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WO2002006013A1 - Appareil hydraulique a percussions - Google Patents

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WO2002006013A1
WO2002006013A1 PCT/FR2001/002227 FR0102227W WO0206013A1 WO 2002006013 A1 WO2002006013 A1 WO 2002006013A1 FR 0102227 W FR0102227 W FR 0102227W WO 0206013 A1 WO0206013 A1 WO 0206013A1
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WO
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cylinder
distribution box
distribution
chamber
subjected
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/002227
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English (en)
Inventor
Bernard Piras
Original Assignee
Montabert S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to AU7642301A priority patent/AU7642301A/xx
Priority to DK01954068T priority patent/DK1299212T3/da
Priority to KR1020037000215A priority patent/KR100758673B1/ko
Priority to US10/297,178 priority patent/US6829975B2/en
Priority to EP01954068A priority patent/EP1299212B1/fr
Priority to JP2002511934A priority patent/JP2004504167A/ja
Priority to IL15385201A priority patent/IL153852A0/xx
Priority to DE60133739T priority patent/DE60133739T2/de
Priority to BR0112446-3A priority patent/BR0112446A/pt
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Priority to NO20030124A priority patent/NO319455B1/no

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/16—Valve arrangements therefor
    • B25D9/20—Valve arrangements therefor involving a tubular-type slide valve

Definitions

  • a hydraulic percussion device comprises a body, inside which is mounted a cylinder, in which is guided a striking piston driven alternately by an incompressible fluid and striking a tool retained at the lower end of the body.
  • the distribution of the fluid ensuring the movement of the piston is carried out by a distributor housed in a distribution box mounted in the body.
  • Document EP 0 638 01 3 relates to a percussion device, in which the cylinder of the striking piston and the various liners forming the cylinder ensuring the guiding of the latter and of the distributor are held in a body by an upper cover, itself fixed to the body by screws. These screws ensure mechanical locking of the different parts, but have the following drawbacks:
  • the object of the invention is to provide a hydraulic percussion device, in which the various parts intended to be mounted in an enclosure of the body are not subjected to the constraints resulting from screw tightening, with the resulting drawbacks which have been defined above.
  • the hydraulic percussion device that it concerns, comprising a body inside which is mounted a cylinder in which is guided a striking piston driven alternately by an incompressible fluid, and striking a tool retained at the lower end of the body, the distribution of the fluid ensuring the movement of the piston being carried out by a distributor housed in a distribution box mounted in the body, is characterized in that the cylinder and the distribution box are entirely contained in the enclosure enclosed by the body, in that the cylinder is in axial support on the body, in that the distribution box is mounted coaxially with the cylinder and bears mechanically on it and in that the surfaces perpendicular to it axis of the device, subjected to pressure, are arranged and dimensioned in such a way that the results of the hydraulic forces applied to the parts, cy lindre and distribution box, are directed in the same direction towards a support located in the body of the device, during all the phases of the cycle of operation of this one.
  • this device also comprises a distribution cover arranged coaxially with the distribution box and bearing axially thereon, whose surfaces perpendicular to the axis of the device and subjected to the pressure are arranged and dimensioned in such a way that the result of the hydraulic forces applied to the cover is directed in the same direction as the result of the forces applied to the other parts, cylinder and distribution box, during all the phases of the operating cycle of the 'apparatus.
  • the parts constituted by the cylinder, the distribution box and the distribution cover are not mechanically fixed by the body cover, as is usually the case,
  • the value of the tightening of the cover on the body therefore has absolutely no influence on the behavior of the different parts inside the body, on the one hand, and relative to each other, on the other hand, since these parts are pressed against each other and against the body by hydraulic forces,
  • the support of the body, against which the different parts are pushed hydraulically is constituted by the bottom of the enclosure, located on the side of the tool, in which the cylinder is mounted.
  • each part, cylinder, distribution box, distribution cover has two opposing surfaces, the first of which is subjected alternately to high and low pressure and the second of which is larger than the first, is subjected permanently at high pressure.
  • the end face of the cylinder pressing against the bottom of the enclosure of the body is at atmospheric pressure while its opposite face is always subjected to high pressure. The cylinder is thus pressed against the bottom of the enclosure of the body.
