TITRE : Appareil à percussions avec régulation automatique de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions

La présente invention concerne un appareil à percussions, et plus particulièrement un appareil à percussions mû par un fluide sous pression, tel que de l'huile.

Les appareils à percussions mus par un fluide sous pression, également appelés brise-roches, sont des appareils très puissants destinés à casser des roches. De tels appareils à percussions peuvent être utilisés pour de nombreuses applications, et notamment pour créer des fondations, réduire des blocs après un tir de mines, creuser des tunnels ou des galeries, etc.

Un appareil à percussions est plus particulièrement destiné à être installé au bout du bras d'une pelle hydraulique qui servira d'engin porteur et qui fournira l'énergie hydraulique nécessaire au fonctionnement de l'appareil à percussions et la poussée indispensable pour maintenir l'effort de recul créé par le fonctionnement de l'appareil à percussions.

Un appareil à percussions crée des ondes de chocs générées par l'impact d'un piston de frappe lancé contre un outil au contact de la roche à casser.

L'intensité de cette onde de choc sera proportionnelle à la vitesse d'impact du piston de frappe. Pour les appareils à percussions mus par l'énergie hydraulique, le déplacement du piston de frappe pendant sa course de frappe, sera un mouvement accéléré par la pression hydraulique qui s'applique sur une section donnée. La vitesse d'impact obtenue dépendra donc intégralement de la pression de fonctionnement de l'appareil à percussions, également nommée pression d'alimentation. Si cette vitesse d'impact est trop élevée, les contraintes générées conduiront à des ruptures de pièces prématurées, à l'inverse si la vitesse d'impact est trop faible, l'appareil d'impact ne sera pas au niveau de performance attendu.

La régulation de la pression de fonctionnement est donc un élément important de différenciation entre différents appareils à percussions. Un équipement capable de réguler sa pression de fonctionnement indépendamment de la viscosité ou de la température de l'huile utilisée comme fluide sous pression permettra d'assurer une production constante. Les caractéristiques de l'huile hydraulique et sa température n'interviendront que faiblement dans le rendement global de l'appareil à percussions. Cette fonction de régulation de pression est généralement assurée par un dispositif de régulation de pression séparé.

Les figures 1 et 2 représentent un appareil à percussions 102 de l'art antérieur comprenant :

- un corps 103 délimitant un cylindre de piston 104,

- un piston de frappe 105 monté déplaçable de façon alternative à l'intérieur du cylindre de piston 104, le piston de frappe 105 étant configuré pour venir percuter un outil 106 au cours de chaque cycle de fonctionnement de l'appareil à percussions, le piston de frappe 105 et le cylindre de piston 104 délimitant une première chambre de commande 107 reliée en permanence à un circuit d'alimentation en fluide haute pression 108 de l'appareil à percussions et une deuxième chambre de commande 109 qui est antagoniste à la première chambre de commande 107,

- un distributeur de commande 110 configuré pour commander un mouvement alternatif du piston de frappe 105 à l'intérieur du cylindre de piston 104 alternativement suivant une course de frappe et une course de retour, le distributeur de commande 1110 comportant un tiroir de commande qui est monté mobile en translation dans un cylindre de commande et qui est configuré pour relier la deuxième chambre de commande 109 alternativement au circuit d'alimentation en fluide haute pression 108 et à un circuit de retour de fluide basse pression 111 de l'appareil à percussions, et

- un dispositif de régulation de pression 112 comportant un tiroir de régulation 113 monté mobile en translation dans un cylindre de régulation et un canal de régulation 114 comportant une première extrémité débouchant dans le cylindre de commande et une deuxième extrémité débouchant dans le cylindre de régulation, le tiroir de régulation 113 définissant un passage de liaison qui présente une section de passage variant en fonction de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions et qui relie le canal de régulation 114 au circuit de retour de fluide basse pression 111.

Le dispositif de régulation de pression 112 comporte en outre un élément de sollicitation 115 configuré pour solliciter le tiroir de régulation 113 vers une position dans laquelle le passage de liaison présente une section de passage minimale. En fonctionnement, le dispositif de régulation de pression 112 est plus particulièrement piloté par un canal 116 toujours soumis à la pression d'alimentation.

Si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions, la pression d'alimentation a tendance à augmenter, la force appliquée sur le tiroir de régulation 113 par le fluide à haute pression contenu dans le canal 116, et donc la force appliquée par le tiroir de régulation 113 à l'encontre de l'élément de sollicitation 115, sera amplifiée, ce qui se traduira par une augmentation de la section de passage du passage de liaison et donc par une baisse de la pression dans la deuxième chambre de commande 109. Une telle baisse de la pression dans la deuxième chambre de commande 109 impliquera mathématiquement une baisse de la pression dans la première chambre de commande 107, et de ce fait une baisse de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions.

