Procédé de commande du mouvement du piston de frappe d'un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé

Abstract

 Ce procédé est destiné à la commande du mouvement du piston de frappe d'un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression et équipé de dispositifs de régulation pilotables hydrauliquement susceptibles de faire varier des paramètres de percussion, tels que vitesse d'impact et/ou fréquence de frappe du piston.
Ce procédé consiste à mesurer, lors de chaque impact du piston (1) sur l'outil à l'aide d'un dispositif (15, 80), le temps de séjour du piston à proximité de sa position théorique de frappe, puis à agir en fonction de ce temps sur le dispositif de régulation (4) d'un paramètre de percussion.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé de commande du mouvement du piston de frappe d'un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0002] Les appareils à percussions mûs par un fluide incompressible sous pression sont alimentés de telle façon que la résultante des forces hydrauliques s'appliquant successivement sur le piston de frappe déplace alternativement celui-ci dans un sens puis dans l'autre.

[0003] La mise en service de tels appareils nécessite un réglage soit de la vitesse d'impact du piston sur l'outil, soit de la fréquence de frappe soit encore des deux paramètres simultanément. Pour une puissance de frappe donnée, il est préférable de privilégier l'énergie par coup par rapport à la fréquence, lorsque l'outil rencontre un terrain dur, tandis qu'il est préférable de privilégier la fréquence de frappe par rapport à l'énergie par coup, dans un terrain tendre.

[0004] Le choix de ces deux paramètres est particulièrement important pour l'obtention d'une pénétration optimale de l'outil et pour la bonne tenue à l'usure et à la fatigue de celui-ci. Il faut en effet considérer que dans un appareil à percussions, l'énergie cinétique du piston se transforme en une onde de compression se propageant dans l'outil. Si cette onde de compression initiale arrive sur un terrain particulièrement dur elle va se réfléchir en grande partie sous forme d'une onde de compression, qui va remonter en direction du piston de frappe.

[0005] Dans la mesure où les sections du piston et de l'outil sont approximativement identiques, afin d'assurer l'absence du rebond immédiat du piston sur l'outil, et dans la mesure où, dans le temps nécessaire à un aller-retour de l'onde de choc dans l'outil, aucune force hydraulique n'a pu décoller le piston de celui-ci, le piston de frappe, emmagasinant une grande partie de l'once de choc réfléchie, sera affecté d'une vitesse initiale dans la direction opposée à l'outil et dont la valeur dépend de plusieurs paramètres tels que vitesse d'impact, longueurs et sections respectives du piston et de l'outil, qualités des faces de contact.

[0006] Si cette onde de compression initiale arrive dans un terrain tendre, elle sera au contraire fortement absorbée par celui-ci. Dans les mêmes conditions que précédemment, le piston sera affecté d'une vitesse initiale dans la même direction que l'outil et dont la valeur dépend des mêmes paramètres que précédemment.

[0007] Certains appareils sont équipés d'un régulateur permettant d'ajuster la pression d'alimentation et par conséquent la vitesse d'impact du piston en fonction de la dureté du terrain et de la nature du travail à effectuer. D'autres appareils sont équipés d'un distributeur actionné hydrauliquement dans les deux sens et assurant l'alternance des forces hydrauliques appliquées au piston. Généralement, ces dispositifs de commande sont réglés de façon définitive en fonction du type de travail envisagé pour l'appareil, sans qu'il soit possible d'obtenir un réglage automatique en fonction des conditions de travail.

[0008] Le brevet français 2 375 008 concerne un dispositif de réglage de la fréquence de frappe par télécommande pneumatique ou électro- hydraulique. Cette télécommande agit sur un tiroir sélectionnant un canal parmi une série de canaux débouchant dans une série de rainures annulaires ménagées dans le cylindre de travail, le canal sélectionné pouvant être relié au réseau d'alimentation en fluide. Ce dispositif nécessitant une intervention manuelle pour le réglage de la fréquence de frappe, ne peut, en aucun cas, réagir et s'adapter automatiquement à la dureté du terrain.