  • the distribution box has two successive cylindrical sections, of which the one turned on the side of the piston is closed by a bottom delimiting with the piston a chamber connected alternately at high and at low pressure, and of which the other section, with a cross section greater than that of the first, is located in a chamber permanently supplied with high pressure fluid.
  • the dispensing cover has a circular wall whose external face is in abutment against the internal face of the distribution box, whose internal face is used, in part, for guiding the dispenser, whose lower face partly delimits a chamber annular, which is permanently connected to the low pressure circuit, this circular wall ending in a portion of larger section, resting on the end of the distribution box and located in a chamber permanently supplied with high pressure fluid.
  • the distribution cover has a circular wall whose external face is supported in a bore of the body, the lower face of which bears against the upper face of the distribution box, the internal face of which serves , in part, to guide the dispenser and delimits with it a chamber annular, which is permanently connected to the low pressure circuit, this circular wall ending,. at its upper end, by a portion of larger section, located in a chamber permanently supplied with high pressure fluid.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus equipped with a first cylinder-distribution means assembly
  • FIGS 2 to 6 are views in longitudinal section of five alternative embodiments of the apparatus of Figure 1.
  • the apparatus shown in FIG. 1 comprises a body 1, in which is axially formed a cavity serving to house a cylinder 2 coming to bear against the bottom 5 of the cavity situated on the side of a striking tool 40.
  • the cylinder 2 is used for alternately guiding a striking piston 22 intended during each operating cycle to strike the head of the tool 40.
  • a box distribution 3 in the upper end of which is mounted a distribution cover 4.
  • a distributor 23 which acts on the supply of the device with incompressible fluid to cause an alternating movement piston.
  • the striking piston 22 delimits with its cylinder two opposing chambers, a lower annular chamber 13 always subjected to the high pressure HP coming from the channel 1 7 and an upper chamber 1 2 is alternately subjected to the high and to the low pressure by the intermediate of the distributor 23 so that the result of the pressures exerted on the striking piston is successively in one direction then in the other.
  • the distribution box defines with the cylinder an annular chamber 6 always subjected to low pressure via the channel 1 6.
  • the distributor 23 defines with the distribution box 3 an annular chamber 14 called control which is alternately in communication with high (HP) and low pressure (BP) depending on the position of the striking piston 22.
  • the distributor 23, the distribution box 3, the distribution cover 4 delimit an annular chamber 1 5 always subjected to low pressure via the channel 1 6.
  • the balance of the distribution cover 4 is simple, insofar as the surface 7 delimiting the chamber 1 5 is systematically at the pressure BP, and the pressure HP in the chamber 26 is exerted on the surface opposite to the latter, thus keeping the cover 4 hydraulically pushed down.
  • the latter is subjected to high pressure on its surface 24 (area S 24 ), the surface 6 (area S 6 ) delimited by the distribution box 3 and the cylinder 2 is always subjected to the pressure BP, the surface 20 (area S 2 ⁇ ) delimited by the chamber 1 5 is always subjected to the pressure BP, the surface 21 (area S 21 ) delimited by the annular chamber 14 is alternately subjected to the HP and the BP, the surface 25 (area S 25 ) is always subjected to the HP pressure, the surface 1 8 (area S 1 B ) forming the bottom of the box, and delimited by the upper chamber 1 2 and the body 2 is alternately subject to HP and BP.
  • F R (S 24 xHP) + (S 20 xBP) + (S 21 xBP) + (S 26 xHP) -
  • the distribution box is therefore kept hydraulically pushed down by the result of the forces applied.
  • F B (HP - BP) (S 24 + S 21 + S 25 - S 18 + S 7 - S 4 or
  • the distribution box In all phases of operation, the distribution box is therefore constantly maintained hydraulically pushed towards the cylinder.
  • the cylinder is therefore still held hydraulically, pushed down from the body 1 by the result of the forces applied.
  • Figures 2, 3, 4 and 5 show variants of the device of Figure 1, in which the displacement of the upper driving chamber of the striking piston 22 has been reduced by adding an additional chamber which may be, as appropriate , connected to atmospheric pressure or to the pressure of the low pressure return circuit, so that its action on the resultant of the forces applied to the piston is negligible.