Au contraire, si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions, la pression d'alimentation a tendance à diminuer, la force appliquée sur le tiroir de régulation 113 par le fluide à haute pression contenu dans le canal 116, et donc la force appliquée par le tiroir de régulation 113 à l'encontre de l'élément de sollicitation 115, diminuera, ce qui se traduira par une diminution de la section de passage du passage de liaison, et donc par une augmentation de la pression dans la deuxième chambre de commande 109. Une telle augmentation de la pression dans la deuxième chambre de commande 109 impliquera mathématiquement une augmentation de la pression dans la première chambre de commande 107, et de ce fait une augmentation de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions.

Un tel dispositif de régulation de pression 112 permet donc de réguler la pression d'alimentation de l'appareil à percussions à une valeur de pression prédéterminée, et empêche donc une usure prématurée de l'appareil à percussions, tout en assurant des performances optimisées à ce dernier

Toutefois, le coût d'un tel dispositif de régulation de pression est très pénalisant notamment pour les appareils à percussions légers.

Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir un appareil à percussions qui soit de structure simple et économique, tout en assurant une régulation automatique de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions.

A cet effet, la présente invention concerne un appareil à percussions mû par un fluide incompressible sous pression, comprenant :

- un corps délimitant un cylindre de piston,

- un piston de frappe monté déplaçable de façon alternative à l'intérieur du cylindre de piston, le piston de frappe étant configuré pour venir percuter un outil au cours de chaque cycle de fonctionnement de l'appareil à percussions, le piston de frappe et le cylindre de piston délimitant une première chambre de commande reliée en permanence à un circuit d'alimentation en fluide haute pression de l'appareil à percussions (et donc soumise en permanence à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions) et une deuxième chambre de commande qui est antagoniste à la première chambre de commande,

- un distributeur de commande configuré pour commander un mouvement alternatif du piston de frappe à l'intérieur du cylindre de piston alternativement suivant une course de frappe et une course de retour, le distributeur de commande étant configuré pour relier la deuxième chambre de commande alternativement au circuit d'alimentation en fluide haute pression et à un circuit de retour de fluide basse pression de l'appareil à percussions (et donc pour soumettre la deuxième chambre de commande alternativement à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions et à une pression intermédiaire pouvant varier entre la pression d'alimentation de l'appareil à percussions et la pression de retour du circuit de retour de fluide basse pression),

caractérisé en ce que le distributeur de commande est en outre configuré pour réguler automatiquement la pression d'alimentation de l'appareil à percussions à une valeur de pression prédéterminée.

Une telle configuration de l'appareil à percussions selon l'invention, et en particulier du distributeur de commande, permet d'assurer une régulation automatique de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions sans ajouter de pièces complexes supplémentaires, ce qui limite sensiblement les coûts de l'appareil à percussions.