[0009] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé de commande qu'elle concerne, destiné à un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, alimenté de façon telle que la résultante des forces hydrauliques s'applique successivement dans un sens et dans l'autre, et équipé de dispositifs de régulation pilotables hydrauliquement, susceptibles de faire varier des paramètres de percussion, tels que la vitesse d'impact et/ou la fréquence d'impact du piston est caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer, lors de chaque impact du piston sur l'outil, le temps de séjour du piston à proximité de sa position théorique de frappe, puis à agir en fonction de ce temps sur les dispositifs de régulation des paramètres de percussion.

[0010] Un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un canal débouchant à l'intérieur du cylindre contenant le piston de frappe et communiquant avec un circuit primaire relié aux dispositifs de commande des paramètres de percussion, tandis qu'une gorge ménagée dans le piston permet, à chaque impact et pendant le temps de séjour du piston à proximité de sa position théorique de frappe, d'établir une circulation momentanée de fluide entre le circuit primaire et un circuit secondaire. L'information hydraulique fournie aux dispositifs de régulation permet à ceux-ci d'adapter les paramètres de fonctionnement à la nature du sol rencontré par l'outil.

[0011] De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé, représentant à titres d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet appareil :

Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier appareil équipé d'un régulateur de pression ;

Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de l'appareil de figure 1 ;

Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil équipé d'un distributeur hydraulique d'admission du fluide ;

Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil équipé à la fois d'un régulateur et d'un distributeur ;

Figures 5 à 7 correspondent à trois variantes d'exécution d'un appareil, vues en coupe longitudinale, comportant un régulateur d'admission du fluide de commande ;

Figures 8 et 9 représentent deux autres formes d'exécution d'un appareil équipé d'un distributeur hydraulique d'admission du fluide.

[0012] L'appareil représenté à la figure 1 concerne un appareil à percussions du type de celui décrit dans le brevet français 81 14043 au nom de la Demanderesse, et comprenant un piston (1) coulissant dans un corps (2) comportant une cavité en forme de cylindre, dans laquelle est monté concentriquement un distributeur (3). Cet appareil est équipé de façon connue d'un régulateur permettant d'ajuster la pression d'alimentation et par suite la vitesse d'impact du piston en fonction de la dureté du terrain et de la nature du travail à exécuter. Ce régulateur comporte un tiroir (4) en équilibre sous la force d'un ressort (5) et sous la pression du fluide d'alimentation amené par un canal (6) et un gicleur (7), et agissant sur la surface (8) d'extrémité du tiroir. Une chambre (11) généralement reliée au circuit de retour basse pression (50) de l'appareil est située du même côté du tiroir que la surface (8). Le tiroir (4) délimite avec les parois de la cavité dans laquelle il est monté, un passage étranglé formant un gicleur (9) assurant le passage du fluide refoulé à travers le canal (10) par le piston, lors de la course de retour de celui-ci. En position d'équilibre le gicleur (9) crée une contre-pression dans le canal (10), lors de la course de retour, telle que la pression d'alimentation agissant sur la section (8) monte à une valeur suffisante pour compenser l'action du ressort (5). Généralement le réglage de la pression d'alimentation se fait en jouant sur le tarage du ressort (5).

[0013] Conformément à l'invention un canal (12) est ménagé dans le corps (2) qui est équipé d'un gicleur (14), et qui débouche dans la portée (13) du cylindre servant au déplacement du piston. Ce canal (12) est mis en communication avec le fluide à sa pression d'alimentation, par l'intermédiaire d'une gorge (15) que comporte le piston (1). L'arête

[0014] (16) délimitant une extrémité de la gorge (15) est positionnée de telle sorte que, lorsque le piston (1) se trouve à sa position théorique de frappe, l'orifice (80) au niveau duquel débouche le canal (12) soit entièrement dégagé et assure la mise en communication de ce canal avec la source d'alimentation en fluide sous pression.

[0015] La figure 2 correspond à une variante de l'appareil de figure 1 dans laquelle le gicleur (14) monté sur le canal (12) est remplacé par un gicleur (14') disposé sur un canal (56) d'amenée du fluide sous pression.

[0016] Le circuit primaire auquel est relié le canal (12) comporte un tiroir (17) monté coulissant à l'intérieur d'un alésage (20) délimitant d'un côté une chambre (51), appelée ci-après chambre-tampon, communiquant avec le canal (12) et une chambre (52), contenant un ressort (18), reliée au circuit (50) de retour basse pression par un canal (21). Le canal (12) et la chambre tampon (51) sont en communication avec la chambre de pilotage (11) du régulateur d'alimentation en fluide sous pression.

