. L'allumage du mélange gazeux injecté dans la chambre de combustion 31 est assuré à l'aide d'une bougie d'allumage, désignée dans son ensemble par 37 et dont l'électrode centrale 38, reliée par l'intermédiaire d'une languette de connexion 39 à une source de courant, non représentée, produit l'impulsion d'allumage. La bougie d'allumage 37 est entourée dans sa partie avant par l'intervalle annulaire 41, qui débouche dans la chambre de combustion 31, et de l'autre côté elle est vissée de façon étanche par sa partie arrière dans le carter 1. Dans l'intervalle annulaire 41 débouche de façon asymé- trique le canal d'admission 29, comme le montre la figure 4. Ce mode tangentiel d'introduction des composants du mélange dans l'intervalle annulaire 41 permet d'obtenir d'une part, à chaque processus de remplissage, un nettoyage efficace de la bougie d'allumage par les constituants du mélange et d'autre part une bonne action de mélange desdits constituants. Le déclenchement du processus d'allumage est assuré à l'aide d'une gâchette 42 qui pivote, en opposition à la force d'un ressort de rappel 43, autour d'un axe de rotation 44 et qui action- ne alors un contacteur électrique 45, qui n'est représenté que schématiquement La gâchette 42 peut seulement être amenée dans la position de déclenchement lorsque le mélange gazeux a été formé dans la chambre de combustion 31. A cet effet le tiroir de distri- bution 13 a dt d'abord être amené en opposition à la force du ressort hélicoïdal 14, dans sa position limite arrière, ce qui se produit lors de l'application de l'appareil de pose contre un matériau récepteur et lors de l'enfoncement correspondant du guide- goujon 11. Dans la position limite précitée du tiroir de distri- bution 13, un évidement 46 est placé dans la zone de nez 42a de sorte que la gâchette 42 peut être actionnée lors de la pénétration du nez dans l'évidement. Après terminaison du processus d'allumage, le tiroir de distribution 13, entraîné par le ressort hélicoïdal 14, se déplace vers l'avant jusque dans sa position de repos, auquel cas l'évidement 46, comportant un plan incliné 46a, ramène le nez 42a, et par conséquent la gâchette 42, dans la position de départ. Le pistolet de scellement est relié, par l'intermédiaire de la bride de raccordement 23, à des sources externes fournissant les constituants gazeux du mélange, à savoir le propane et l'oxy- gène. Le propane s'écoule ainsi dans le tuyau d'admission 21 en direction de la soupape de fermeture 25. Du fait que la pression régnant dans le petit volume de distribution situé après la soupape de fermeture 25 est plus petite que la pression du propane dans le tuyau d'admission 21, le corps 26 de la soupape est écarté de son siège de sorte qu'il s'établit un équilibre de pression entre le volume de distribution précité et le tuyau d'admission 21. Le corps 26 est alors ramené dans la position de fermeture sous la pression du ressort 27. Entre temps, le tuyau 22 d'admission rempli d'oxy- gène a été également fermé par le tiroir de distribution 13 placé dans la position de repos. Les constituants du mélange peuvent parvenir au tiroir de distribution 13 par l'intermédiaire de canaux annulaires 47 et de trous de traversée 18a qui sont ménagés dans le manchon de distribution 18, dans lequel débouchent les orifices de sortie des tuyaux d'admission 21 et 22. Après qu'un goujon 48 a été engagé dans le guide 11, le pistolet de scellement est appliqué par son embouchure contre un matériau récepteur, non représenté, de sorte que le guide-goujon 11, et avec celui-ci le tiroir de distribution 13 par l'intermé- diaire du bras transversal 12, sont déplacés vers l'arrière en opposition à la force du ressort hélicoïdal 14. Pendant ce pro- cessus de translation - le guide-goujon il et le bras transversal- 12 remplissent alors la fonction d'un dispositif d'actionnement du tiroir de distribution 13 - il se forme un mélange gazeux approprié dans la chambre de combustion 31. Pour expliquer le processus de formation de ce mélange, on va décrire à l'aide des autres figures comment se déroule l'opération de distribution lors de l'appli- cation en position du pistolet de -scellement. Alors que, dans la position de repos (fig. 1) du pistolet de scellement, les deux constitutants du mélange se trouvant dans les tuyaux d'admission 21, 22 sont arrêtés par le tiroir de distri- bution 13, celui-ci établit, après son déplacement dans une posi- tion intermédiaire représentés sur la fig. 2, une liaison entre le tuyau d'admission en propane 21 et le canal d'injection 29. Du fait qu'il ne règne que la pression atmosphérique dans la chambre de combustion 31, la pression du propane provoque l'ouverture de la soupape 25 et du clapet anti-retour 32, comme le monre la fig. 5, et il se produit ainsi une injection du propane dans la chambre de combustion 31. Ce remplissage de la chambre 31 se produit en une fraction de seconde. Le propane circule alors par l'intermédiaire des intervalles et des trous qui sont constitués par le tiroir de distribution 13 et le manchon de distribution 18. Il est également prévu des joints annulaires d'étanchéité qui ne remplissent cepen- dant fonctionnellement aucun rôle important de sorte qu'on ne les a pas décrits de façon détaillée. Après que le propane injecté dans la chambre de combus- tion 31 a atteint la même pression que celle régnant dans le tuyau d'admission 21, les deux soupapes 32 et 25 se ferment sous l'action de la force de leurs ressorts. Fonctionnellement il est en outre important que le piston de travail 3 reste, pendant le processus de chargement