  • a motor chamber with a reduced volume makes it possible to obtain high frequencies while maintaining the same input flow, the overall power being maintained by increasing the working pressure.
  • the balance of the distribution box is modified since the chamber 27 delimits a surface 29 which reduces the effect of the surface 1 8 in FIG. 1. Since this surface 29 is always subjected to low pressure, the distribution box will undergo an even greater result of downward forces than in the case of FIG. 1.
  • the equilibrium of cylinder 2 with respect to FIG. 1 follows the evolution of the force F B.
  • Figure 3 shows an alternative embodiment of the device of Figure 2, where the chamber 27 is replaced by a chamber 30 defining a surface 32 of the distribution box still subject to atmospheric pressure.
  • the upper drive chamber 35 is no longer annular and delimits a surface 36 on the distribution box 3, while an annular chamber 33 is created and is delimited by the striking piston 22, the cylinder 1 and the distribution box 3.
  • the chamber 33 is constantly connected to the return circuit BP by the channel 34, and the surface 38 which it delimits has the function of 'increase the result of the forces which plate down the distribution box, without changing the balance of the cylinder 2 and the cover 4.
  • Figure 5 shows a variant of the apparatus of Figure 4, where the chamber 33 is replaced by a chamber 37 delimiting a surface
  • FIG. 6 represents a variant applicable to the devices of FIGS. 2, 3, 4 and 5, where the distribution cover 4 is this time guided directly into the cylinder 2 instead of the distribution box 3.
  • the different surfaces of the distribution cover and the distribution box are arranged in such a way that the results of the forces applied to them are always directed downwards.

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Abstract

Appareil comprenant un corps (1) à l'intérieur duquel est monté un cylindre (2) dans lequel est guidé un piston de frappe (22), la distribution du fluide assurant le mouvement du piston (22) étant réalisée par un distributeur (23) logé dans une boîte de distribution (3) montée dans le corps. Le cylindre (2) et la boîte de distribution (3) sont entièrement contenus dans l'enceinte délimitée par le corps (1), le cylindre (2) est en appui mécanique par une de ses extrémités sur le corps (1), la boîte de distribution (3) est montée coaxialement au cylindre et prend appui mécaniquement sur celui-ci et les surfaces perpendiculaires à l'axe de l'appareil, soumises à la pression, sont agencées et dimensionnées de telle manière que les résultantes des forces hydrauliques appliquées sur les pièces, cylindre (2) et boîte de distribution (3), soient dirigées dans le même sens en direction d'un appui situé dans le corps de l'appareil, au cours de toutes les phases du cycle de fonctionnement de celui-ci.

Description

APPAREIL HYDRAULIQUE A PERCUSSIONS
La présente invention a pour objet un appareil hydraulique à percussions. Un appareil hydraulique à percussions comprend un corps, à l' intérieur duquel est monté un cylindre, dans lequel est guidé un piston de frappe entraîné de façon alternative par un fluide incompressible et venant percuter un outil retenu à l'extrémité inférieure du corps. La distribution du fluide assurant le mouvement du piston est réalisée par un distributeur logé dans une boîte de distribution montée dans le corps.
Le document EP 0 638 01 3 concerne un appareil à percussions, dans lequel le cylindre du piston de frappe et les différentes chemises formant le cylindre assurant le guidage de ce dernier et du distributeur sont maintenus dans un corps par un couvercle supérieur, lui-même fixé au corps par des vis. Ces vis assurent un blocage mécanique des différentes pièces, mais procurent les inconvénients suivants :
- la distribution de la pression exercée par le couvercle est totalement dépendante de l'effort de serrage transmis par chaque vis. Or, la mise en tension de vis courtes sur un appareil de travaux publics est généralement réalisée par serrage au couple avec toutes les incertitudes inhérentes à ce type de mise en contrainte : frottements inégaux dans les filetages de vis, précision de l'appareil de serrage... . Une déformation de l'ensemble de guidage du piston de frappe peut donc être engendrée par le serrage du couvercle. - le couvercle ne peut être à la fois en contact avec les chemises et le corps de l'appareil, le jeu fonctionnel nécessaire pouvant alors entraîner une flexion du couvercle qui répercute une flexion sur les vis, nuisible à leur tenue en fatigue.
