Brevet FR2524362A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un appareil de percussion hy- draulique tel qu'un marteau, perforateur ou marteau piqueur comprenant un piston/percuteur qui fonctionne pour imprimer des coups percutants successifs à un outil de coupe ou analogue rete- nu à l'extrémité avant du corps de l'appareil. Les outils que l'on utilise normalement avec un marteau per- forateur, par exemple, comprennent une queue qui est insérée dans le corps d'un marteau perforateur et qui y est retenue dans une position telle que l'extrémité de la queue est frappée par un percuteur mu par un mouvement alternatif Divers dispositifs de retenue d'outils sont utilisés, comprenant en général un organe d'accrochage à ressort qui coopère avec un rebord prévu sur la queue de l'outil Pendant le travail, la queue de l'outil se dé- place librement avec un mouvement alternatif sans que le rebord s'accroche sur l'organe d'accrochage mais, si l'outil transperce le plan de travail, ou si l'on retire pendant que le marteau per- forateur est en marche, le rebord s'accroche sur l'organe d'accrochage qui le retient. Or, en raison de la force d'inertie importante mise en jeu pour arrêter un piston/percuteur en marche libre par l'intermé- diaire de l'outil, lorsque ce dernier est soumis à des coups per- cuttants successifs, les moyens de retenue de l'outil, notamment l'organe d'accrochage et son pivot, doivent avoir une masse im- portante On conçoit aisément que si l'appareil est maintenu avec l'outil au-dessus de l'horizontale, c'est-à-dire incliné vers le haut, la pesanteur intervient pour déplacer l'outil en direction du percuteur de sorte qu'il est soumis à des coups percutants successifs lorsque le piston/percuteur est en marche libre Suite à la mise au point ces derniers temps d'appareils de percussion hydrauliques de grande puissance, il a été nécessaire de réaliser des dispositifs de retenue d'outils de résistance et de durée de vie suffisantes, ce qui a pour résultat que ces dispositifs constituent une partie importante du poids de l'appareil, ce qui est particulièrement désavantageux lorsqu'il s'agit d'appareils tenus à la main tel qu'un marteau perforateur ou marteau piqueur qui pourraient être utilisés dans une position au-dessus de l'horizontale En effet, la réalisation de moyens de retenue d'outils de poids et de durée de vie acceptables pose un problème dans la construction de petits appareils tenus à la main de puissance de sortie relativement élevée, appareils pouvant être élaborés par une technologique moderne appliquée aux appareils de percussion hydrauliques. Le but de l'invention est de résoudre le problème soulevé par modification de l'appareil hydraulique pour que la marche libre du percuteur/piston ne puisse pas avoir lieu lorsque l'outil n'est pas soumis à une force externe. L'invention a donc pour objet un appareil de percussion hy- draulique comprenant un piston/percuteur pouvant se mouvoir avec un mouvement alternatif dans un corps de l'appareil pour que le percuteur frappe normalement un outil retenu de manière libérable dans l'extrémité avant du corps qui contient deux chambres, à savoir une chambre de pression directe sous la commande d'un dis- tributeur à tiroir qui est raccordée alternativement à une source de pression et à une ligne d'échappement, la pression introduite dans cette chambre assurantles courses motrices du piston/percu- teur et une chambre de pression de retour qui, en fonctionnement est soumisede manière continue à la pression de la source pour assurer une force de retour continue agissant sur le piston/per- cuteur et un canal est prévu qui est obturé pendant le mouvement alternatif normal du piston/percuteur mais qui, s'il intervient une course excessive du piston/percuteur, relie les deux chambres entre elles de sorte que, même si la chambre commandée par le distributeur est alors raccordée à la ligne d'échappement, l'écoulement hydraulique résultant dans le canal assure une pres- sion suffisante de cette chambre pour appliquer au piston/percu- teur une sollicitation, sous l'action de la force de la pression motrice du fluide, pour que celui-ci soit maintenu en position avancée et que son mouvement alternatif s'arrête. De préférence, ledit canal est réalisé dans le piston/percu- teur et se termine au niveau d'un orifice périphérique contrôlé par la paroi d'un alésage percé dans le corps dans lequel se meut le piston/percuteur avec un mouvement alternatif Ainsi, selon ce mode de réalisation préféré, si l'outil n'est pas soumis à une charge de travail, une course excessive résultante du piston/per- cuteur a pour conséquence le déblocage dudit orifice à l'inté- rieur de la chambre de pression de retour et l'immobilisation du piston/percuteur dans la position avancée Le mouvement alterna- tif, accompagné de l'application de chocs à la tête de