Brevet FR2696486A1 — publié le 19940408

i DAMEUSE ACTIONNÉE PNEUMATIQUEMENT La présente invention concerne de façon générale une dameuse actionnée pneumatiquement Des unités de percussion ou dameuses actionnées manuellement sont fréquemment employées pour compacter un sol ou tout autre matériau Une dameuse est particulièrement bien adaptée pour être utilisée dans des tranchées étroites qui, dans certains cas, peuvent avoir plusieurs mètres de profondeur. Une dameuse classique inclut un carter de transmission comportant un dispositif de préhension destiné à être saisi par l'opérateur, et une unité de percussion est suspendue à ce carter de transmission L'unité de percussion est composée d'une dame à mouvement en va-et-vient qui est maintenue dans une position neutre par deux ressorts de compression opposés enfermés dans un tube L'extrémité inférieure du tube supporte un sabot qui est destiné à venir en contact avec le sol tandis que l'extrémité supérieure de la dame est connectée par l'intermédiaire d'une tige de connexion et d'un mécanisme de transmission mécanique à l'arbre de sortie d'un moteur à essence qui est monté sur le carter de transmission Dans une telle construction, le fonctionnement du moteur produit un mouvement en va-et-vient de la dame et du tube afin de compacter le sol. La dameuse classique, telle qu'utilisée jusqu'à présent, est mue par un moteur à essence deux temps, et si la dameuse est utilisée dans un environnement confiné, l'atmosphère peut devenir fortement polluée par les gaz d'échappement du moteur. De façon similaire, si la dameuse est utilisée dans une tranchée relativement profonde, les gaz d'échappement peuvent polluer la tranchée, causant ainsi des effets néfastes pour l'opérateur. Puisque la dameuse fonctionne généralement dans un environnement sale ou empoussiéré, il est nécessaire de nettoyer fréquemment le filtre à air du moteur à essence et, du fait de cet environnement sale, la dameuse classique implique une maintenance importante et des coûts de réparation importants. L'invention concerne donc une unité de percussion ou dameuse actionnée pneumatiquement, qui est destinée à compacter un sol ou tout autre matériau. La dameuse selon l'invention inclut un carter de transmission comportant un dispositif de préhension destiné à être saisi par l'opérateur et une unité de percussion qui est supportée par le carter de transmission. L'unité de percussion est entraînée par un moteur pneumatique qui est monté sur le carter de transmission, et de l'air est envoyé au moteur par l'intermédiaire d'une unité de vanne actionnée manuellement Le débit d'air envoyé au moteur est commandé par un dispositif de commande qui sert à produire une vitesse de sortie sensiblement constante de l'arbre de sortie du moteur indépendamment des variations de la pression d'air ou de la charge subie par la dameuse. En outre, un embrayage centrifuge est interposé entre l'arbre de sortie du moteur et l'unité de percussion, et cet embrayage agit de façon à retarder la mise en fonctionnement de l'unité de percussion jusqu'à ce que le moteur soit amené à fonctionner à une vitesse donnée, de telle sorte qu'il n'y ait pas de charge appliquée au moteur lorsque celui-ci est en phase de démarrage. L'utilisation du moteur pneumatique élimine la pollution sur le site de travail Ainsi, la dameuse peut être utilisée dans un environnement confiné ou dans des tranchées profondes sans le risque d'apparition de gaz d'échappement toxiques. La dameuse actionnée pneumatiquement est moins dangereuse pour l'opérateur du fait qu'il n'y a pas de formation d'étincelles lors du fonctionnement du moteur alors que ces étincelles pourraient constituer un risque dans le cas o la dameuse fonctionne dans une tranchée o une canalisation de gaz peut avoir subi une rupture En outre, la dameuse actionnée pneumatiquement n'a pas besoin de comporter un pot d'échappement chaud, comme c'est le cas pour un moteur à essence, de telle sorte qu'il n'y a aucun danger potentiel de contact avec un pot d'échappement chaud. La dameuse pneumatique selon l'invention produit une puissance de sortie élevée et uniforme indépendamment des fluctuations de la pression d'air ou des fluctuations de la charge. Un autre avantage de la dameuse actionnée pneumatiquement réside dans le fait qu'elle est plus légère qu'une dameuse actionnée par moteur à essence, ce qui la rend plus manoeuvrable et ce qui fatigue moins l'opérateur. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront mieux lors de la description détaillée d'un exemple de réalisation qui va suivre, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective d'une dameuse actionnée pneumatiquement selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale de la dameuse de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe montrant la vanne d'alimentation d'air qui constitue l'un des éléments de la dameuse selon l'invention, certaines parties étant ôtées dans cette vue par souci de clarté d'illustration; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la vanne d'alimentation d'air de la figure 4; et la figure 6 est une vue en coupe longitudinale agrandie du moteur pneumatique de la dameuse selon l'invention. L'appareil de percussion ou la dameuse selon la présente invention inclut un carter de transmission 1 qui supporte une unité de percussion inférieure 2 Le carter de transmission comporte un dispositif de préhension de forme générale rectangulaire 3 et deux plaques 4 qui s'étendent vers le bas respectivement depuis les deux côtés opposés du dispositif de préhension 3 et qui sont connectées, par l'intermédiaire d'amortisseurs 5 aux deux côtés opposés du carter de transmission 1 Les amortisseurs 5 minimisent la transmission de vibrations depuis l'unité de percussion 2 jusqu'au dispositif de préhension 3. Deux pièces de protection 6 ayant une forme générale de U inversé s'étendent vers le haut à partir du dispositif de préhension 3, comme cela est représenté sur la figure 1. L'unité de percussion 2 est entraînée par un moteur pneumatique 7 qui est monté sur le carter de transmission 1, et de l'air sous pression est envoyé au moteur 7 par l'intermédiaire d'un assemblage de vanne actionnée manuellement 8 qui est monté sur le dispositif de préhension 3. Comme cela est représenté sur la figure 4, l'assemblage de vanne 8 inclut un bloc de vanne 9 qui est connecté au dispositif de préhension 3 par l'intermédiaire de pièces de connexion 10 qui sont fixées sur le bloc 9 à l'aide de vis ou de tout autre moyen de fixation De l'air est envoyé au corps de vanne 9 par l'intermédiaire d'un conduit 11 qui est connecté à une source d'air sous pression adaptée, tel qu'un compresseur d'air, qui est située à une certaine distance Un orifice de sortie de l'assemblage de vanne 8 est connecté via un conduit 12 au moteur 7. Comme on peut mieux le voir sur les figures 4 et 5, le corps de vanne 9 est formé de façon à présenter une cavité interne 16 qui reçoit un distributeur de vanne 17 comprenant une série de collerettes annulaires 18, 19 et 20 espacées les unes des autres Chacune des collerettes 18, 19, 20 peut comporter une gorge périphérique recevant un joint torique d'étanchéité de façon à assurer une étanchéité entre la collerette et la paroi interne de la cavité 16. L'espace entre les collerettes 18 et 19 définit une première chambre annulaire 21 et l'espace entre les collerettes 19 et 20 définit une seconde chambre annulaire 22. Pour retenir le distributeur 17 à l'intérieur de la cavité 16, un chapeau 23 est vissé dans l'extrémité de la cavité et constitue une butée vis-à-vis de la collerette 20 du distributeur. Un premier groupe d'orifices 24 est formé dans le distributeur entre les collerettes 18 et 19 afin d'assurer une communication avec la chambre 21 et de façon similaire un second groupe d'orifices 25 est formé entre les collerettes 19 et pour assurer une communication avec la chambre 22. Des sièges de soupapes 26 et 27 sont situés sur la surface interne du distributeur 17 Le siège de soupape 26 est situé en amont des orifices 24 tandis que le siège de soupape 27 est situé entre les orifices 24 et 25. Un piston 28 est