- un léger desserrage des vis de fixation du couvercle se traduit par un mouvement relatif des chemises entre elles, une usure des portées, et un désalignement progressif pouvant nuire au guidage hydraulique du piston de frappe.
Le but de l'invention est de fournir un appareil hydraulique à percussions, dans lequel les différentes pièces destinées à être montées dans une enceinte du corps ne soient pas soumises aux contraintes résultant d'un serrage par vis, avec les inconvénients qui en résultent et qui ont été définis précédemment.
A cet effet, l'appareil hydraulique à percussions qu'elle concerne, comprenant un corps à l'intérieur duquel est monté un cylindre dans lequel est guidé un piston de frappe entraîné de façon alternative par un fluide incompressible, et venant percuter un outil retenu à l'extrémité inférieure du corps, la distribution du fluide assurant le mouvement du piston étant réalisée par un distributeur logé dans une boîte de distribution montée dans le corps, est caractérisé en ce que le cylindre et la boîte de distribution sont entièrement contenus dans l'enceinte délimitée par le corps, en ce que le cylindre est en appui axial sur le corps, en ce que la boîte de distribution est montée coaxialement au cylindre et prend appui mécaniquement sur celui-ci et en ce que les surfaces perpendiculaires à l'axe de l'appareil, soumises à la pression, sont agencées et dimensionnées de telle manière que les résultantes des forces hydrauliques appliquées sur les pièces, cylindre et boîte de distribution, soient dirigées dans le même sens en direction d' un appui situé dans le corps de l'appareil, au cours de toutes les phases du cycle de fonctionnement de celui-ci.
Suivant une forme d'exécution, cet appareil comporte également un couvercle de distribution disposé coaxialement à la boîte de distribution et prenant appui axialement sur celle-ci, dont les surfaces perpendiculaires à l'axe de l'appareil et soumises à la pression sont agencées et dimensionnées de telle manière que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le couvercle soit dirigée dans le même sens que la résultante des forces appliquées sur les autres pièces, cylindre et boîte de distribution, au cours de toutes les phases du cycle de fonctionnement de l'appareil.
Il ressort de cette structure que les pièces constituées par le cylindre, la boîte de distribution et le couvercle de distribution ne sont pas fixées de façon mécanique par le couvercle du corps, comme tel est le cas habituellement, La valeur du serrage du couvercle sur le corps n'influe donc absolument pas sur la tenue des différentes pièces à l'intérieur du corps, d'une part, et les unes relativement aux autres, d'autre part, puisque ces pièces sont plaquées les unes contre les autres et contre le corps par des forces hydrauliques, Il en résulte la possibilité de disposer de tolérances de fabrication plus larges que dans le cas traditionnel d'assemblage par vissage, tout en bénéficiant d'une meilleure qualité de comportement de l'appareil, puisque l'on évite les risques de déformation du cylindre et de désalignement du guidage du piston de frappe, connus dans la technique antérieure. Suivant une caractéristique de l' invention, l'appui du corps, contre lequel les différentes pièces sont poussées hydrauliquement, est constitué par le fond de l'enceinte, situé du côté de l'outil, dans laquelle est monté le cylindre.
Suivant une autre caractéristique, chaque pièce, cylindre, boîte de distribution, couvercle de distribution comporte deux surfaces antagonistes dont la première est soumise alternativement à la haute et à la basse pression et dont la seconde, de plus grande surface que la première, est soumise en permanence à la haute pression.
Selon une forme d'exécution de cet appareil, la face d'extrémité du cylindre en appui contre le fond de l'enceinte du corps est à la pression atmosphérique tandis que sa face opposée est toujours soumise à la haute pression. Le cylindre est ainsi plaqué dans le fond de l'enceinte du corps.
Suivant une possibilité, la boîte de distribution possède deux tronçons cylindriques successifs, dont celui tourné du côté du piston est obturé par un fond délimitant avec le piston une chambre reliée alternativement à la haute et à la basse pression, et dont l'autre tronçon, de section supérieure à celle du premier, est situé dans une chambre alimentée en permanence en fluide à haute pression.