[0017] Lorsque l'appareil travaille dans un terrain dur la vitesse initiale de rebond du piston. (1) est importante et l'orifice (80) du canal (12) n'est en communication avec la gorge (15) que pendant un temps très bref. La quantité de fluide injectée à chaque cycle dans la chambre tampon (51) par le canal (12) est donc faible.

[0018] La pression à l'irtérieur de la chambre de pilotage (11) étant elle-même faible, le tiroir (4) a tendance à fermer le gicleur (9) ce qui augmente la contre-pression dans le canal (10) et par suite augmente la pression d'alimentation et la vitesse d'impact du piston. Si le terrain rencontré par l'outil devient plus tendre la quantité de fluide injectée par cycle dans le canal (12) augmente, ce qui provoque une augmentation de pression d'une part dans la chambre tampon (51) et d'autre part dans la chambre de pilotage (11). Cette augmentation de pression modifie l'équilibre du tiroir (4) dans un sens d'ouverture du gicleur (9) ce qui a pour effet de diminuer la contre-pression existante dans le canal (10) et donc de diminuer la pression d'alimentation en fluide de l'appareil et la vitesse d'impact du piston. Le large dimensionnement du tiroir (17) permet à celui-ci de jouer le rôle d'accumulateur et d'obtenir une pression stabilisée dans la chambre tampon (51), et donc dans la chambre de pilotage (11).

[0019] Le tiroir (17) sera en équilibre pour une pression dans la chambre (51), telle que le débit continu que cette pression permet de faire passer dans la chambre (52) par un gicleur (19) soit égal au débit pulsé injecté par le gicleur (14) dans le canal (12).

[0020] Il est à noter que dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 et 2, il est possible de limiter la pression maximale de la chambre (51) par l'intermédiaire d'un canal (22) débouchant dans l'alésage (20) et en communication avec le réseau basse pression, susceptible d'être mis en communication avec la chambre (51) lorsque la valeur de la pression dans celle-ci dépasse un seuil prédéterminé.

[0021] La figure 3 représente un appareil dans lequel les mêmes organes sont désignés par les mêmes références que précédemment. Cet appareil fonctionne selon un principe connu, où un distributeur (30) actionné hydrauliquement dans les deux sens assure l'alternance des forces hydrauliques appliquées au piston de frappe. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3 le distributeur (30) est piloté par une section annulaire de commande (33) qui, lorsqu'elle est sous pression, déplace le distributeur en mettant en communication le canal (31) débouchant au-dessus de la tête du piston avec le circuit d'alimentation en fluide sous haute pression.

[0022] Cette chambre (33) est alimentée par un canal (34) débouchant dans une gorge annulaire (40) d'un tiroir (35) monté dans un alésage (20). Cette gorge (40) est susceptible d'être mise en communication, en fonction de la position du tiroir (35) avec un ou plusieurs d'une série de canaux (36 - 39) débouchant dans le cylindre dans lequel est monté coulissant le piston (1). La fonction du tiroir (35) est de sélectionner le canal de commande actif (36 - 39) qui, alimenté à partir de la chambre annulaire (32) délimitée par une gorge (55) du piston, mettra sous pression la section de pilotage (33) et déclenchera le début de course de frappe du piston. En fonction du canal mettant en communication la chambre (33) avec le réseau haute pression, l'alimentation en fluide sous pression de la chambre haute du piston interviendra plus ou moins tôt permettant de faire varier la course du piston et par suite la fréquence de frappe.

[0023] La commande de la position du tiroir (35) est obtenue comme dans les formes d'exécution précédentes par l'intermédiaire du canal (12) qui alimente en fluide sous pression la chambre tampon (51). Plus la pression dans la chambre tampon (51) sera importante, plus le tiroir (35) aura tendance à se déplacer à l'encontre de l'action du ressort (18), et plus tôt la cavité de pilotage (33) sera alimentée en fluide sous pression.

[0024] La figure 4 représente une variante de cet appareil, dans laquelle celui-ci est équipé à la fois d'un régulateur et d'un distributeur. La pression créée dans la chambre (51) sert d'une part à déplacer le tiroir (35) pour sélectionner la course de frappe et à piloter le tiroir (4) du régulateur de pression d'alimentation, qui modifie la contre-pression de retour de l'appareil, et par suite la pression d'alimentation elle-même et la vitesse de frappe.