L'appareil à percussions peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande comporte un tiroir de commande monté mobile en translation dans un cylindre de commande, qui peut par exemple être ménagé dans le corps ou dans un support fixé au corps, selon une direction de déplacement entre une première position dans laquelle le tiroir de commande relie fluidiquement la deuxième chambre de commande au circuit d'alimentation en fluide haute pression et une deuxième position dans laquelle le tiroir de commande défini au moins partiellement un passage de liaison reliant fluidiquement la deuxième chambre de commande au circuit de retour de fluide basse pression, le passage de liaison présentant une section de passage qui varie en fonction de la pression d'alimentation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande est configuré pour réduire la section de passage du passage de liaison lorsque la pression d'alimentation est inférieure à la valeur de pression prédéterminée, et pour augmenter la section de passage du passage de liaison lorsque la pression d'alimentation est supérieure à la valeur de pression prédéterminée.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande est configuré pour limiter la pression générée dans la deuxième chambre de commande lors de la course de retour du piston de frappe, c'est-à-dire la pression générée dans la deuxième chambre de commande pour évacuer le fluide contenu dans la deuxième chambre de commande, de manière inversement proportionnelle à la pression d'alimentation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte un dispositif de réglage de course configuré pour régler la course de déplacement du tiroir de commande selon la direction de déplacement en fonction de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions de manière à régler la section de passage du passage de liaison. Une telle régulation de la course de déplacement du tiroir de commande permet de régler aisément la section de passage du passage de liaison en fonction de la pression d'alimentation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course est configuré de telle sorte que la course de déplacement du tiroir de commande est proportionnelle à la pression d'alimentation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course est configuré pour réduire la course de déplacement du tiroir de commande lorsque la pression d'alimentation est inférieure à la valeur de pression prédéterminée de manière à réduire la section de passage du passage de liaison, et pour augmenter la course de déplacement du tiroir de commande lorsque la pression d'alimentation est supérieure à la valeur de pression prédéterminée de manière à augmenter la section de passage du passage de liaison.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course comporte un organe d'appui configuré pour exercer un force d'appui contre le tiroir de commande, et par exemple contre une face d'extrémité de ce dernier, lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position, la force d'appui étant orientée de manière à solliciter le tiroir de commande vers la première position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course comporte un élément de sollicitation configuré pour solliciter l'organe d'appui vers le tiroir de commande.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de sollicitation est un ressort de compression.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte une partie de butée contre laquelle vient en butée l'organe d'appui lorsque le tiroir de commande est dans la première position. La partie de butée est en particulier configurée pour limiter la course de déplacement de l'organe d'appui vers le tiroir de commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe d'appui est une bague d'appui.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe d'appui est un piston de vérin.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course est au moins en partie disposé dans la deuxième chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course est au moins en partie disposé dans la première chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande et le cylindre de commande délimitent une première chambre de pilotage qui est reliée en permanence au circuit d'alimentation en fluide haute pression (et donc soumise en permanence à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions), et une deuxième chambre de pilotage qui est reliée alternativement au circuit d'alimentation en fluide haute pression et au circuit de retour de fluide basse pression (qui est donc soumise alternativement à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions et à la pression de retour du circuit de retour de fluide basse pression) en fonction de la position du piston de frappe, le distributeur de commande étant configuré de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande sollicite le tiroir de commande vers la deuxième position lorsque la deuxième chambre de pilotage est reliée au circuit de retour de fluide basse pression et de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande sollicite le tiroir de commande vers la première position lorsque la deuxième chambre de pilotage est reliée au circuit d'alimentation en fluide haute pression.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième chambre de pilotage est antagoniste à la première chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande comporte un canal de pilotage comprenant une première extrémité débouchant dans la deuxième chambre de pilotage et une deuxième extrémité débouchant dans le cylindre de piston, le piston de frappe comportant une gorge de piston annulaire configurée pour relier fluidiquement le canal de pilotage au circuit de retour de fluide basse pression pendant au moins une partie de la course de retour du piston de frappe, et par exemple pendant au moins une phase initiale de la course de retour du piston de frappe.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte un canal basse pression relié en permanence au circuit de retour de fluide basse pression et débouchant dans le cylindre de piston, la gorge de piston annulaire étant reliée en permanence au canal basse pression, c'est-à-dire quelle que soit la position du piston de frappe.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la gorge de piston annulaire est en outre configurée pour relier fluidiquement le canal de pilotage au circuit de retour de fluide basse pression pendant la phase finale de la course de frappe du piston de frappe, et par exemple lorsque le piston de frappe est dans et/ou à proximité d'une position théorique de frappe.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le piston de frappe est configuré de telle sorte que la première chambre de commande est reliée fluidiquement au canal de pilotage pendant la phase finale de la course de retour du piston de frappe.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande comporte une première surface de commande s'étendant transversalement à la direction de déplacement et délimitant au moins en partie la première chambre de pilotage et une deuxième surface de commande qui s'étendant transversalement à la direction de déplacement et qui est opposée à la première surface de commande, la deuxième surface de commande délimitant au moins en partie la deuxième chambre de pilotage et présentant une surface supérieure à la surface de la première surface de commande.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande comporte un canal de liaison comprenant une première extrémité débouchant dans le cylindre de commande et une deuxième extrémité débouchant dans la deuxième chambre de commande.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande comporte une gorge annulaire reliée fluidiquement en permanence au canal de liaison, la gorge annulaire étant configurée pour mettre en communication le canal de liaison avec le circuit d'alimentation en fluide haute pression lorsque le tiroir de commande est dans la première position et pour mettre en communication le canal de liaison avec le circuit de retour de fluide basse pression lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la gorge annulaire comporte une arête annulaire configurée pour définir au moins partiellement le passage de liaison.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de retour de fluide basse pression comporte un canal de retour débouchant dans le cylindre de commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, la gorge annulaire est configurée pour mettre en communication le canal de liaison avec le canal de retour lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position, et le tiroir de commande est configuré pour obturer l'extrémité du canal de retour débouchant dans le cylindre de commande lorsque le tiroir de commande est dans la première position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande est annulaire et comporte une première face d'extrémité et une deuxième face d'extrémité qui s'étendent transversalement à la direction de déplacement et qui sont situées dans la première chambre de pilotage, le tiroir de commande comportant en outre une surface de commande principale s'étendant transversalement à la direction de déplacement et délimitant au moins en partie la deuxième chambre de pilotage, la surface de commande principale étant antagoniste à la première face d'extrémité du tiroir de commande.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface de commande principale présente une surface inférieure à la première face d'extrémité. La surface de commande principale peut par exemple présenter une surface sensiblement égale à celle de la deuxième face d'extrémité.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande comporte une nervure externe annulaire comportant la surface de commande principale.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande et le cylindre de commande délimitent en outre une troisième chambre de pilotage reliée de façon permanente au circuit de retour de fluide basse pression, la troisième chambre de pilotage étant antagoniste à la deuxième chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande est configuré pour mettre en communication le canal de liaison avec la troisième chambre de pilotage lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position, et pour isoler fluidiquement le canal de liaison de la troisième chambre de pilotage lorsque le tiroir de commande est dans la première position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande comporte en outre une surface de commande secondaire s'étendant transversalement à la direction de déplacement et délimitant au moins en partie la troisième chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface de commande secondaire est inclinée par rapport à la direction de déplacement. Selon un mode de réalisation de l'invention, la nervure externe annulaire est configurée pour obturer la première extrémité du canal de liaison lorsque le tiroir de commande est dans la première position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la nervure externe annulaire comporte une arête annulaire configurée pour définir au moins partiellement le passage de liaison.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande comporte un canal de mise en communication comportant une première extrémité débouchant dans le cylindre de commande et une deuxième extrémité débouchant dans le canal de liaison, les premières extrémités du canal de liaison et du canal de mise en communication étant décalées l'une par rapport à l'autre selon la direction de déplacement, le tiroir de commande étant configuré pour mettre en communication le canal de mise en communication avec la première chambre de pilotage lorsque le tiroir de commande est dans la première position, et pour isoler fluidiquement le canal de mise en communication de la première chambre de pilotage lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position. Avantageusement, le tiroir de commande est configuré pour obturer la première extrémité du canal de mise en communication lorsque le tiroir de commande est dans la deuxième position.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande comporte une surface d'appui, par exemple annulaire, configurée pour venir en butée contre une surface de butée, qui délimite en partie le cylindre de commande, lorsque le tiroir de commande est dans la première position. La surface d'appui peut par exemple être prévue sur la première face d'extrémité du tiroir de commande ou peut par exemple délimiter en partie la troisième chambre de pilotage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pression de pilotage du distributeur de commande est la pression d'alimentation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte un dispositif de réglage configuré pour régler, par exemple à distance, la valeur de pression prédéterminée.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions est un brise-roche hydraulique.