Avantageusement, le couvercle de distribution présente une paroi circulaire dont la face extérieure est en appui contre la face intérieure de la boîte de distribution, dont la face intérieure sert, pour partie, au guidage du distributeur, dont la face inférieure délimite pour partie une chambre annulaire, qui est en permanence reliée au circuit basse pression, cette paroi circulaire se terminant par une partie de plus grande section, reposant sur l'extrémité de la boîte de distribution et située dans une chambre alimentée en permanence en fluide à haute pression.
Selon une autre forme d'exécution, le couvercle de distribution présente une paroi circulaire dont la face extérieure est en appui dans un alésage du corps, dont la face inférieure prend appui contre la face supérieure de la boîte de distribution, dont la face intérieure sert, pour partie, au guidage du distributeur et délimite avec celui-ci une chambre annulaire, qui est en permanence reliée au circuit basse pression, cette paroi circulaire se terminant, . à son extrémité supérieure, par une partie de plus grande section, située dans une chambre alimentée en permanence en fluide à haute pression. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet appareil :
Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d' un appareil équipé d' un premier ensemble cylindre-moyen de distribution ;
Figures 2 à 6 sont des vues en coupe longitudinale de cinq variantes d 'exécution de l'appareil de figure 1 .
L'appareil représenté à la figure 1 comprend un corps 1 , dans lequel est ménagée axialement une cavité servant au logement d'un cylindre 2 venant prendre appui contre le fond 5 de la cavité située du côté d'un outil de frappe 40. Le cylindre 2 sert au guidage alternatif d'un piston de frappe 22 destiné au cours de chaque cycle de fonctionnement à frapper la tête de l'outil 40. Dans la partie supérieure du cylindre 2 est montée, dans une cavité centrale et axiale, une boîte de distribution 3 dans l'extrémité supérieure de laquelle est monté un couvercle de distribution 4. A l'intérieur de la boîte de distribution est monté un distributeur 23 qui agit sur l'alimentation de l'appareil en fluide incompressible pour provoquer un mouvement alternatif du piston.
Le piston de frappe 22 délimite avec son cylindre deux chambres antagonistes, une chambre annulaire inférieure 13 toujours soumise à la haute pression HP provenant du canal 1 7 et une chambre supérieure 1 2 est alternativement soumise à la haute et à la basse pression par l'intermédiaire du distributeur 23 de manière a ce que la résultante des pressions exercées sur le piston de frappe soit successivement dans un sens puis dans l'autre.
La boîte de distribution délimite avec le cylindre une chambre annulaire 6 toujours soumise à la basse pression par l'intermédiaire du canal 1 6.
Le distributeur 23 délimite avec la boîte de distribution 3 une chambre annulaire 14 dite de commande qui est alternativement en communication avec la haute (HP) et la basse pression (BP) en fonction de la position du piston de frappe 22.
Le distributeur 23, la boîte de distribution 3, le couvercle de distribution 4 délimitent une chambre annulaire 1 5 toujours soumise à la basse pression par l'intermédiaire du canal 1 6.
L'équilibre du couvercle de distribution 4 est simple, dans la mesure où la surface 7 délimitant la chambre 1 5 est systématiquement à la pression BP, et que la pression HP dans la chambre 26 s'exerce sur la surface opposée a cette dernière, maintenant ainsi hydrauliquement le couvercle 4 poussé vers le bas. Le couvercle exerce donc un effort sur la boîte de distribution Fcouv = (HP - BP)(S7) lorsque le distributeur est en position basse, et Feouv = (HP - BP)(S7) - (HP - BP)(S40) lorsque le distributeur est en position haute. [HP -BP](S40) représentant la force exercée par le distributeur). Si l'on considère l'équilibre de la boîte de distribution 3, cette dernière est soumise à la haute pression sur sa surface 24 (aire S24), la surface 6 (aire S6) délimitée par la boîte de distribution 3 et le cylindre 2 est toujours soumise à la pression BP, la surface 20 (aire S2Û) délimitée par la chambre 1 5 est toujours soumise à la pression BP, la surface 21 (aire S21 ) délimitée par la chambre annulaire 14 est alternativement soumise à la HP et à la BP, la surface 25 (aire S25) est toujours soumise à la pression HP, la surface 1 8 (aire S1 B) formant le fond de la boîte, et délimitée par la chambre supérieure 1 2 et le corps 2 est alternativement soumise à la HP et à la BP.