[0025] La figure 5 représente une variante de réalisation d'un appareil équipé d'un régulateur, dans lequel le canal (12) équipé d'un gicleur (14) est susceptible d'être mis en communication avec le réseau basse pression (50) par l'intermédiaire d'un canal (61) relié à ce réseau et d'une gorge (63) ménagée dans le piston, lorsque la gorge (63) découvre simultanément l'orifice (80) du canal (12) et l'orifice (81) du canal (61), lorsque le piston est à sa position théorique de frappe.

[0026] Le canal (12) communique comme précédemment avec la chambre tampon (51) qui, dans ce cas, contient le ressort (18) agissant sur le tiroir (17) alors que la chambre arrière (52) située de l'autre côté de ce tiroir est alimentée de façon continue en fluide sous pression par un régulateur de pression ou gicleur (71) lui-même en relation avec le réseau haute pression de l'appareil par un canal (58) ou (59). Un gicleur (19) relie les chambres (51) et (52), et la chambre (51) est en relation avec la chambre de pilotage du tiroir (65) du régulateur par l'intermédiaire d'un canal (76).

[0027] En pratique le fluide sous pression de la chambre (52) passe par le gicleur (19) dans la chambre (51) et doit s'évacuer par le canal (12) et la gorge (63) vers le canal basse pression (61) et le réseau basse pression (50) en passant par le gicleur (14) monté sur le canal (12) ou un gicleur (14') monté sur le canal (61).

[0028] Le tiroir (17) sera en équilibre pour une pression dans la chambre (51), telle que le débit pulsé que cette pression permet de faire passer au cours de chaque cycle dans le gicleur (14) ou (14') soit égal au débit fourni par le gicleur (71).

[0029] Dans cette disposition le tiroir (65) du régulateur délimite avec son alésage une chambre (8) reliée à la pression d'alimentation, une chambre (11) reliée au circuit de retour par le canal (64) et une chambre de pilotage (60) antagoniste, reliée à la chambre tampon (51) par le canal (76). Si le terrain rencontré par l'outil devient plus tendre le temps de séjour du piston au contact de l'outil augmente et la quantité de fluide évacué par cycle par le gicleur (14) ou (14') vers le réseau basse pression augmente. Ceci provoque une diminution de pression dans la chambre (51) et par suite dans la chambre (60), ce qui se traduit par un déplacement du tiroir (65) dans un sens d'ouverture du gicleur (9). Cette ouverture diminue la contre-pression dans le canal (10) et par suite la pression d'alimentation de l'appareil et la vitesse d'impact du piston.

[0030] Au contraire, si le terrain rencontré par l'outil devient plus dur la quantité de fluide évacué par cycle par le gicleur (14) ou (14') diminue, ce qui se traduit par une augmentation de pression dans la chambre (51) et par suite dans la chambre de pilotage (60), provoquant un déplacement du tiroir (65) dans un sens de fermeture du gicleur.

[0031] Cette fermeture augmente la contre-pression dans le canal (10) et par suite augmente la pression d'alimentation et la vitesse d'impact du piston.

[0032] La figure 6 représente une variante d'exécution de l'appareil de figure 5 dans laquelle le canal (12) et la chambre tampon (51) sont constamment alimentés en fluide sous pression par un gicleur lui-même alimenté en fluide par un canal (58) ou (59). La chambre (52) délimitée pour partie par le tiroir (66) est reliée au circuit de retour de l'appareil par un canal (21) tandis qu'un canal (22) également relié au réseau basse pression débouche dans l'alésage dans lequel est monté le tiroir (66), et est susceptible de mettre la chambre tampon (51) en relation avec le réseau basse pression lorsque la pression dans cette chambre dépasse une valeur prédéterminée.

[0033] En pratique la pression qui s'établit dans la chambre (51) est telle que la quantité de fluide par cycle s'évacuant par le gicleur (14) vers le réseau basse pression par la gorge (63) du piston est égale à la quantité de fluide par cycle entrant dans la chambre (51) par le régulateur de débit ou gicleur (78).