monté de façon coulissante dans le distributeur 17 Le piston est muni de deux soupapes annulaires 29 et 30 La soupape 29 est destinée à venir en contact avec le siège de soupape 26 tandis que la soupape 30 est située de façon à venir en contact avec le siège de soupape 27 Comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque la soupape 29 est fermée, la soupape est ouverte et de façon opposée, lorsque la soupape 30 est fermée, la soupape 29 est ouverte. La soupape 29 est poussée vers une position de fermeture par un ressort hélicoïdal 31 qui est situé autour de la tige de commande du piston 28 Une extrémité du ressort 31 s'appuie contre un collier 32 formé sur le piston 28 tandis que l'extrémité opposée du ressort s'appuie contre un épaulement interne 33 ménagé dans la cavité 16 La force du ressort 31 sert à pousser la soupape 29 dans la position de fermeture et de façon similaire permet de pousser la soupape 30 dans la position d'ouverture. Pour déplacer le piston 28 par rapport au tiroir 17, une broche 35 vient en contact sur une pièce de commande 36 en forme de L qui est montée de façon pivotante sur le corps de vanne 9 à l'aide d'une articulation 37 Un jambage 38 de la pièce de commande 36 est fixé à une extrémité d'une barre d'actionnement en forme de U 39 tandis que l'autre jambage 40 de la pièce de commande est destiné à venir en contact avec la surface externe du corps de vanne 9 afin de constituer une butée permettant de limiter le mouvement de pivotement de la pièce de commande dans le sens des aiguilles d'une montre lorsque l'on regarde la figure 4 L'autre extrémité de la barre d'actionnement 39 est montée de façon pivotante sur une console 41 qui s'étend vers le bas à partir du dispositif de préhension 3 Avec une telle construction, la barre d'actionnement 39 qui sert de manette "homme mort" est poussée vers le bas de façon à s'écarter du dispositif de préhension 3 sous l'effet de la gravité et sous l'effet de la force fournie par le ressort 31 de l'assemblage de vanne 8. L'opérateur saisit le dispositif de préhension 3 et la barre d'actionnement 39, et cela fait pivoter la barre d'actionnement vers le haut en direction du dispositif de préhension, ceci provoquant le pivotement du jambage 38 de la pièce de commande 36 vers l'intérieur afin de déplacer le piston 28 vers l'intérieur pour ouvrir la soupape 29 et pour fermer simultanément la soupape 30 L'ouverture de la soupape 29 permet à de l'air provenant du conduit d'alimentation 11 de passer au travers des orifices 24 jusque dans la chambre 21 puis au travers du conduit 12 jusqu'au moteur 7 Le relâchement de la barre d'actionnement 39 par l'opérateur a pour conséquence que la barre d'actionnement est pivotée vers le bas sous l'effet de la gravité et sous l'effet du ressort 31, ceci provoquant la coupure de l'écoulement d'air vers le moteur 7. Le moteur pneumatique 7 est représenté sur les figures 2 et 3 Le moteur pneumatique peut être d'un type classique tel que le modèle vendu par Atlas Copco Tools Inc, une entreprise située à Farmington Hills, Michigan. Le moteur pneumatique 7 inclut un carter 42 présentant une forme générale de cloche et comprenant une arrivée d'air 43 à laquelle est connectée une ligne d'alimentation en air 12. L'arrivée d'air 43 communique avec un passage 44 et un régulateur 45 monté dans une chambre 46 contrôle le débit d'air provenant du passage 44 jusqu'à un rotor 47 qui est monté de façon tournante à l'intérieur d'une chambre de rotor 48. Comme on peut le voir sur la figure 6, la paroi interne 49 du carter 42 définit un siège de soupape 50 qui contrôle la communication entre le passage 44 et la chambre de régulateur 46, l'écoulement d'air au travers du siège de soupape étant contrôlé par une soupape 51 La soupape 51 est montée sur un arbre 52 et l'arbre 52 est connecté au rotor 47, à l'aide de cannelures ou autre, de telle sorte que l'arbre et la soupape 51 tournent avec le rotor mais puissent se déplacer axialement par rapport au rotor La soupape 51 est poussée vers une position d'ouverture par un ressort 54 qui est