Il en résulte quatre possibilités d 'équilibres différents de la boîte de distribution 3.
A la montée du piston, lorsque le distributeur est en position basse : b24 + b20 + b21 + b25 = o1 8 + 6
La résultante F8 des forces appliquées à la boîte de distribution peut s'écrire :
FR = (S24xHP) + (S20xBP) + (S21xBP) + (S26xHP)-|S18xBP)-{SβxBP) + FC0OT + F0IST
= HP(S24 + S25) + BP(S20 + S21-S18-Sβ) + (HP-BP)(S7) + (HP-BP)(S41-S40) avec Fcouv = force exercée par le couvercle sur la boîte FD,ST = force exercée par le distributeur sur la boîte or d'après la première équation :
O20 + b21 - b18 - bg = "S24 - b25 donc ;
FB = (HP - BP) (S24 + S25 + S7 + S41 - S40) = (HP - BP) St avec St : surface projetée de la vue de dessus de la boîte.
La boîte de distribution est donc maintenue hydrauliquement poussée vers le bas par la résultante des forces appliquées.
De même, à la montée du piston, lorsque le distributeur est en position haute, la section 21 est alors soumise à la pression HP.
FB = (S24xHP) + (S20xBP) + (S21xHP) + (S25xHP)-(S18xBP)-(S6xBP) + Fcouv = HP(S24 + S21 + S25) + BP(S20-S18-S6) + (HP-BP)(S7)-(HP-BP)(S40) or
'20 '18 - b6 — -b24 -S 21 '25 donc
FB = (HP - BP) (S24 + S21 + S2ε + S7 - S40) = (HP-BP) St A la descente du piston, lorsque le distributeur est en position haute, les chambres 14 et 1 2 sont alors soumises à la pression HP
FB = (S24χHP) + (S20xBP) + (S21xHP) + (S25xHP)-(S18xHP)-(SsxBP) + FC0L1V = HP(S24 + S21 + S25-S18) + BP(S20-S6) + (HP-BP)(S7)-(HP-BP)(S40) or
^20 " ^6 — ~^24 ~ ^21 "S25 + b1 8 donc
FB = (HP - BP) (S24 + S21 + S25 - S18 + S7 - S4 or
S7 " S40 — S20 et S6 — S2 + S20 + S21 + b25 - S18
Figure imgf000008_0001
La boîte de distribution est constamment maintenue hydrauliquement poussée vers le bas par la résultante des forces appliquées,
A la descente du piston, lorsque le distributeur est en position basse, la chambre de commande 14 est de nouveau à la BP et la chambre 1 2 est toujours à la HP.
FB = (S24xHP) + (S20xBP)(S21xBP) + (S25xHP)-(S18xHP)-(S6xBP) + Fcouv + FDIST = HP(S24 + S25-S18) + BP(S20 + S2,-S6) + (HP-BP)(S7) + (HP-BP)(S4,-S40) or b20 + b21 - bg — "b24 "b25 + b18 donc
FB = (HP - BP)(S24 + S25 - S18 + S7 + S41- S40) or b7 + S4 - b 0 — S2o + S2ι FB = (HP - BP)(S6)
Dans toutes les phases du fonctionnement, la boîte de distribution est donc constamment maintenue hydrauliquement poussée vers le cylindre.