[0034] Si le terrain rencontré par l'outil devient plus tendre, la quantité de fluide s'évacuant par le gicleur (14) a tendance à augmenter, compte tenu du temps de séjour plus important du piston dans la zone d'impact. Dans ces conditions la pression régnant dans la chambre (51) a tendance à diminuer, de même que celle régnant dans la chambre (60) ce qui modifie la position d'équilibre du tiroir (65) dans un sens d'ouverture du gicleur (9). Cette ouverture du gicleur (9) provoque une diminution de la contre-pression et par suite une diminution de la pression d'alimentation de l'appareil et de la vitesse d'impact du piston.

[0035] Si, au contraire, le terrain rencontré par l'outil devient plus dur, la pression dans la chambre tampon (51) augmente, de même que celle dans la chambre de pilotage (60), ce qui se traduit par un déplacement du tiroir (65) dans un sens de fermeture du gicleur. Cette fermeture augmente la contre-pression dans le canal (10), et par suite augmente la pression d'alimentation de l'appareil et la vitesse d'impact du piston.

[0036] La figure 7 représente une variante d'exécution de l'appareil de figure 6, dans laquelle la chambre tampon (51) est alimentée de façon momentanée par un gicleur (78) lui-même alimenté à la pression d'alimentation par un canal (58) ou (59). Le gicleur (78) est monté sur un canal (79) débouchant dans le cylindre dans lequel se déplace le piston (1) du côté opposé au canal (61) par rapport au canal (12). Il est à noter que la hauteur de la gorge (63) est supérieure à la distance entre le canal (12) et le canal (79) d'une part, et le canal (12) et le canal (61) d'autre part, mais inférieure à la distance entre le canal (79) et le canal (61).

[0037] En pratique lorsque le piston est dans la position représentée à la figure 7, il met en communication les canaux (79) et (12) et assure l'alimentation de la chambre (51) en fluide sous pression. Lorsque le mouvement du piston se poursuit, cette communication est coupée et la gorge (63) met en communication, lorsque le piston arrive à sa position théorique de frappe, le canal (12) avec le réseau basse pression, par l'intermédiaire du canal (61). La pression régnant dans la chambre (51) est telle qu'elle établit l'égalité de la quantité de fluide entrant dans cette chambre lorsque la gorge (63) met en communication le canal (12) et le canal (79) et de la quantité de fluide sortant de cette chambre lorsque la gorge (63) met en communication le canal (12) et le canal (61). Il en résulte que la pression de la chambre (51) dépend de la dureté du terrain.

[0038] Dans l'appareil représenté à la figure 8, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références qu'aux figures 3 et 4.

[0039] Le circuit primaire auquel est relié le canal (12) comporte une chambre tampon ou chambre de pilotage (51), ménagée dans un alésage (82) prolongé par un alésage (20) de plus faible section. A l'intérieur des alésages (82) et (20) est monté coulissant un tiroir (87), comportant deux parties de sections différentes, qui délimite pour partie la chambre (51), l'extrémité de la cavité opposée à la chambre (51) étant constituée par une chambre (52) reliée au circuit de retour basse pression de l'appareil. A l'intérieur du tiroir (87) est ménagée, d'une part, une gorge périphérique (40), susceptible d'être mise en communication avec un ou plusieurs d'une série de canaux (36-39) débouchant dans le cylindre dans lequel est monté coulissant le piston (13), et une chambre annulaire (84) alimentée par un canal (83) en fluide sous pression. La chambre annulaire (84) étant ménagée dans l'alésage (82) de grande section, la force exercée par le fluide sous pression sur le tiroir (87) tend à déplacer celui-ci dans un sens de diminution du volume de la chambre (51).

[0040] La chambre (51) communique également par l'intermédiaire d'un canal (86) avec le circuit de retour basse pression, avec montage sur le canal (86) d'un organe (85) permettant l'écoulement régulé du liquide depuis la chambre (51) vers le circuit basse pression (50).

[0041] Cet organe de régulation (85) est constitué par une pompe volumétrique actionnée en synchronisme avec le piston de frappe (1). La gorge périphérique (40), ménagée dans le tiroir (87), communique également, comme indiqué au brevet principal, par l'intermédiaire d'un canal (34) avec une chambre de pilotage (33) du distributeur de commande (30) de l'appareil.