interposé entre une pièce de retenue 55 montée sur la soupape 51 et une base 56. Le régulateur 45 inclut une pluralité de masselottes 57 qui sont montées de façon pivotantes par rapport à la base 56 et, du fait de la rotation du rotor 47, les masselottes basculent vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge, ceci provoquant le déplacement axial en direction d'une position de fermeture de la soupape 51. S'il se produit une augmentation de la charge ou s'il se produit une réduction de la pression de l'air envoyé au moteur, la vitesse du rotor diminue ce qui provoque un pivotement vers l'intérieur des masselottes et par conséquent, une amenée de la soupape 51 vers une position de pleine ouverture afin d'augmenter le débit d'air fourni au moteur, ceci permettant d'obtenir une vitesse de sortie du rotor 47 sensiblement constante. Le rotor 47 est monté de façon tournante dans une cage externe 58 et l'air envoyé dans la chambre de régulateur 46 s'écoule en passant au travers d'un passage 59 dans la cage 58 puis passe au travers d'une série d'ouvertures 60 jusque dans la chambre de rotor 48 Le rotor 47 inclut une série de palettes se déplaçant radialement 61 et l'air qui arrive force les palettes à faire tourner le rotor tandis que l'air qui en sort passe au travers d'orifices d'échappement 62 jusque dans la chambre 63. L'air présent dans la chambre 63 est alors évacué à l'atmosphère au travers d'orifices de sortie 64. Le régulateur 45 qui est associé au moteur pneumatique 7 fournit une vitesse de sortie sensiblement constante de l'arbre de rotor 65 indépendamment des fluctuations de la pression d'air ou de la charge appliquée à l'unité de percussion. Le plateau d'extrémité 53 du rotor 47 est monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur du carter 42 grâce à un palier 66 et l'arbre de sortie 65 du rotor est monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur d'un palier 67. Comme cela est représenté sur la figure 2, l'arbre de rotor 65 est connecté à un arbre aligné axialement 68 de l'unité de percussion 2 par l'intermédiaire d'une unité d'embrayage centrifuge 69 qui est montée à l'intérieur d'un carter d'embrayage 70 Comme on peut le voir sur la figure 6, le carter d'embrayage 70 est monté sur le plateau d'extrémité 71 du carter de moteur pneumatique 42 par l'intermédiaire d'un ensemble de boulons 71 a. L'unité d'embrayage centrifuge 69 est un type classique et l'arbre de rotor 65 est relié d'une façon commandable à l'un des éléments d'embrayage tandis que l'arbre 68 est relié à l'autre élément d'embrayage Les éléments d'embrayage sont normalement poussés de façon à être séparés l'un de l'autre, et lorsque le rotor 47 tourne et atteint une vitesse prédéterminée, les éléments d'embrayage viennent en contact l'un avec l'autre afin de transmettre la rotation depuis l'arbre de rotor 65 jusqu'à l'arbre 68 L'utilisation de l'embrayage centrifuge assure que le moteur peut démarrer sans supporter une charge. L'arbre 68 s'étend au travers d'une ouverture ménagée dans un carter 72 de l'unité de percussion 3 et est monté de façon tournante en étant supporté par un roulement à rouleaux 73 et un roulement à aiguilles 74 qui est monté dans un évidement ménagé dans un couvercle 75 qui ferme une ouverture ménagée dans le carter 72. La partie centrale de l'arbre 68 supporte un pignon 76 qui est en prise avec une roue dentée 77 montée à l'intérieur du carter 72 et une roue dentée 77 est supportée par un arbre horizontal 78 qui est monté de façon tournante en étant supporté par un roulement radial 79 et un roulement à aiguilles 80. Une tige de connexion 82 est montée de façon pivotante sur la roue dentée 77 en un emplacement de la roue dentée qui est décalé par rapport à l'axe de la roue dentée, au niveau d'une broche 81, et la tige de connexion s'étend vers le bas en passant au travers du carter 72 et d'un carter inférieur 83 qui concerne une tête de dame 84 L'extrémité supérieure de la tête de dame 84 est connectée à l'extrémité inférieure de la tige de connexion 82 à l'aide d'une broche 85, tandis que