Si l'on considère l'équilibre du cylindre 2, ce dernier est soumis à la pression atmosphérique Pa sur toute sa surface inférieure 5 (aire S5), la surface annulaire 8 (appelée aire S8 en projection sur une surface parallèle à la surface 5) est toujours soumise à la pression HP, la surface 9 (aire Sg) est soumise à la pression de la chambre 1 2 (HP à la descente du piston, BP à la montée du piston), la surface 10 (aire S10) est toujours soumise à la pression BP, la surface 1 1 (aire Sn) est toujours soumise à la pression HP. Si l'on appelle respectivement F5, F8, F9, F10, F1 l ( les différentes forces qui s'appliquent au cylindre avec :
- A la montée du piston : F5 = S5 x Pa F8 = S8 x HP F9 = S9 x BP F10 = S10 x BP
F, , = S, , x HP
FB = Force appliquée par la boîte sur le cylindre , et S5 = S8 + S9 + S10 + Srι Alors la résultante Fc des forces appliquées au cylindre peut s'écrire :
Figure imgf000009_0001
= -(S5xPa) + (S8xHP) + (SgxBP) + (S10xBP) + (S, ,xHP) + FB Fc = (S5xPa) + HPx(S8 + S ) + BP(S9 + S10) + FB La pression atmosphérique étant négligeable par rapport à la pression HP, on obtient alors : Fc = HP(S8 + S1 l ) + BP(S9 + Sl 0) + (HP-BP)St or S, = S10 + S9 + S42(St : surface projetée de la vue de dessous de la boîte) Fc = HP(S, , + S10 + S9 + S42) + HPxS8-BPxS12 en dynamique
Si on calcule en statique, on a un quasi-équilibre des forces sur le piston et HP x S8 = BP x S42 d'où
Fc = HP(Sn 4- S10 + Sg + S42) Le cylindre est donc maintenu hydrauliquement, poussé vers le bas par la pression HP.
- A la descente du piston :
F5, F8, F10, F restent inchangées, F9 = S9 x HP Dans ce cas,
Fc * HP (S8 + Su + S9) + BP (S10) + FB
Le cylindre est donc maintenu encore hydrauliquement, poussé vers le bas du corps 1 par la résultante des forces appliquées.
Les figures 2, 3, 4 et 5 représentent des variantes de l'appareil de figure 1 , dans lesquelles la cylindrée de la chambre supérieure motrice du piston de frappe 22 a été réduite par adjonction d'une chambre supplémentaire pouvant être, suivant le cas, reliée à la pression atmosphérique ou à la pression du circuit retour basse pression, afin que son action sur la résultante des forces appliquées au piston soit négligeable. Une chambre motrice avec un volume réduit permet d 'obtenir des fréquences élevées tout en conservant le même débit d 'entrée, la puissance globale étant maintenue par augmentation de la pression de travail .
Dans ces figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références qu'à la figure 1 .
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, une chambre 27 délimitée par le piston de frappe et la boîte de distribution a été adjointe. Cette chambre 27 est constamment reliée au circuit retour et donc à la basse pression par le canal 28. L'équilibre du couvercle de distribution 4 reste inchangé par rapport à la figure 1 .
L'équilibre de la boîte de distribution est lui modifié puisque la chambre 27 délimite une surface 29 qui vient réduire l'effet de la surface 1 8 en figure 1 . Cette surface 29 étant toujours soumise à la basse pression, la boîte de distribution subira une résultante de forces vers le bas encore plus importante que dans le cas de la figure 1 . L'équilibre du cylindre 2 par rapport à la figure 1 suit l'évolution de la force FB.
La figure 3 représente une variante d'exécution de l'appareil de la figure 2, où la chambre 27 est remplacée par une chambre 30 délimitant une surface 32 de la boîte de distribution toujours soumise à la pression atmosphérique. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, à l'inverse des figures 2 et 3, la chambre supérieure motrice 35 n'est plus annulaire et délimite une surface 36 sur la boîte de distribution 3, tandis qu'une chambre annulaire 33 est créée et est délimitée par le piston de frappe 22, le cylindre 1 et la boîte de distribution 3. La chambre 33 est constamment reliée au circuit retour BP par le canal 34, et la surface 38 qu'elle délimite a pour fonction d'augmenter la résultante des forces qui plaque vers le bas la boîte de distribution, sans pour autant changer l'équilibre du cylindre 2 et du couvercle 4. La figure 5 représente une variante de l'appareil de la figure 4, où la chambre 33 est remplacée par une chambre 37 délimitant une surface
39 de la boîte de distribution toujours soumise à la pression atmosphérique.
La figure 6 représente une variante applicable aux appareils des figures 2, 3, 4 et 5, où le couvercle de distribution 4 est cette fois guidé directement dans le cylindre 2 au lieu de la boîte de distribution 3.