De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet appareil à percussions.

[Fig 1] est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil à percussion de l'art antérieur dans une première position de fonctionnement. [Fig 2] est une vue schématique en coupe longitudinale de l'appareil à percussion de la figure 1 dans une deuxième position de fonctionnement.

[Fig 3] est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil à percussions selon un premier mode de réalisation de l'invention et dans une première position de fonctionnement.

[Fig 4] est une vue schématique en coupe longitudinale de l'appareil à percussions de la figure 3 dans une deuxième position de fonctionnement.

[Fig 5] est une vue à l'échelle agrandie d'un détail de la figure 4.

[Fig 6] est une vue schématique en coupe longitudinale de l'appareil à percussions de la figure 3 dans une troisième position de fonctionnement.

[Fig 7] est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil à percussions selon un deuxième mode de réalisation de l'invention et dans une première position de fonctionnement.

[Fig 8] est une vue schématique en coupe longitudinale de l'appareil à percussions de la figure 7 dans une deuxième position de fonctionnement.

[Fig 9] est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil à percussions selon un troisième mode de réalisation de l'invention et dans une première position de fonctionnement.

[Fig 10] est une vue schématique en coupe longitudinale de l'appareil à percussions de la figure 9 dans une deuxième position de fonctionnement.

Les figures 3 à 6 représentent un appareil à percussions 2, tel qu'un brise roche hydraulique, comportant un corps 3 délimitant un cylindre de piston 4, et un piston de frappe 5 qui est étagé et qui est monté coulissant de façon alternative à l'intérieur du cylindre de piston 4. Au cours de chaque cycle de fonctionnement, le piston de frappe 5 est destiné à venir frapper contre l'extrémité supérieure d'un outil 6 monté coulissant dans un alésage 7 ménagé dans le corps 3 coaxialement au cylindre de piston 4.

Le piston de frappe 5 et le cylindre de piston 4 délimitent une première chambre de commande 8 annulaire, dite chambre basse, et une deuxième chambre de commande 9, dite chambre haute ou de poussée, qui est antagoniste à la première chambre de commande 8 et qui a une section transversale plus importante que celle de la première chambre de commande 8.

