Brevet FR2514820A1 — publié le 19830422

Perforatrice hydraulique à percussion La présente invention concerne une perforatrice hydraulique à percussion ou dispositif de perçage pour mineurs équipé d'une unité de transmission de la force perfectionnée pour transmettre le couple de rotation d'un mo- teur à l'arbre de la perforatrice. Jusqu'à présent on a utilisé des perceuses montées sur des véhicules ram- pants équipés de dispositifs adaptés à la mine et agencés pour engendrer la rotation et le déplacement alternatif de l'arbre dans le but de percer des rochers ou similaires Les dispositifs de perçage de l'art antérieur comportent par exemple un arbre pouvant se déplacer en rotation et en trans- lation selon un mouvement de va-et-vient par rapport à la tête de la per- foratrice, et un piston de percussion actionné alternativement par une unité hydraulique, qui fournit la force de percussion à l'arbre de la perforatrice, alors que le couple de rdation est transmis par un moteur rotatif par l'intermédiaire d'un engrenage de transmission Les moyens de transmission de la force de ce dispositif conventionnel sont conçus de telle manière que la rotation du moteur rotatif soit transmise par l'intermédiaire d'un pignon à un manchon, puis au travers de boulons et dç goupilles à un mandrin fixé par des clavettes à l'arbre d'entraînement. On a constaté que les boulons tendent à se desserrer en cours de fonctionne- ment de la machine, ce qui aboutit à leur rupture, ce qui provoque des dé- ficiences de la transmission du couple et des arrêts de la machine. La présente invention se propose de réaliser une perforatrice hydraulique à percussion pour perforer des roches, palliant les inconvénients des ma- chines de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention consiste à réaliser une perforatrice hydraulique à percussion pour transmettre directement le mouvement de ro- tation d'un moteur à un arbre d'entraînement par l'utilisation d'un cra- bot. Un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un dispositif perforateur hydraulique à percussion pour percer des roches, comportant un système de lubrification simple pour lubrifier le crabot et les autres éléments mécaniques. 14820 -2 - Dans ce but, la perforatrice hydraulique à percussion selon l'invention comporte un corps, un piston de percussion coulissant monté à l'intérieur de ce corps, des moyens hydrauliques pour entraîner ledit piston à per- cussion, un arbre d'entraînement monté à l'intérieur de ce corps, ledit arbre d'entraînement étant agencé pour être frappé à une de ses extrémités par le piston de percussion, des moyens moteurs pour transmettre un mou- vement de rotation audit arbre d'entraînement, lesdits moyens moteurs étant montés audit corps; un manchon rotatif monté autour dudit arbre d'en- trainement; un mandrin claveté audit arbre d'entraînement; un embrayage pour coupler ledit manchon audit mandrin, et des moyens pour transmettre le mouvement de rotation desdits moyens moteurs audit manchon. Selon une forme de réalisation préférée, l'embrayage est constitué par un crabot ou embrayage à griffes. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une perforatrice hydraulique à percussion selon l'invention, la figure 2 représente une vue en perspective, partiellement coupée des éléments de couplage comportant un crabot disposé entre un manchon et un mandrin, la figure 3 représente une vue en coupe transversale selon la ligne III- III de la figure 1, et la figure 4 représente une vue en coupe transversale illustrant une soupape de retenue montée dans le dispositif selon l'invention. En référence aux figures, la perforatrice selon l'invention comporte un corps 1 à l'intérieur duquel est monté un arbre d'entraînement 3 rotatif et mobile axialement selon un mouvement de va-et-vient, et porté par un palier 2 Un piston de percussion 4 coulissant est monté à l'arrière de l'arbre 3, et est mis