De la même façon que précédemment, les différentes surfaces du couvercle de distribution et de la boîte de distribution sont agencées de telle manière que les résultantes des forces qui leurs sont appliquées sont toujours dirigées vers le bas.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Appareil hydraulique à percussions, comprenant un corps à l'intérieur duquel est monté un cylindre dans lequel est guidé un piston de frappe entraîné de façon alternative par un fluide incompressible, et venant percuter un outil retenu à l'extrémité inférieure du corps, la distribution du fluide assurant le mouvement du piston étant réalisée par un distributeur logé dans une boîte de distribution montée dans le corps, caractérisé en ce que le cylindre et la boîte de distribution sont entièrement contenus dans l'enceinte délimitée par le corps, en ce que le cylindre est en appui axial sur le corps, en ce que la boîte de distribution est montée coaxialement au cylindre et prend appui mécaniquement sur celui-ci et en ce que les surfaces perpendiculaires à l'axe de l'appareil, soumises à la pression, sont agencées et dimensionnées de telle manière que les résultantes des forces hydrauliques appliquées sur les pièces, cylindre et boîte de distribution, soient dirigées dans le même sens en direction d'un appui situé dans le corps de l'appareil, au cours de toutes les phases du cycle de fonctionnement de celui-ci.
2. Appareil hydraulique à percussions selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle de distribution disposé coaxialement à la boîte de distribution et prenant appui axialement sur celle-ci, dont les surfaces perpendiculaires à l'axe de l'appareil et soumises à la pression sont agencées et dimensionnées de telle manière que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le couvercle soit dirigée dans le même sens que la résultante des forces appliquées sur les autres pièces, cylindre et boîte de distribution, au cours de toutes les phases du cycle de fonctionnement de l'appareil,
3. Appareil hydraulique à percussions selon l 'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'appui du corps, contre lequel les différentes pièces sont poussées hydrauliquement, est constitué par le fond de l'enceinte, situé du côté de l'outil, dans laquelle est monté le cylindre.
4. Appareil hydraulique à percussions selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque pièce, cylindre, boîte de distribution, couvercle de distribution comporte au moins deux surfaces antagonistes dont l'une est soumise alternativement à la haute et à la basse pression et dont l'autre, de plus grande surface que la première, est soumise en permanence à la haute pression.
5. Appareil hydraulique à percussions selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face d'extrémité du cylindre (2) en appui contre le fond (5) de l'enceinte du corps (1 ) est à la pression atmosphérique tandis que sa face opposée (1 1 ) est toujours soumise à la haute pression .
6. Appareil hydraulique à percussions selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boîte de distribution (3) possède deux tronçons cylindriques successifs, dont celui tourné du côté du piston est obturé par un fond ( 1 8) délimitant avec le piston une chambre ( 1 2) reliée alternativement à la haute et à la basse pression, et dont l'autre tronçon, de section supérieure à celle du premier, est situé dans une chambre (26) alimentée en permanence en fluide à haute pression.
7. Appareil hydraulique à percussions selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le couvercle de distribution (4) présente une paroi circulaire dont la face extérieure est en appui contre la face intérieure de la boîte de distribution (3) , dont la face intérieure sert, pour partie, au guidage du distributeur, dont la face inférieure (7) délimite pour partie une chambre annulaire ( 1 5), qui est en permanence reliée au circuit basse pression, cette paroi circulaire se terminant par une partie de plus grande section, reposant sur l'extrémité de la boîte de distribution (3) et située dans une chambre (26) alimentée en permanence en fluide à haute pression,
8. Appareil hydraulique à percussions selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le couvercle de distribution (4) présente une paroi circulaire dont la face extérieure est en appui dans un alésage du corps (2), dont la face inférieure prend appui contre la face supérieure de la boîte de distribution, dont la face intérieure sert, pour partie, au guidage du distributeur (23) et délimite avec celui-ci une chambre annulaire, qui est en permanence reliée au circuit basse pression, cette paroi circulaire se terminant, à son extrémité supérieure, par une partie de plus grande section, située dans une chambre (26) alimentée en permanence en fluide à haute pression.
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