l'outil par le percuteur, ne reprend pas avant que l'opérateur n'ait appliqué une force suffisante (en poussant contre l'outil) pour remettre le piston/percuteur dans une position dans les limites de son mouvement alternatif normal o ledit orifice est obturé à l'intérieur dudit alésage La section de passage du canal est par conséquent choisi pour que l'opérateur puisse exercer ladite force, sans effort exagéré, contre la sollicitation due à la force de pression directe du fluide. Le piston/percuteur est de préférence réalisé en une seule pièce, comprenant une portion arrière formant piston et une por- tion avant formant percuteur Toutefois, le piston et le percu- teur peuvent être constitués par des éléments séparés, auquel cas le percuteur se présente de préférence sous forme d'enclume à coulissement libre disposé entre le piston et l'outil. Lorsque la pression dans l'appareil s'échappe par un long tuyau flexible de retour, la contrepression dans celui-ci pourrait être suffisante pour appliquer sur le piston/ percuteur la sollicitation désirée par la force directe, moyen- nant une section de passage acceptable du canal Toutefois, dans certains cas, il pourrait s'avérer nécessaire d'introduire un petit étranglement dans la canalisation d'échappement afin d'augmenter la contrepression bien que, dans de nombreux cas, un tel étranglement sera déjà prévu pour contrôler la fréquence de fonctionnement de l'appareil. L'invention peut avantageusement s'appliquer à l'appareil décrit dans le brevet no 1 396 307 qui comprend une troisième chambre à pression réduite dans laquelle s'ouvre un orifice pilo- te de commande du distributeur pour assurer un actionnement rapi- de du distributeur à la fin de chaque course motrice du piston, le fluide qui pénètre au-delà du piston s'accumulant dans cette troisième chambre Dans ce cas, il est nécessaire d'évacuer ce fluide de cette chambre pendant que la sollicitation par la Force de pression directe est appliquée afin d'éviter une accumulation de pression dans celle-ci, et à cet effet, l'étranglement dans -l'échappement peut être remplacé par un venturi dont le rétrécis- sement sert d'étranglement et est raccordé à la troisième chambre pour évacuer cette dernière par suite de l'écoulement vers la li- gne d'échappement à travers le venturi. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente le concept de base; et la figure 2 représente un exemple de mise en pratique. La figure 1 représente de manière schématique un appareil de percussion hydraulique de forme connue comprenant un piston/per- cuteur 1, réalisé d'une seule pièce, constitué d'une portion formant piston 2 et une portion formant percuteur 3, et pouvant se mouvoir avec un mouvement alternatif dans un corps 4 percé d'un alésage 4 a qui épouse étroitement le piston 2 Le corps 4 comprend deux chambres, à savoir une chambre de pression directe , commandée par un distributeur, et une chambre de pression de retour 6 La chambre 5 est commandée par un distributeur Y qui met la chambre alternativement sous pression et hors pression en fonction de la position du piston La mise en pression de la chambre 5 assure les courses motrices de frappe du piston/percu- teur 1 tandis que la mise hors pression de cette chambre assure les courses de retour sous l'effet de la pression du fluide dans la chambre 6 laquelle est raccordée en permanence à la source de pression P Cette pression agit sur un épaulement annulaire 7 si- tué entre le piston et le percuteur 2, 3. Le distributeur V, qui est raccordé à une source de pression P et à la ligne de retour d'échappement EX, est commandé en fonc- tion de la position du piston/percuteur par un orifice pilote B débouchant dans l'alésage 4 a Sur la figure 1, le piston/percu- teur 1 est représenté dans une position intermédiaire de sa course, et à la fin d'une course de retour, l'orifice 8 est bloqué et la pression P régnant dans la chambre 6 agit par l'in- termédiaire d'une canalisation 9 raccordée à l'orifice pilote du distributeur pour actionner le distributeur V en vue de mettre sous pression la chambre 5 et d'effectuer la course motrice sui- vante à la fin de laquelle le percuteur 3 frappe un outil T A la fin d'une course motrice, l'orifice pilote 8 est raccordé à un orifice d'échappement voisin 10 par une rainure périphérique 11 pratiquée dans le piston 2, ce qui se traduit par l'actionnement du distributeur V pour évacuer la chambre 5 Ainsi, une course de retour commence par l'action sur l'épaulement 7 de la pression P régnant dans la chambre 6. Une course excessive du piston/percuteur 3, si l'outil T frappé par le percuteur 3 n'est pas soumis à une force externe, est arrêtée par une chambre d'amortissement 12 disposée à l'ex- trémité avant de la chambre 6, l'épaulement 7 pénétrant dans cette chambre 12 Toutefois, dans les appareils connus, la res- triction du