L'appareil à percussions 2 comprend en outre un distributeur de commande 11 configuré pour commander un mouvement alternatif du piston de frappe 5 à l'intérieur du cylindre de piston 4 alternativement suivant une course de frappe et une course de retour. Le distributeur de commande 11 est configuré pour mettre la deuxième chambre de commande 9, alternativement en relation avec un circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 lors de la course de frappe du piston de frappe 5, et avec un circuit de retour de fluide basse pression 13 lors de la course de retour du piston de frappe 5.

Le distributeur de commande 11 comporte un tiroir de commande 14 monté mobile en translation dans un cylindre de commande 15, qui peut par exemple être ménagé dans le corps 3 ou dans un support fixé au corps 3, selon une direction de déplacement D entre une première position (voir la figure 3) dans laquelle le tiroir de commande 14 relie fluidiquement la deuxième chambre de commande 9 au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 et une deuxième position (voir la figure 4) dans laquelle le tiroir de commande 14 relie fluidiquement la deuxième chambre de commande 9 au circuit de retour de fluide basse pression 13.

La première chambre de commande 8 est reliée en permanence au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 par un canal 16, de telle sorte que la première position du tiroir de commande 14 provoque la course de frappe du piston de frappe 5, et la deuxième position du tiroir de commande 14 provoque la course de retour du piston de frappe 5.

Le tiroir de commande 14 et le cylindre de commande 15 délimitent plus particulièrement une première chambre de pilotage 17 qui est reliée en permanence au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 via un canal 18, une deuxième chambre de pilotage 19 qui est reliée alternativement au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 et au circuit de retour de fluide basse pression 13 en fonction de la position du piston de frappe 5, et une troisième chambre de pilotage 21 reliée de façon permanente au circuit de retour de fluide basse pression 13. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6, les première et troisième chambres de pilotage 17, 21 sont antagonistes à la deuxième chambre de pilotage 19, et le tiroir de commande 14 comporte une première surface de commande 22 s'étendant transversalement à la direction de déplacement D et délimitant en partie la première chambre de pilotage 17 et une deuxième surface de commande 23 qui s'étendant transversalement à la direction de déplacement D et qui délimite en partie la deuxième chambre de pilotage 19, la deuxième surface de commande 23 présentant une surface supérieure à la surface de la première surface de commande 22.

Le distributeur de commande 11 est configuré de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14 sollicite le tiroir de commande 14 vers la deuxième position lorsque la deuxième chambre de pilotage 19 est reliée au circuit de retour de fluide basse pression 13 et de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14 sollicite le tiroir de commande 14 vers la première position lorsque la deuxième chambre de pilotage 19 est reliée au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6, le distributeur de commande 11 comporte un canal de pilotage 24 comprenant une première extrémité débouchant dans la deuxième chambre de pilotage 19 et une deuxième extrémité débouchant dans le cylindre de piston 4, et le piston de frappe 5 comporte une gorge de piston annulaire 25 qui est reliée en permanence au circuit de retour de fluide basse pression 13 et qui est configurée pour relier fluidiquement le canal de pilotage 24 au circuit de retour de fluide basse pression 13 pendant la phase finale de la course de frappe du piston de frappe 5, et par exemple lorsque le piston de frappe 5 est dans et/ou à proximité d'une position théorique de frappe, et pendant au moins une partie de la course de retour du piston de frappe 5, et par exemple pendant au moins une phase initiale de la course de retour du piston de frappe 5. L'appareil à percussions 2 comporte avantageusement un canal basse pression 26 qui est relié en permanence au circuit de retour de fluide basse pression 13 et qui débouche dans le cylindre de piston 4 en regard de la gorge de piston annulaire 25.

Le piston de frappe 5 et le canal de pilotage 24 sont plus particulièrement configurés de telle sorte que la première chambre de commande 8 est reliée fluidiquement au canal de pilotage 24 pendant la phase finale de la course de retour du piston de frappe 5 et pendant la phase initiale de la course de frappe du piston de frappe 5.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6, le distributeur de commande 11 comporte un canal de liaison 27 comprenant une première extrémité débouchant dans le cylindre de commande 15 et une deuxième extrémité débouchant dans la deuxième chambre de commande 9, et le tiroir de commande 14 comporte une gorge annulaire 28 qui est reliée fluidiquement en permanence au canal de liaison 27 et qui est configurée pour mettre en communication le canal de liaison 27 avec le circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position et pour mettre en communication le canal de liaison 27 avec le circuit de retour de fluide basse pression 13 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position. Le tiroir de commande 14 est en particulier configuré pour obturer l'extrémité d'un canal de retour 29 débouchant dans le cylindre de commande 15 et appartenant au circuit de retour de fluide basse pression 13 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position. Le distributeur de commande 11 est en outre configuré pour réguler automatiquement la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2 à une valeur de pression prédéterminée. A cet effet, le tiroir de commande 14 est configuré pour définir, lorsqu'il est dans la deuxième position, au moins partiellement un passage de liaison 31 qui présente une section de passage variant en fonction de la pression d'alimentation et qui relie fluidiquement la deuxième chambre de commande 9 au circuit de retour de fluide basse pression 13, et plus particulièrement qui relie fluidiquement le canal de liaison 27 au circuit de retour de fluide basse pression 13.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6, la gorge annulaire 28 prévue sur le tiroir de commande 14 comporte une arête annulaire 32 configurée pour définir au moins partiellement le passage de liaison 31 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position.