[0042] Le tiroir (87) possède une position stable lorsque la quantité de fluide extraite, par cycle, de la chambre (51) par l'organe (85), est égale à la quantité de fluide injectée, par cycle, dans la chambre (51).

[0043] Si le terrain rencontré par l'outil devient plus tendre, le temps de séjour du piston au contact de l'outil augmente, de même que le temps d'alimentation en fluide sous pression de la chambre (51) par le canal (12). La quantité de fluide alimentant la chambre (51) étant supérieure à celle évacuée par l'organe (85), le tiroir (87) se déplace dans un sens d'augmentation du volume de la chambre (51), le déplacement de ce tiroir se traduisant par une action sur le distributeur (30) qui va réduire la course de frappe du piston pour trouver une nouvelle position d'équilibre du tiroir (87), telle que la vitesse d'impact soit appropriée à la dureté du terrain.

[0044] Au contraire, si le terrain devient plus dur, le temps de séjour du piston au contact de l'outil diminue, ce qui se traduit par une diminution du volume de fluide envoyé dans la chambre tampon (51), ce volume devenant alors inférieur au volume évacué par l'organe (85).

[0045] Il en résulte un déplacement du tiroir (87) dans un sens de réduction du volume de la chambre (51) qui se traduit par une action sur le distributeur, de telle sorte que celui-ci augmente la course de frappe du piston pour trouver une nouvelle position d'équilibre du tiroir (87), telle que la nouvelle vitesse d'impact soit appropriée à la dureté du terrain.

[0046] Il est à noter que l'équilibre du tiroir est obtenu sans ressort sous l'action, d'une part, de la pression de fluide à l'intérieur de la chambre tampon (51) et, d'autre part, de la pression d'alimentation à l'intérieur de la chambre annulaire (84). En outre, l'utilisation d'une pompe volumétrique comme organe (85) est avantageuse en ce sens qu'elle permet d'extraire, par cycle, toujours la même quantité de fluide, et ceci quelle que soit la fréquence de frappe de l'appareil.

[0047] La figure 9 représente une variante de l'appareil de figure 8 dans laquelle les mêmes références désignent les mêmes organes que précédemment.

[0048] Dans cette seconde forme d'exécution, le circuit secondaire (61), en communication avec le circuit de retour basse' pression (50) de l'appareil, est momentanément relié au circuit primaire comprenant la chambre (51), par l'intermédiaire de la gorge (63) du piston (1), lorsque ce dernier est en contact avec l'outil. Pour sa part, la chambre tampon (51) est alimentée en fluide par l'intermédiaire du canal (86a) sur lequel est monté un organe de régulation de débit (85a) constitué par une pompe volumétrique actionnée en synchronisme avec le piston de frappe.

[0049] En pratique, le tiroir (87) occupe une position stable lorsque la quantité de fluide extraite par cycle de la chambre (51) à travers le canal (12), le gicleur (14), la chambre (63) et le canal (61), est égale à la quantité de fluide injectée dans la chambre (51) par le canal (86a) et l'organe (85a).

[0050] Si le terrain devient plus tendre, la quantité de fluide extraite de la chambre (51) devient, compte tenu de l'augmentation du temps de séjour du piston (1) en position basse, plus importante que la quantité de fluide injectée par l'organe (85a). Il en résulte un déplacement du tiroir (87) dans un sens de réduction du volume de la chambre (51) sous l'action de la pression d'alimentation dans la chambre (84), qui se traduit par une action sur le distributeur de commande de l'appareil qui diminue la course de frappe du piston.

[0051] Au contraire, si le terrain devient plus dur, la quantité de fluide extraite de la chambre (51), compte tenu du faible temps de séjour du piston au contact de l'outil, devient inférieure à la quantité de fluide admise par l'organe (85a). Le tiroir (87) se déplace alors dans un sens d'augmentation du volume de la chambre (51), agissant sur le distributeur (30) pour que celui-ci augmente la course de frappe du piston.

[0052] Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un procédé et un appareil permettant d'adapter, automatiquement et instantanément, certains paramètres de percussion tels que vitesse d'impact et fréquence du piston à la dureté du terrain dans lequel travaille l'appareil.