piston/percuteur 1 continue, en face de courses excessives continues, tant que l'outil T n'est pas soumis à une charge, de sorte que l'outil, s'il occupe une position au-dessus de l'horizontale, est frappé à chaque course excessive, ce qui se traduit par une charge importante exercée sur les moyens de rete- nue d'outils en raison des chocs qu'ils subissent Pour éviter cette situation, conformément à l'invention, un canal 13 est prévu qui traverse le piston 2 A son extrémité intérieur, le canal 13 est en communication avec la chambre 5 et, à son extré- mité extérieure, il se termine par un orifice périphérique 14 qui, pendant une course de travail normale, est obturé à l'inté- rieur de l'alésage 4 a. S'il se produit une course excessive du piston/percuteur 1, à mesure que l'épaulement 7 pénètre dans la chambre d'amortisse- ment 12, l'orifice 14 est découvert à l'intérieur de la chambre 6 Il en résulte un écoulement de fluide sous pression de la chambre 6 vers la chambre 5, laquelle est alors évacuée sous commande du distributeur La section de passage du canal 13 est choisie, par rapport à l'étranglement d'écoulement fourni par la ligne d'échappement et aux surfaces différentielles du piston, pour que la pression résultante dans la chambre 5 s'accroisse jusqu'à une valeur assurant une force de sollicitation résultante agissant sur le piston/percuteur 1 dans le sens direct Ainsi, ce dernier vient s'arrêter en position avancée de repos à l'inté- rieur de la chambre d'amortissement 12 et le mouvement alternatif ne reprend pas avant que l'opérateur n'ait exercé sur l'outil une force suffisante pour remettre le piston/percuteur 1 dans une po- sition dans laquelle l'orifice 14 est obturé à l'intérieur de l'alésage 4 a. Ainsi, si l'outil T traverse le plan de travail ou si on le retire, l'appareil n'effectue qu'une seule course excessive et l'outil hors charge T ne peut recevoir qu'un seul coup La solli- citation due à la force de la pression motrice du fluide est choisie pour qu'elle maintienne le piston/percuteur 1 de manière sûre dans la position avancée, tout en permettant à l'opérateur de le remettre en position, sans effort exagéré, ce retour pou- vant être facilité par le poids de l'outil Par exemple, on peut prévoir une sollicitation par la pression motrice nécessitant une force de retour d'environ 13,6 kg. La figure 2 représente l'invention appliquée à l'appareil décrit dans le brevet N O 1 396 307, auquel on peut se reporter pour une description plus détaillée du fonctionnement de base de cet appareil Il n'-est décrit dans la présente description que pour permettre de comprendre l'application de la présente invention à cet appareil Les éléments correspondant de la figure 2 portent les mêmes numéros de référence que ceux de la figure 1, augmentés de 100, et le fonctionnement de base est comme on l'a déjà décrit à l'exception que le centre de l'orifice pilote 108 est inversé il est maintenant raccordé à la chambre 106 par l'intermédiaire de la rainure 111 du piston et est découvert en vue de son raccordement à la ligne d'échappement. Toutefois, dans ce cas, la chambre de pression directe 105 est constituée par un trou axial borgne percé dans le piston 102 qui coulisse sur un tube fixe concentrique 115 qui assure la liaison hydraulique avec la chambre 105 Cette construction per- met de réaliser une troisième chambre 116 dans le corps 104, cette chambre étant raccordée à la ligne d'échappement par l'in- termédiaire d'une valve à une alternance 117 de sorte qu'une course motrice du piston/percuteur 1 se traduit par une pression réduite dans la chambre 116 A la fin d'une course motrice, l'orifice pilote 108 est découvert pour s'ouvrir dans cette chambre, la pression réduite de laquelle assure un actionnement rapide et sûre du distributeur V Selon l'invention, un canal 113 est percé de part en part dans le piston 2 pour que, s'il se pro- duit une course excessive et comme on l'a déjà décrit, son orifi- ce d'extrémité extérieure 114 soit découvert à l'intérieur de la chambre 106 pour permettre un accroissement de la pression dans la chambre 105 afin d'assurer une sollicitation, par la force de la pression motrice du fluide, qui maintient le piston/percuteur 1 dans une position avancée à l'intérieur de la chambre d'amor- tissement 112 jusqu'à ce qu'il soit retourné par une poussée exercée contre l'outil. Dans sa forme d'origine, l'appareil de base comprend un étranglement d'échappement choisi pour contrôler la fréquence de fonctionnement, tandis que dans le présent mode de réalisation, cet étranglement est remplacé par un venturi 118 dont le rétré- cissement est raccordé par un conduit 119 au côté aval (échappe- ment) de la valve 117 Ainsi, l'écoulement qui traverse alors, comme avant, le canal 113 et la chambre i 15 vers la ligne d'échappement, traverse le venturi 117 qui fonctionne pour