L'appareil à percussions 2 comporte un dispositif de réglage de course 33 configuré pour régler la course de déplacement du tiroir de commande 14 selon la direction de déplacement en fonction de la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2, de manière à régler la section de passage du passage de liaison 31. Le dispositif de réglage de course 33 peut par exemple être disposé dans la deuxième chambre de pilotage 19.

Le dispositif de réglage de course 33 est configuré de telle sorte que la course de déplacement du tiroir de commande 14 est proportionnelle à la pression d'alimentation. Le dispositif de réglage de course 33 est avantageusement configuré d'une part pour réduire la course de déplacement du tiroir de commande 14 lorsque la pression d'alimentation est inférieure à la valeur de pression prédéterminée, et ce de manière à réduire la section de passage du passage de liaison 31, et d'autre part pour augmenter la course de déplacement du tiroir de commande 14 lorsque la pression d'alimentation est supérieure à la valeur de pression prédéterminée, et ce de manière à augmenter la section de passage du passage de liaison 31.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6, le dispositif de réglage de course 33 comporte un organe d'appui 34, tel qu'une bague d'appui, configuré pour coopérer avec le tiroir de commande 14 lorsque ce dernier est dans la deuxième position, et un élément de sollicitation 35 configuré pour solliciter l'organe d'appui 34 vers le tiroir de commande 14. L'élément de sollicitation 35 peut par exemple être un ressort de compression dont une première extrémité prend appui contre une paroi de fond du cylindre de commande 15 et dont une deuxième extrémité prend appui contre l'organe d'appui 34 L'organe d'appui 34 est avantageusement configuré pour exercer un force d'appui contre le tiroir de commande 14, et par exemple contre la deuxième surface de commande 23, lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position, la force d'appui étant orientée de manière à solliciter le tiroir de commande 14 vers la première position. De façon avantageuse, l'appareil à percussions 2 comporte une partie de butée 36, par exemple prévue sur le corps 3, contre laquelle vient en butée l'organe d'appui 34 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position. La partie de butée 36 est ainsi configurée pour limiter la course de déplacement de l'organe d'appui 34 vers le tiroir de commande 14, et donc pour maintenir l'organe d'appui 34 à distance du tiroir de commande 14 lorsque ce dernier est dans la première position.

Le tiroir de commande 14 comporte en outre une surface d'appui 37, par exemple annulaire, configurée pour venir en butée contre une surface de butée 38, qui délimite en partie le cylindre de commande 15, lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position. La surface d'appui 37 peut par exemple être prévue sur la première face d'extrémité du tiroir de commande 14 ou peut par exemple délimiter en partie la troisième chambre de pilotage 21.

Ainsi, la course de déplacement du tiroir de commande 14 est délimitée dans un premier sens de déplacement par le corps 3 de l'appareil à percussions 2 et dans un deuxième sens de déplacement, opposé au premier sens de déplacement, par l'organe d'appui 34 qui est en appui contre l'élément de sollicitation 35.

Le fonctionnement de l'appareil à percussions 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en considérant que le piston de frappe 5 est dans sa course de frappe et que le tiroir de commande 14 est dans la première position (voir la figure 3). Dans une telle position du tiroir de commande 14, les première et deuxième chambres de commande 8, 9 sont reliées au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12, et sont donc soumises à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2.

Peu avant l'impact du piston de frappe 5 contre l'outil 6, la gorge de piston annulaire 25 du piston de frappe 5 met en communication la deuxième chambre de pilotage 19 avec le circuit de retour de fluide basse pression 12 via le canal basse pression 26, de telle sorte que la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14 provoque un déplacement du tiroir de commande 14 vers sa deuxième position. L'organe d'appui 34, poussée par l'élément de sollicitation 35, est encore à cet instant en appui contre la partie de butée 36.