Revendications

1- Procédé de commande du mouvement du piston de frappe d'un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, alimenté de façon telle que la résultante des forces hydrauliques s'applique successivement dans un sens puis dans l'autre, cet appareil étant équipé de dispositifs de régulation pilotables hydrauliquement susceptibles de faire varier des paramètres de percussion tels que la vitesse d'impact et/ou la fréquence de frappe du piston, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer, lors de chaque impact du piston (1) sur l'outil, le temps de séjour du piston à proximité de sa position théorique de frappe, puis à agir en fonction de ce temps sur les dispositifs (4, 30, 65) de régulation des paramètres de percussion.

2- Appareil à percussions pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comprenant un piston (1) déplaçable alternativement à l'intérieur d'un cylindre, sous l'action de la résultante des forces hydrauliques, et équipé de dispositifs de régulation (4, 30, 65) pilotables hydrauliquement, susceptibles de faire varier des paramètres de percussion tels que la vitesse d'impact et/ou la fréquence de frappe du piston, caractérisé en ce qu'il comporte un canal (12) débouchant à l'intérieur du cylindre contenant le piston de frappe (1) et communiquant avec un circuit primaire relié aux dispositifs de commande des paramètres de percussion, tandis qu'une gorge (15, 55, 63) ménagée dans le piston permet, à chaque impact et pendant le temps de séjour du piston à proximité de sa position théorique de frappe, d'établir une circulation momentanée de fluide entre le circuit primaire et un circuit secondaire.

3- Appareil à percussions selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit primaire comporte une chambre tampon (51) dont l'une des parois est délimitée par un tiroir coulissant (17, 35, 66) permettant de créer, à partir du fluide injecté dans le canal (12) une pression stabilisée dont la valeur dépend de la résistance à la pénétration de l'outil dans le terrain, et qui est utilisée pour piloter les dispositifs de régulation des paramètres de percussion.

4- Appareil à percussions selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit secondaire est en communication avec le circuit d'alimentation en fluide sous haute pression et est momentanément relié au circuit primaire, lorsque la gorge (15, 55) ménagée dans le piston (1) se trouve en regard de l'orifice (80) du canal (12) débouchant dans le cylindre, et en ce que la chambre tampon (51) alimentée par ledit canal (12), est mise en communication avec une chambre (52) située de l'autre côté du tiroir annexe, par l'intermédiaire d'un orifice (19) formant gicleur, cette seconde chambre ou chambre arrière du tiroir étant reliée au circuit de retour basse pression (50).

5- Appareil à percusions selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit secondaire (61) est en communication avec le circuit de retour (50) de l'appareil et est momentanément relié au circuit primaire, par l'intermédiaire de la gorge (63) du piston (1) lorsque ce dernier est en contact avec l'outil, tandis que la chambre tampon (51), reliée au canal précité, est en communication par l'intermédiaire d'un orifice (19) formant gicleur avec la chambre arrière (52) du tiroir (17) qui est elle-même alimentée par l'intermédiaire d'un régulateur de pression ou gicleur (71) par le fluide d'alimentation haute pression de l'appareil.

6- Appareil à percussions selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit secondaire (61) est en communication, avec le circuit de retour (50) de l'appareil, et est momentanément relié au circuit primaire par l'intermédiaire de la gorge (63) du piston lorsque ce dernier est en position théorique de frappe, tandis que le canal (12) débouchant dans la chambre tampon (51) comporte un gicleur (14) et est alimenté par un régulateur de débit ou un gicleur (78) en fluide à la pression d'alimentation de l'appareil, alors que la chambre arrière (52), située du côté du tiroir (66) opposé à la chambre tampon, est relié au circuit de retour basse pression (50).

7- Appareil à percussions selon la revendication 3, caractérisé en ce que débouchent, dans le cylindre où se déplace le piston (1), outre le canal (12) en relation avec le circuit primaire, d'une part, un canal (79) comportant un gicleur (78) et relié en permanence au circuit d'alimentation haute pression de l'appareil et, d'autre part, un canal (61) en communication avec le circuit basse pression (50) de l'appareil, ces deux derniers canaux (79, 61) étant situés de part et d'autre du premier canal cité (12), et disposés chacun à une distance de ce dernier inférieure à la hauteur de la gorge (63) ménagée dans le piston (1), la chambre tampon (51) étant en communication avec le canal (12), et la chambre arrière (52) située du côté opposé du tiroir étant pour sa part reliée au circuit de retour basse pression (50) de l'appareil, les différents canaux (79, 12, 61) étant disposés de telle sorte que, pendant le cycle de fonctionnement, la gorge (63) du piston mette le canal (12) en communication de façon momentanée et alternative, d'une part, avec le circuit d'alimentation de l'appareil et, d'autre part, avec le circuit de retour de celui-ci lorsque le piston arrive à sa position théorique de frappe.

8- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la pression de fluide est utilisée pour piloter un régulateur de pression servant à ajuster la pression d'alimentation de l'appareil, de telle sorte que, lorsque la pression dans la chambre tampon (51) et sur le tiroir (4, 65) du régulateur varie, le régulateur commande une variation de la pression d'alimentation et, par suite, une variation de la vitesse d'impact du piston.

9- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le tiroir (35) délimitant, pour partie, la chambre tampon (51), est monté coulissant dans un cylindre dans lequel débouchent plusieurs canaux (36-39) décalés axialement, qui débouchent également dans le cylindre de guidage du piston (1), le tiroir comportant une gorge périphérique (40) susceptible, en fonction de la position du tiroir, d'être mise en communication avec l'un ou l'autre des canaux précités, eux-mêmes en communication par l'intermédiaire de la gorge du piston avec le réseau d'alimentation haute-pression, un autre canal débouchant dans le cylindre en regard du volume annulaire ménagé par la gorge du tiroir, qui demeure en permanence en communication avec ce volume, et qui est relié à un distributeur de régulation de la fréquence de frappe, de façon telle que plus le temps de séjour du piston au point d'impact est court, plus la fréquence de frappe sera importante.

10- Appareil à percussions selon l'ensemble des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la pression régnant dans le circuit primaire sert, simultanément, à piloter un régulateur de pression servant à ajuster la pression d'alimentation de l'appareil et à déplacer le tiroir limitant pour partie la chambre tampon pour ajuster la course du piston et par suite la fréquence de frappe.

11- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du cylindre contenant le tiroir (17, 35, 66) délimitant pour partie la chambre tampon (51), débouche un canal (22) relié au circuit de retour basse pression (50) de l'appareil, ce canal étant normalement obturé par le tiroir, et susceptible d'être mis en communication avec la chambre tampon (51) lorsque la pression à l'intérieur de celle-ci dépasse une valeur prédéterminée.

12- Appareil à percussions selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre tampon (51) qui, délimitée par un tiroir coulissant permettant de créer une pression constante et communiquant avec un canal (12) débouchant à l'intérieur du cylindre contenant le piston de frappe, communique, en outre, avec un canal sur lequel est disposé un organe (85) de régulation du débit de fluide, constitué par une pompe volumétrique.

13- Appareil à percussions selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de régulation du débit de fluide est constitué par une pompe volumétrique actionnée en synchronisme avec le piston de frappe.

14- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le circuit secondaire, en communication avec le circuit d'alimentation en fluide sous haute pression, est momentanément relié au circuit primaire, lorsque la gorge (55), ménagée dans le piston (1), se trouve en regard de l'orifice (80) du canal (12) débouchant dans le cylindre, et en ce que la chambre tampon (51), alimentée par ledit canal (12), est en communication avec le circuit de basse pression (50) par l'intermédiaire d'un canal d'évacuation de fluide (86) sur lequel est monté l'organe (85) de régulation du débit de fluide.

15- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le circuit secondaire, en communication avec le circuit de retour basse pression (50) de l'appareil, est momentanément relié au circuit primaire, par l'intermédiaire de la gorge (63) du piston (1) lorsque ce dernier est en contact avec l'outil, et en ce que la chambre tampon (51), reliée au canal (12), est alimentée en fluide à partir du circuit basse pression par l'intermédiaire de l'organe (85a) de régulation du débit de fluide.

16- Appareil à percussions selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le tiroir coulissant (87) délimitant pour partie la chambre tampon (51) comporte deux parties coaxiales, dont celle située du côté de la chambre tampon est de section supérieure à celle de l'autre partie, ce tiroir étant monté coulissant dans deux alésages coaxiaux (82, 20) de sections correspondant à celles des deux parties du tiroir, avec ménagement d'une chambre annulaire (84) entre le tiroir et l'alésage de grande section, en communication avec la source d'alimentation en fluide sous pression de l'appareil.

Dessins