éva- cuer la chambre 116 Cet agencement permet d'éviter une augmenta- tion de la pression dans la chambre 116 en raison des fuites de fluide provenant de la chambre 105 en passant par le tube 115 et provenant de la chambre 106 en passant par le piston/percuteur 1, tandis que le piston/percuteur 1 reste stationnaire et est mobi- lisé dans la position avancée de non fonctionnement. Comme dans la construction de base réprésentée sur la figure 1, le canal 113 intervient lorsque l'orifice d'extrémité exté- rieure 114 entre dans la chambre 106, auquel moment l'extrémité intérieure du canal a été dégagée par l'extrémité intérieure du tube 115 Toutefois, on conçoit aisément qu'au contraire l'orifi- ce 114 pourrait être situé à cette extrémité intérieure et contrôlée par le tube 115. REVENDICATIONS 1 Appareil de percussion hydraulique comprenant un corps dans lequel se meut un piston/percuteur 1 avec un mouvement alternatif pour frapper un outil retenu de manière libérable dans l'extrémité avant du corps, et qui comprend une chambre de pres- sion motrice et une chambre de pression de retour, la chambre de pression motrice étant commandée par distributeur et raccordée alternativement à une source de pression et à une ligne d'échap- pement, la pression introduite dans cette chambre assurant les courses motrices du piston/percuteur tandis que la chambre de pression de retour, en fonctionnement, est raccordée à la pres- sion de la source pour fournir une force de retour continue agissant sur le piston/percuteur, caractérisé en ce qu'il comprend un canal ( 13) qui est obturé pendant le mouvement alter- natif normal du piston/percuteur ( 1) mais qui, s'il se produit une course excessive de ce dernier dans le sens avant, relie entre elles les deux chambres ( 5, 6), de sorte que, même si la chambre de pression motrice ( 5), commandée par distributeur, se trouve alors raccordée à la ligne d'échappement, l'écoulement hydraulique résultant dans le canal ( 13) met cette chambre ( 5) sous une pression suffisante pour appliquer une sollicitation, due à la force de la pression motrice du fluide, sur le piston/ percuteur ( 1) qui est maintenu par conséquent en position avancée de sorte que son mouvement alternatif s'arrête. 2 Appareil hydraulique selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le canal ( 13) est réalisé dans le piston/percuteur ( 1) et se termine à une extrémité par un orifice périphérique ( 14) qui est contrôlé par la paroi d'un alésage ( 4 a) dans lequel se meut le piston/percuteur ( 1) avec un mouvement alternatif. 3 Appareil hydraulique selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que l'autre extrémité du canal ( 13) se termine à une surface du piston/percuteur ( 1) qui est normalement exposée dans la chambre de pression motrice ( 5), et en ce que la première extrémité ( 14) du canal ( 13) est exposée dans la chambre de pres- sion de retour ( 6) seulement lorsqu'il se produit une course excessive. 4 Appareil hydraulique selon la revendication 1, dans lequel la chambre de pression motrice est formée à l'extré- mité intérieure d'un alésage axial du piston/percuteur, caracté- risé en ce que ledit canal ( 113) est réalisé dans le piston/per- cuteur ( 1) et se termine à une extrémité par un orifice ( 114) dans l'alésage axial, orifice qui est exposé seulement lors d'une course excessive, tandis que l'autre extrémité du canal ( 113) est normalement exposée dans la chambre de pression de retour ( 105). Appareil hydraulique selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le piston/percuteur ( 1) est réalisé d'une seule pièce et comprend une portion arrière formant piston ( 2) et une portion avant formant percuteur ( 3). 6 Appareil hydraulique selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le percuteur/piston comprend un percuteur ( 3) et un piston ( 2) séparés et en ce que le percu- teur ( 3) est une enclûme à coulissement libre disposée entre le piston ( 2) et l'outil (T). 7 Appareil hydraulique selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'on introduit un étran- glement dans l'échappement pour établir une contrepression vis-à-vis de l'écoulement hydraulique qui est suffisante pour assurer la sollicitation par la force motrice du piston/percuteur ( 1). 8 Appareil hydraulique selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que ledit étranglement est un étranglement simple. 9 Appareil hydraulique selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le corps ( 4) de l'appareil comprend une troisième chambre ( 116) sous une pression réduite dans laquelle s'ouvre un orifice pilote ( 108) de commande de distributeur et dans laquelle s'accumule le fluide pénétrant au-delà du piston, caractérisé en ce que l'étranglement de l'échappement est assuré par un venturi ( 18) dont le rétrécissement est raccordé à ladite troisième cham- bre ( 116).