Au cours du mouvement du tiroir de commande 14 vers la deuxième position, la gorge annulaire 28 du tiroir de commande 14 est isolée fluidiquement du circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 et stoppe donc l'alimentation en fluide sous pression de la deuxième chambre de commande 9, et la gorge annulaire 28 du tiroir de commande 14 met progressivement la deuxième chambre de commande 9 en communication avec le circuit de retour de fluide basse pression 13 via le canal de liaison 27. Lorsque le tiroir de commande 14 atteint la deuxième position et termine donc sa course de déplacement, la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14 s'oppose à la force d'appui appliquée par l'organe d'appui 34 contre le tiroir de commande 14.

Le piston de frappe 5 commence alors sa course de retour. Cette configuration de l'appareil à percussions 2 est représentée à la figure 4. Lors de la course de retour du piston de frappe 5, le fluide contenu dans la deuxième chambre de commande 9 est évacué hors de cette dernière en direction du circuit de retour de fluide basse pression 13 via le canal de liaison 27, la gorge annulaire 28 du tiroir de commande 14 et le passage de liaison 31 qui est défini en partie par l'arête annulaire 32 de la gorge annulaire 28 et dont la section de passage est proportionnelle à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2.

Si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions 2, la pression d'alimentation a tendance à augmenter, la force appliquée sur le tiroir de commande 14 par le fluide à haute pression contenu dans la première chambre de pilotage 17, et donc la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34, sera amplifiée, ce qui se traduira par une augmentation de la course de déplacement du tiroir de commande 14 et ainsi de la section de passage du passage de liaison 31. Une telle augmentation de la section de passage du passage de liaison 31 fera baisser la pression dans la deuxième chambre de commande 9.

Au contraire, si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions 2, la pression d'alimentation a tendance à diminuer, la force appliquée sur le tiroir de commande 14 par le fluide à haute pression contenu dans la première chambre de pilotage 17, et donc la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34, diminuera. Une telle diminution de la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34 se traduira par une diminution de la course de déplacement du tiroir de commande 14 et ainsi de la section de passage du passage de liaison 31, ce qui fera augmenter la pression dans la deuxième chambre de commande 9.

Comme par construction, il existe un rapport mathématique entre les sections des première et deuxième chambres de commande 8, 9, toute variation de la pression dans la deuxième chambre de commande 9 se traduira par une variation proportionnelle de la pression dans la première chambre de commande 8 qui est la pression d'alimentation. L'appareil à percussions 2 selon la présente invention permet donc de réguler automatiquement la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2 à une valeur de pression prédéterminée, et ce quelles que soient la viscosité et la température du fluide à haute pression utilisé.

A la fin de sa course de retour, le piston de frappe 5 met en communication la première chambre de commande 8 et la deuxième chambre de pilotage 19 par l'intermédiaire du canal de pilotage 24 (voir la figure 6), la résultante des forces hydraulique appliquées au tiroir de commande 14 s'inverse et ce dernier se déplace en direction de la première chambre de commande 17 de manière à occuper sa première position représentée à la figure B.

Les figures 7 et 8 représentent un appareil à percussions 2 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6 notamment en ce que le tiroir de commande 14 est annulaire et comporte une première face d'extrémité 14.1 et une deuxième face d'extrémité 14.2 qui s'étendent transversalement à la direction de déplacement D et qui sont situées dans la première chambre de pilotage 17, et en ce que le tiroir de commande 14 comporte en outre une nervure externe annulaire 41 comportant une surface de commande principale 42 qui s'étend transversalement à la direction de déplacement D et qui délimite en partie la deuxième chambre de pilotage 19, et une surface de commande secondaire 43 qui s'étend transversalement à la direction de déplacement D et qui délimite en partie la troisième chambre de pilotage 21.

De façon avantageuse, la surface de commande principale 42 est antagoniste à la première face d'extrémité 14.1 du tiroir de commande 14 et présente une surface inférieure à la première face d'extrémité 14.1, et la surface de commande secondaire 43 est inclinée par rapport à la direction de déplacement D et est antagoniste à la deuxième face d'extrémité 14.2 du tiroir de commande 14.

Selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le distributeur de commande 11 comporte un canal de mise en communication 44 comportant une première extrémité débouchant dans le cylindre de commande 15 et une deuxième extrémité débouchant dans le canal de liaison 27, et le tiroir de commande 14 est configuré pour mettre en communication le canal de mise en communication 44 avec la première chambre de pilotage 17 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position, et pour isoler fluidiquement le canal de mise en communication 44 de la première chambre de pilotage 17 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position. Avantageusement, le tiroir de commande 14 est configuré pour obturer la première extrémité du canal de mise en communication 44 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position.

De plus, selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le tiroir de commande 14 est configuré pour mettre en communication le canal de liaison 27 avec la troisième chambre de pilotage 21 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la deuxième position, et pour isoler fluidiquement le canal de liaison 27 de la troisième chambre de pilotage 21 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position. De façon avantageuse, la nervure externe annulaire 41 est configurée pour obturer la première extrémité du canal de liaison 27 lorsque le tiroir de commande 14 est dans la première position.

