Brevet FR2885064A1 — publié le 20061103

L'invention se rattache notamment au secteur technique des outils pneumatiques, notamment des outils percutants du type marteau-piqueur, brise-béton, ... L'invention concerne plus particulièrement les outils pneumatiques dont le principe de fonctionnement est basé sur l'envoi d'air sous pression par l'intermédiaire d'une gâchette, pour commander un piston qui agit, par exemple, sur un organe de frappe. Selon l'état antérieur de la technique, dans le cadre d'un fonctionnement pneumatique, le marteau-piqueur, brise-béton ou autre, est assujetti à un générateur d'énergie qui comprend, pour l'essentiel, un moteur thermique, un compresseur et un circuit d'huile. La pression nécessaire à un bon fonctionnement est de l'ordre de 6 à 7 bars. Cette pression implique l'utilisation d'un compresseur avec refroidissement, étanchéité et lubrification obtenus par le circuit d'huile. Il apparaît que ce circuit d'huile représente environ 30 % de l'encombrement dans un compresseur. A partir de cet état de la technique, il est apparu important de pouvoir réduire au maximum le poids de l'ensemble notamment en supprimant le circuit d'huile de refroidissement. Il en résulte toutefois une contrainte majeure à savoir que la pression maximum est limitée dans ce cas à 2 bars environ. Il est donc apparu nécessaire d'adapter le marteau- piqueur ou autres systèmes de frappe, type perforateur, à cette pression étant donné qu'un outil standard fonctionne mal à une telle pression, voire pas du tout. Il est nécessaire que l'outil soit adapté à une basse pression, ce qui peut entraîner un débit important, si l'on veut conserver une puissance correcte. On rappelle ci-après et succinctement, le fonctionnement d'un marteaupiqueur standard. ^ En phase 1, lorsque la gâchette est appuyée, l'air alimente la distribution, le piston est au point de frappe. Le volume au-dessus du piston est à l'air libre. L'air fait remonter le piston. ^ En phase 2, sous l'effet de l'inertie, le piston remonte et commence à comprimer la chambre haute. ^ En phase 3, le volume en dessous du piston est à l'air libre. La chambre haute est en pression. ^ En phase 4, l'air provoque la descente du piston par l'intermédiaire de la distribution. ^ En phase 5, le piston vient frapper sur l'outil. Le volume au-dessus du piston se retrouve à l'air libre, le cycle recommençant selon la phase 1. Il ressort de cette analyse que la course du piston d'un marteau-piqueur standard est fonction de: ^ la pression de fonctionnement qui a donné de l'inertie au piston, laquelle inertie va permettre à la tête du piston de dépasser les orifices d'échappement; ^ la position des orifices d'échappement; ^ la longueur de la tête de piston. A partir de cet état de la technique et pour résoudre le problème posé d'obtenir un fonctionnement avec peu de pression, la longueur de la tête de piston et le positionnement des orifices d'échappement sont déterminés pour que la course dudit piston soit indépendante de la pression. De plus, cette solution peut résoudre le problème des vibrations. Compte tenu du problème posé à résoudre, la course du piston est égale à la somme de la longueur de la tête de piston et de la distance parcourue par ledit piston résultant de son inertie au moment de sa remontée moins la différence entre la distance séparant les orifices d'échappement les plus éloignés et la distance parcourue par ledit piston résultant de son élan au moment de sa descente. Avantageusement, la distance parcourue par le piston résultant de son élan au moment de sa montée est comprise entre 0 et 0,35 fois la longueur de la tête de piston. Compte tenu des caractéristiques à la base de l'invention, le compresseur fonctionne sans huile en étant apte à délivrer une pression inférieure à 2 bars. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de marteau-piqueur; - les figures 2 et 3 sont des vues à caractère purement schématique illustrant la course de la tête du piston, depuis la position haute (figure 2), jusqu'à la position basse (figure 3) ; On a illustré figure 1, un outil pneumatique du type marteau-piqueur comprenant, d'une manière parfaitement connue pour un homme du métier, un corps (1) délimitant deux alésages coaxiaux de diamètre différent (la) et (lb) pour le montage avec capacité de coulissement étanche, d'un piston (2) apte à agir sur un organe de frappe (3). La tête (2a) du piston coulisse dans l'alésage de plus grand diamètre (la), la tige (2b) du piston agit directement sur l'organe de frappe (3). L'air sous pression est envoyé dans des agencements spécifiques du corps (1) par l'intermédiaire d'une entrée assujettie par exemple à une gâchette de commande. L'alésage (la) de plus grand diamètre est en communication avec l'orifice (1d) de liaison avec le circuit d'alimentation d'air comprimé et avec un orifice d'échappement (1c). Selon l'invention, la longueur (L) de la tête de piston (2a) et le positionnement des orifices (1 c) et (1 d) sont déterminés pour que la course (C) du piston soit indépendante de la pression. Cette course (C) du piston est déterminée par la formule: C=L+d (E-dl) Formule dans laquelle: (C) est égal à la course du piston, (L) est égal à la longueur de la tête du piston, (d) correspond à la distance parcourue par la tête du piston résultant de son élan au moment de sa remontée, (E) correspond à la distance séparant les orifices les plus éloignés (1c) et (1d), (dl) correspond à la distance parcourue par le piston résultant de son élan au moment de sa descente. 