l'extrémité inférieure de la tête de dame 84 supporte un piston 86 qui est monté de façon coulissante à l'intérieur d'une boîte ou d'un tube de ressorts 87. Comme on peut le voir sur la figure 2, un ressort supérieur 88 est interposé entre la surface supérieure du piston 86 et un bloc 89, tandis qu'un ressort inférieur 88 est interposé entre la surface inférieure du piston 86 et un couvercle 91 qui est fixé sur l'extrémité inférieure de la boîte à ressorts 87 Un sabot 92 qui est conçu de façon à venir en contact avec le sol ou tout autre matériau qui doit être compacté est connecté à l'extrémité inférieure de la boîte à ressorts 87 par l'intermédiaire de vis 93. Un soufflet 94 est connecté entre des collerettes espacées situées respectivement sur le carter inférieur 83 et sur la boîte à ressorts 87, et ce soufflet sert à enfermer la boîte à ressorts 87. Avec une telle construction, le piston 86 et la tête de dame 84 sont maintenus dans une position neutre grâce aux deux ressorts opposés 88 et 90 Quand la roue dentée 77 est mise en rotation, la tige de connexion 82 et la tête de dame 84 se déplacent en va-et-vient de façon à comprimer de façon alternée les deux ressorts 88 et 90 et à produire un mouvement vibratoire au niveau du sabot 92. L'utilisation du moteur pneumatique 7 comme source de puissance permet d'obtenir une puissance de sortie importante pour la dameuse indépendamment des fluctuations de la pression d'air ou de la charge appliquée au sabot 92. La dameuse selon l'invention élimine la pollution au niveau du site de travail, ce qui fait que la dameuse est particulièrement bien adaptée pour un usage dans un environnement clos ou dans une tranchée profonde, endroits o des gaz d'échappement pourraient s'accumuler si la dameuse était entraînée par un moteur à essence. L'utilisation du moteur pneumatique élimine les contraintes résultant d'une utilisation d'un filtre à air et élimine aussi d'autre problèmes de maintenance qui sont associés à l'usage d'un moteur à essence fonctionnant dans un environnement sale ou empoussiéré dans lequel la dameuse doit fonctionner de façon courante. 1 1 REVENDICATIONS 1 Appareil de percussion actionné pneumatiquement, destiné à compacter un sol ou tout autre matériau, caractérisé en ce qu'il comprend une structure de support ( 1), une unité de percussion ( 2) montée sur la structure de support et incluant un élément de percussion ( 92) disposé de façon à venir en contact avec ledit sol, un moteur pneumatique ( 7) monté sur la structure de support et présentant un arbre de sortie ( 65), un moyen de conduit d'alimentation d'air ( 11) pour fournir de l'air sous pression audit moteur, un moyen de vanne actionné manuellement ( 8) monté sur la structure de support et agencé de façon à ouvrir et fermer ledit moyen de conduit d'alimentation d'air ( 11), un moyen d'embrayage centrifuge ( 69) disposé entre ledit arbre de sortie et ladite unité de percussion, et un moyen de contrôle de vitesse disposé entre ledit moyen de vanne et ledit moteur pour contrôler l'alimentation d'air envoyé audit moteur afin d'obtenir une vitesse de rotation sensiblement constante dudit arbre de sortie ( 65). 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure de support comprend un dispositif de préhension ( 3) et ledit moyen de vanne ( 8) est monté sur le dispositif de préhension. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'actionnement "homme mort" actionnable manuellement ( 39) monté sur le dispositif de préhension ( 3) de façon mobile entre une position inopérante inférieure et une position opérante supérieure, ledit moyen d'actionnement étant connecté audit moyen de vanne ( 8). 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un moyen de poussée ( 31) destiné à pousser ledit moyen de vanne ( 8) vers une position de fermeture, ledit moyen d'actionnement étant disposé de façon à déplacer ledit moyen de vanne depuis la position de fermeture jusqu'à la position d'ouverture quand ledit moyen d'actionnement ( 39) est déplacé depuis la position inopérante jusqu'à la position opérante. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen d'actionnement ( 39) comprend une barre disposée parallèlement audit dispositif de préhension ( 3) et montée de façon à pouvoir pivoter par rapport audit dispositif de préhension entre lesdites positions inopérante et opérante. 6 Appareil selon la revendication 5, dans lequel ledit dispositif de préhension ( 3) présente une forme générale rectangulaire et ladite barre de dispositif d'actionnement s'étend le long d'un côté dudit dispositif de préhension. 7 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un moyen de poussée ( 31) pour pousser ledit moyen de vanne ( 8) vers une position de fermeture, ledit moyen de poussée étant en outre disposé de façon à pousser ledit moyen d'actionnement ( 39) vers la position inopérante. 8 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'actionnement ( 39) inclut en outre un levier ( 36) monté de façon pivotante et interconnectant ladite barre de dispositif d'actionnement ( 39) et ledit moyen de vanne ( 8). 9 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur pneumatique ( 7) comprend un carter ( 42) présentant une première chambre ( 46) et une seconde chambre ( 63) et comprenant un passage établissant une communication entre lesdites chambre, un rotor ( 47) disposé dans ladite seconde chambre et connecté audit arbre de sortie ( 65), ledit moyen de régulation de vitesse ( 45) étant disposé dans ladite première chambre ( 46) et comprenant un moyen sensible à la vitesse du moteur pour commander l'entrée d'air parvenant à ladite première chambre. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit carter ( 42) inclut un moyen d'entrée ( 50) établissant une communication avec ladite première chambre ( 46) afin de permettre une entrée d'air jusqu'à ladite première chambre, ledit moyen de régulation de vitesse ( 45) incluant un élément de soupape ( 55) disposé de façon à ouvrir et fermer ledit moyen d'entrée ( 50) et monté de façon à pouvoir se déplacer axialement en se rapprochant et en s'éloignant dudit moyen d'entrée ( 50), ledit moyen de régulation de vitesse incluant en outre des masselottes ( 57) conçues et agencées de façon à ce qu'une augmentation de la vitesse du rotor ( 47) fasse que lesdites masselottes ( 57) pivotent vers l'extérieur, sous l'effet de la force centrifuge, de façon à déplacer ledit élément de soupape ( 55) axialement en direction dudit moyen d'entrée ( 50). 11 Appareil de percussion actionné pneumatiquement destiné à compacter un sol ou tout autre matériau, caractérisé en ce qu'il comprend un carter de transmission ( 72), une unité de percussion ( 2) montée sur le carter de transmission et incluant un moyen de dame se déplaçant en va- et-vient ( 92) permettant de venir en contact avec le sol, un moteur pneumatique ( 7) présentant un arbre de sortie ( 65), un conduit d'alimentation d'air ( 11) connectant une source d'air sous pression avec ledit moteur, un moyen de vanne actionné manuellement ( 8) monté sur le carter de transmission et connecté dans ledit moyen de conduit ( 11) et disposé de façon à ouvrir et fermer ledit moyen de conduit, un moyen de commande d'air disposé dans ledit moyen de conduit entre ledit moyen de vanne ( 8) et ledit moteur ( 7) pour commander l'écoulement d'air passant dans ledit moyen de conduit et allant jusqu'au moteur et pour fournir une vitesse de rotation sensiblement constante au niveau dudit arbre de sortie ( 65), et un moyen de connexion ( 76, 77, 81, 82) pour connecter ledit arbre de sortie ( 65) avec ledit moyen de dame ( 92) et pour convertir la rotation dudit arbre de sortie en un mouvement en va-et-vient dudit moyen de dame. 12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de commande comprend un moyen d'entrée ( 50), un moyen ( 57) sensible à une diminution de la vitesse dudit rotor ( 47) due à une augmentation de la charge sur ledit moyen de dame pour déplacer ledit moyen de soupape ( 55) en direction d'une position d'ouverture afin d'augmenter l'écoulement d'air passant au travers du moyen d'entrée ( 50) et allant jusqu'audit5 rotor ( 47).