en mouvement par l'intermédiaire d'une unité hydraulique (non représentée) dans le but de provoquer des chocs du piston à l'arrière de l'arbre 3 Un moteur d'entraînement en rotation 5 est fixé à l'extrémité d'une boîte d'engrenages la, monté à la périphérie du corps 1 de la per- foratrice, ce moteur 5 ayant un arbre 5 a cannelé agencé pour engrener un 14820 -3 - pignon 7 porté par les paliers 6 à l'intérieur de la boite à engrenages la D'autre part le pignon 7 est adapté pour engrener un pignon 11 canne- lé et lui-même en prise au point 10 avee la denture d'une partie d'un man- chon 9 rotatif et porté par l'arbre 3 par l'intermédiaire d'un coussinet 8, de manière à constituer une partie des moyens de transmission de couple 12 destinés à transmettre la rotation du moteur roratif 5 à l'arbre 3. Un mandrin 14 en prise avec le manchon 9 au travers d'un crabot 13 est monté à l'extrémité du manchon 9 Le crabot 13 comporte comme le montre la figure 2 une série d'évidements 9 a et de protubérances ou dents 9 b, disposés al- ternativement le long de la surface périphérique du manchon 9 et correspon- dants en nombre et en dimensions aux protubérances 14 a et aux évidements 14 b, alternativement ménagés le long de la périphérie de l'extrémité du mandrin 14 Les protubérances 14 a et les évidements 14 b sont agencés pour pénétrer respectivement dans les évidements 9 a et les protubérances 9 b du manchon 9 Le mandrin 14 est couplé à l'arbre d'entraînement 3 de telle manière que la rotation du manchon 9 puisse être transmise par l'inter- médiaire du crabot 13 et du mandrin 14 à l'arbre d'entraînement 3. La référence 16 concerne un arrêt monté à l'extrémité opposée à la face du mandrin 14, du côté du crabot 13, avec une légère tolérance 61 ' et est monté de force à l'intérieur d'un couvercle le fixé à l'extrémité anté- rieure du corps 1 de la perforatrice Une des extrémités de la goupille 17 servant d'arrêt rotatif et ayant l'autre extrémité insérée dans le cou- vercle le est fixée dans une rainure 16 a de l'arrêt 16 pour empêcher l'ar- rêt 16 de tourner par rapport au couvercle lc En outre le mouvement axial de l'arrêt 16, dû aux vibrations qui apparaissent lorsque le dispositif est actionné, est limité du fait que le mandrin 14 est monté à l'opposé de l'arrêt 16 avec une tolérances 6 En outre le couple de rdation ten- dant à tourner l'arrêt 16 en même temps que le mandrin 14, est réduit grâce à l'existence de la tolérance 1, qui élimine le risque de rupture de la goupille d'arrêt 17 lorsque l'arrêt 16 tend à être entraîne en ro- tation par le mandrin 14 Les surfaces de contact du crabot 13 et de l'ar- rét 16 sont de préférence durcies par un traitement thermique telle qu' une cémentation La référence 18 indique des moyens de lubrification des- tinés à alimenter en huile de lubrification la boite à engrenages la et le crabot 13 etc Les moyens de lubrification 18 comportent une soupape de retenue 19 montée dans le conduit d'huile lb La soupape de retenue 19 comprend, comme montré par la figure 4, une pièce conique 19 a sollicitée 39 par la compression d'un ressort spiral 21 contre un siège de soupape 20 a 4 - formé à l'extrémité d'une douille 20 insérée dans le conduit d'huile lb depuis l'un des côtés du couvercle le qui est monté de façon amovible à l'extrémité antérieure du corps 1 de la perforatrice La pièce 19 a est agencée pour se déplacer vers la droite sur la figure 4 contre l'action de compression du ressort 21 Dans ce cas, elle se dégage du siège de soupape 20 a A condition que le couvercle le est monté sur le corps 1, l'huile de lubrification emmagasinée dans la boîte d'engrenages la peut être trans- mise à travers les conduites d'huile lb et ld vers le crabot 13, lorsque la pièce conique 19 a est dégagée du siège de soupape 20 a. Comme mentionné en détail ci-dessus, l'unité de transmission de la force 12 est agencée pour transmettre le couple de rotation