25 Il en résulte que pour rendre la course du piston indépendante de la pression, la géométrie du marteau-piqueur doit répondre à la formule énoncée précédemment avec notamment la distance (d) comprise entre 0 et 0, 25 fois la longueur (L) de la tête de piston (2a). On donne ci-après à titre indicatif nullement limitatif des caractéristiques dimensionnelles d'un marteau-piqueur selon l'invention lui permettant de fonctionner avec une pression minimum de 0,2 bar environ: - longueur (L) de la tête de piston (2a) = 120 mm, - longueur (L1) de la tige de piston (2b) = 240 mm, - longueur (L2) de l'alésage (la) = 325 mm environ, longueur (L3) du corps (1) = 640 mm environ, -diamètre (D) de la tête de piston (2a) = 70 mm. On renvoie au tableau comparatif relatif à des tests d'écrasement (puissance) entre un marteau-piqueur standard (colonne A) et un marteaupiqueur selon les caractéristiques de l'invention (colonnes B, C, D et E). A B C D E Diamètre piston (mm) 55 70 70 70 70 Pression d'utilisation 6.5 2 1. 6 1.4 1.2 (bars) Ecrasement de l'éprouvette 14.5 14.4 12.5 10.6 8.3 en cuivre à 15" (mm) Ecrasement de l'éprouvette 17.2 19.1 16.3 13.3 10.3 en cuivre à 1' 15" (mm) Consommation (L/min) 1150 1450 1300 1150 900 Notamment et d'une manière particulièrement importante, il ressort de ce tableau qu'avec un marteau-piqueur selon l'invention, sous une pression de 2 bars, on a enregistré des résultats équivalents, voire supérieurs, à ceux obtenus avec un marteau-piqueur classique sous une pression de 6,5 bars. Compte tenu des caractéristiques à la base de l'invention, il apparaît le fonctionnement suivant: A la descente, la frappe du piston (2) sur l'organe (3) intervient peu après que la tête du piston (2a) ait dépassé l'orifice le plus haut (ld) (figure 3) ce qui permet d'avoir toute l'énergie du piston pour la frappe. A noter que, dans certains cas, la frappe intervient plus tard, par exemple. La zone de battue du pic au niveau du décaleur peut être plus importante pour éviter une casse de matériel. Il en résulte que la distance (dl) n'est pas significative pour le fonctionnement du marteau. On observe également que le volume, de part et d'autre de la tête du piston (2a), n'entre pas directement en compte dans le fonctionnement de l'ensemble du marteau-piqueur. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle: ^ la possibilité de limiter le recul du marteaupiqueur, étant donné qu'il n'y a pas de contre-pression sur le piston, lorsque la distribution bascule, diminuant, d'une manière significative, les vibrations; ^ la possibilité de régler la pression en fonction par exemple de l'état du terrain (terrain meuble pression élevée, terrain dur pression faible), le fait de baisser la pression réduisant les vibrations; ^ la possibilité d'adapter les caractéristiques de l'invention au système de frappe (perforateur, piqueur, ...) ; ^ la possibilité d'utiliser un compresseur sans huile à basse pression (inférieure ou égale à 2 bars environ). Avantageusement, le compresseur comprend un bloc vis entraîné par un moteur et apte à admettre de l'air pour le comprimer. REVENDICATIONS -1- Outil pneumatique comprenant un corps (1) pour le montage avec capacité de coulissement étanche d'un piston (2) apte à agir sur un organe de frappe (3) monté en bout du corps, la tête de piston (2a) coulissant dans un alésage (la) qui est en communication avec un orifice de liaison (ld) avec un circuit d'alimentation en air comprimé au moyen d'un compresseur et avec un orifice d'échappement (1c), caractérisé en ce que la longueur (L) de la tête de piston et le positionnement des orifices (lc) et (ld) sont déterminés pour que la course (C) dudit piston soit indépendante de la pression. -2- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course (C) du piston (2a) est égale à la somme de la longueur (L) de la tête de piston et de la distance (d) parcourue par ledit piston résultant de son élan au moment de sa remontée moins la différence entre la distance (E) séparant les orifices (lc) et (ld) les plus éloignés et la distance (dl) parcourue par ledit piston résultant de son élan au moment de sa descente. -3- Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance (d) parcourue par le piston résultant de son élan au moment de sa remontée est comprise entre 0 et 0,25 fois la longueur (L) de la tête de piston (2a). -4- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur fonctionne sans huile en étant apte à délivrer une pression minimum de 0, 2 bars. -5- Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compresseur comprend un bloc vis entraîné par un moteur et apte à admettre de l'air pour le comprimer.