du mélange gazeux, dans la position initiale arrière représentée sur la fig. 1 et ne soit pas déplacé vers l'avant par la pression de chargement dudit mélange gazeux. A cet effet, il est prévu des moyens de retenue agissant à force et se présentant sous la forme des mâchoi- res de retenue 7 qui sont appliquées élastiquement par la bague de serrage 8 contre le rétrécissement de section 4a. Après terminaison du processus de mise en place du pistolet de scellement, le tiroir de distribution 13 occupe la position limite indiquée sur la fig. 3. Le tuyau 22 d'admission d'oxygène débouche maintenant dans un canal de liaison 49 du tiroir de distribution 13, qui assure l'introduction de l'oxygène dans l'orifice 29. Du fait que la pression d'oxygène est bien supérieure à la pression du propane introduit dans la chambre de combustion 31, l'oxygène pénètre dans la chambre de combustion 31 en pro- voquant à nouveau l'ouverture du clapet anti-retour 32. Il se forme ainsi dans la chambre de combustion 31 un mélafige gazeux sous une pression d'admission qui est déterminée par la pression d'oxygène. Le clapet anti-retour 32 chargé par ressort se referme maintenant automatiquement. Le tiroir de distribution 13 placé dans la position limite arrière est maintenant placé avec l'évidement 46 au-dessus du nez 42a (non représenté) de sorte que la gâchette 42 peut être actionnée et que la bougie d'allumage 37 reçoit aussitôt l'impu- lsion nécessaire à l'allumage du mélange. La pression de combustion qui s'établit maintenant dans la chambre-de combustion 31 et qui est bien supérieure à la pression d'admission dépasse alors la force exercée par les moyens de retenue 7,8 qui immobilisait jusqu'à présent le piston de travail 3, de sorte que celui-ci est libéré et s'accélère sous l'impulsion de la pression de combustion. Egalement le tiroir de distribution 13 est ramené dans la position initiale avant par le ressort hélicoïdal 14 après que le pistolet a été écarté du matériau récepteur. Entre temps, la soupape de fermeture 25 a été maintenue fermée par l'organe élas- tique 27, de sorte qu'on est assuré que le résidu d'oxygène à haute pression se trouvant dans le canal de liaison 49 et dans le canal d'injection 29 ne peut pas refluer dans le tuyau 21 d'admission de propane, o il existe une pression comparativement plus faible. Pour amplifier la fonction de fermeture, il est en outre prévu un canal d'alimentation 51 (fig. 3), par l'intermédiaire duquel la haute pression de l'oxygène se trouvant dans le canal de liaison 49 agit additionnellement dans la direction de fermeture sur le corps 26 de la soupape (fig. 1). Ensuite il suffit que le piston de travail 3 revienne dans sa position initiale pour que le pistolet soit à nouveau prêt à être utilisé. Pour empêcher, immédiatement après l'opération de scel- lement c'est-à-dire lorsque la pression dans la chambre de combus- tion 31 et dans la chambre cylindrique 30 a diminué, qu'il se produise un échappement des composants du mélange à l'air libre par l'intermédiaire de l'orifice d'injection 29 et de la chambre de combustion 31, et également par l'intermédiaire d'autres orifices non représentés, le dispositif d'actionnement du tiroir de distri- bution est avantageusement agencé de façon que le tiroir de distri- bution 13 soit ramené dans la position de repos représentée sur la fig. 1 immédiatement après la formation du mélange. Il est évidemment également possible d'utiliser, à la place du propane et de l'oxygène, d'autres composants pour former le mélange gazeux. 2483298 REVENDICATIONS 1. Pistolet de scellement à actionnement par combustion interne, comportant un cylindre de guidage, un piston de travail monté dans le cylindre de guidage et entraîné par la pression de combustion d'un mélange gazeux, une chambre de combustion reliée au cylindre de guidage à l'opposé de la direction de propulsion du piston de travail, un dispositif d'allumage du mélange gazeux qui est associé à la chambre de combustion, un tiroir de distribution assurant l'introduction successive de deux composants du mélange dans la chambre de combustion et pourvu de conduits d'admission des composants du mélange soumis à des pressions différentes; ainsi qu'un clapet anti-retour monté dans le canal d'admission entre le tiroir de distribution et la chambre de combustion, caractérisé par le fait que le tuyau (21) d'admission du composant de mélange à plus basse pression comporte une soupape de fermeture (25) qui est fermée lors de l'injection du composant de plus haute pression dans la chambre de combustion (31). 2. Pistolet de scellement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape de fermeture (25) comporte un organe élastique (27) actionnant le corps (26) de la soupape en opposition à la direction d'admission du composant de mélange de plus basse pression. 3. Pistolet de scellement selon l'une quelconque des - revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend entre la soupape de fermeture (25) et le composant de mélange de plus haute pression un canal d'alimentation (51) (figure 3). 4. Pistolet de scellement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'actionnement (11, 12) pour le tiroir de distribution (13). 5. Pistolet de scellement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de déclenchement (42, 45) du dispositif d'allumage (37). 6. Pistolet de scellement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de retenue (7, 8) pour maintenir à force le piston de travail (13) dans la position d'allumage lors de l'établissement de la pression d'admission du mélange gazeux.