développé par le moteur 5 au manchon 9 et à l'arbre d'entraînement 3 par l'intermédiaire du mandrin 14 en prise par l'intermédiaire du crabot 13 avec le manchon 9. Cet agencement permet de supprimer les inconvénients de l'art antérieur utilisant des boulons et des goupilles de percussion, et rend possible l'assemblage du manchon 9 et du mandrin -14 par simple engagement du cra- bot 13, permettant ainsi un assemblage plus rapide que celui des disposi- tifs antérieurs. En outre lorsque la pièce conique 19 a est poussée par le couvercle le dans une direction s'opposant à la force exercée par le ressort 21, 1 ' huile de lubrification stockée dans la boite à engrenages la est transmise à travers la soupape de retenue 19 et à travers le conduit d'huile ld dans le crabot 13 et les éléments de contact coulissants entre l'arbre d'entraînement 3 et le mandrin 14 Par ce moyen les opérations de grais- sage sont rendues inutiles et cette lubrification automatique supprime également l'usure anormale et le risque de grippage de l'arbre d'en- tra Inement 3, dus à l'absence d'huile En outre, lorsque le couvercle lc fixé à l'extrémité antérieure du corps 1 est retiré pour iemplacer l'arbre d'entraînement 3, la pression exercée par le couvercle la sur la soupape de retenue 19 est relâchée de telle manière que la soupape 19 est fermée, ce qui empêche l'écoulement de l'huile de lubrification stockée dans la boite à engrenages la et supprime les risque de pertes inutiles de cet- te huile. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à une forme de réalisation particulière, il est bien évident que cette invention n' 39 est pas limitée à cette forme de réalisation mais paut subir différentes 1 25 14820 -5 - modifications et se présenter sous différentes variantes évidentes pour l'homme de l'art. 6 - Revendications 1 Perforatrice hydraulique à percussion comprenant un corps 1, un piston de percussion 4 coulissant monté à l'intérieur de ce corps, des moyens hydrauliques pour activer ledit piston de percussion, un arbre d'entrainement 3 monté à l'intérieur du corps 1, ledit arbre d'entraînement étant agencé pour être frappé à l'une de ses extrémités par le piston de percus- sion 4, un moteur d'entraînement 5 pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement 3, ledit moteur 5 étant fixé audit corps 1, un manchon rotatif 9 disposé autour de l'arbre d'entraînement 3, un mandrin 14 cla- veté audit arbre d'entraînement, un embrayage 13 pour coupler ledit man- chon 9 et ledit mandrin 14, et-des moyens pour transmettre le mouvement de rotation dudit moteur 5 audit manchon 9. 2 Perforatrice selon la revendication 1, dans laquelle ledit embrayage comporte un crabot 13 ménagé entre le manchon 9 et le mandrin 14. 3 Perforatrice selon la revendication 2, dans laquelle ledit corps 1 comporte un boîtier principal, une boîte à engrenages la définissant une chambre à l'intérieur de laquelle sont logés lesdits moyens de transmission et un couvercle amovible lc monté sur le bottier principal, ledit boîtier principal comprenant un passage pour connecter la boîte à engrenages à une chambre contenant ledit crabot, et comportant d'autre part un disposi- tif à soupapes monté dans ledit passage destiné à faire communiquer en- tre elles la boîte à engrenages et ladite chambre contenant le crabot lorsque le couvercle est monté sup le boîtier principal, et pour bloquer la communication entre ces deux chambres lorsque le couvercle est retiré du bottier principal,de telle manière que le fluide de lubrification em- magasiné dans la boite à engrenages puisse passer dans la chambre du cra- bot aussi longtemps que le couvercle est maintenu sur le boîtier prin- cipal. 4 Perforatrice selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle com- porte un arrêt monté sur le couvercle avec une faible tolérance à partir de l'extrémité frontale dudit manchon. >iolan 4 NITHIARDT invent B a x 12 Nbs Xt