En outre, selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif de réglage de course 33 est disposé dans la première chambre de pilotage 17.

Le deuxième mode de réalisation de l'invention diffère du premier mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 6 également en ce que le passage de liaison 31 est en partie défini par une arête annulaire 45 prévue sur la nervure externe annulaire 41.

Le fonctionnement de l'appareil à percussions 2 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en considérant que le piston de frappe 5 est dans sa course de remontée, et donc que la deuxième chambre de pilotage 19 est reliée fluidiquement au circuit de retour de fluide basse pression 13 via la gorge de piston annulaire 25, de telle sorte que le tiroir de commande 14 est déplacé dans la deuxième position (voir la figure 7) du fait de la résultante des forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14. En effet, étant donné que les première et deuxième faces d'extrémité 14.1, 14.2 du tiroir de commande 14 sont soumises en permanence à la pression d'alimentation et que la première face d'extrémité 14.1 présente une surface supérieure à celle de la deuxième face d'extrémité 14.2, la résultante de forces hydrauliques appliquées sur le tiroir de commande 14 provoque un déplacement du tiroir de commande 14 en direction de l'organe d'appui 34 dès que la deuxième chambre de pilotage 19 est reliée fluidiquement au circuit de retour de fluide basse pression 13.

Si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions 2, la pression d'alimentation a tendance à augmenter, la force appliquée sur le tiroir de commande 14 par le fluide à haute pression contenu dans la première chambre de pilotage 17, et donc la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34, sera amplifiée, ce qui se traduira par une augmentation de la course de déplacement du tiroir de commande 14 et ainsi de la section de passage du passage de liaison 31. Une telle augmentation de la section de passage du passage de liaison 31 fera baisser la pression dans la deuxième chambre de commande 9.

Au contraire, si, au cours de l'utilisation de l'appareil à percussions 2, la pression d'alimentation a tendance à diminuer, la force appliquée sur le tiroir de commande 14 par le fluide à haute pression contenu dans la première chambre de pilotage 17, et donc la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34, diminuera. Une telle diminution de la force appliquée par le tiroir de commande 14 contre l'organe d'appui 34 se traduira par une diminution de la course de déplacement du tiroir de commande 14 et ainsi de la section de passage du passage de liaison 31, ce qui fera augmenter la pression dans la deuxième chambre de commande 9.

A la fin de sa course de retour, le piston de frappe 5 met en communication la première chambre de commande 8 et la deuxième chambre de pilotage 19 par l'intermédiaire du canal de pilotage 24, la résultante des forces hydraulique appliquées au tiroir de commande 14 s'inverse et ce dernier se déplace à l'opposé de l'organe d'appui 34 de manière à occuper sa première position représentée à la figure 8. Dans une telle position du tiroir de commande 14, la deuxième chambre de commande 9 est reliée au circuit d'alimentation en fluide haute pression 12 via le canal de mise en communication 44 et la première chambre de pilotage 17, et est donc soumise à la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2. Le piston de frappe 5 commence alors sa course de frappe et le tiroir de commande 14 est soumis à une résultante de forces hydraulique qui le maintien dans la première position, de telle sorte que la fonction de régulation de pression du distributeur de commande 11 n'est pas activée.

Les figures 9 et 10 représentent un appareil à percussions 2 selon un troisième mode de réalisation de l'invention qui diffère du deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 7 et 8 essentiellement en ce que le dispositif de réglage de course 33 comporte un vérin, tel qu'un vérin hydraulique, comportant un piston de vérin formant l'organe d'appui 34. Ainsi, selon le troisième mode de réalisation de l'invention, la force de référence créée par l'élément de sollicitation 35 a été remplacée par une force hydraulique générée par le piston du vérin.

De façon avantageuse, le piston de vérin délimite avec le corps 3 deux chambres annulaires 46, 47 de sections identiques. La chambre annulaire 46 est reliée en permanence au circuit de retour de fluide basse pression 13, et est donc soumise à la pression de retour, tandis que la chambre annulaire 47 est soumise à une pression constante extérieure à l'appareil à percussions 2. La résultante des forces hydrauliques appliquée sur le piston de vérin se substitue donc à l'action de l'élément de sollicitation 35 représenté aux figures 7 et 8. Une telle configuration du dispositif de réglage de course 33 est particulièrement intéressante puisqu'il est ainsi possible de faire varier à distance la pression d'alimentation de l'appareil à percussions 2, et plus précisément la valeur de pression prédéterminée à laquelle est régulée la pression d'alimentation, tout simplement en modifiant la pression constante extérieure à laquelle est soumise la chambre annulaire 47.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet appareil à percussions, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.