La présente invention concerne un appareil à percussions, et plus particulièrement un appareil à percussions mû par un fluide sous pression.

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. Cet outil constitue la pièce d'usure destinée à transmettre les ondes de chocs qui vont fracturer la roche. Cet outil doit aussi résister au couple de rotation créé par le terrain lorsqu'un outil de type burin est utilisé et que ce dernier s'engage dans une faille de la roche. Enfin, pour des raisons pratiques, cet outil doit être maintenu mécaniquement à l'intérieur de l'appareil à percussions lors des déplacements de ce dernier ou lors des frappes à vide par manque d'appui.

Le document EP0575270 divulgue un dispositif de maintien de l'outil dans le corps de l'appareil à percussions. Un tel dispositif de maintien comprend notamment deux clavettes de maintien configurées pour coopérer chacune avec une face de butée définie par une encoche transversale respective prévue sur l'outil. Un tel dispositif de maintien assure un maintien efficace et fiable de l'outil pour la majorité des applications envisageables pour un appareil à percussions.

Cependant, pour les applications très difficiles, comme le creusement de tunnels où l'environnement est très agressif, les surfaces de contact entre l'outil et les clavettes de maintien restent trop limitées pour éviter des usures rapides de l'outil et des clavettes de retenue ou des grippages susceptibles de créer des fissures du corps ou de l'outil.

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. Le problème technique à la base de l'invention consiste notamment à fournir un appareil à percussions qui soit de structure simple, tout en assurant un fonctionnement efficace et fiable de l'appareil à percussion y compris pour des applications difficiles.

A cet effet, la présente invention concerne un appareil à percussions, comportant au moins :

- un corps comprenant une première partie de corps et une deuxième partie de corps,

- un outil comportant une partie de montage montée coulissante dans la deuxième partie de corps, la partie de montage étant pourvue d'une surface de frappe,

- un piston de frappe monté déplaçable de façon alternative dans la première partie de corps, et configuré pour venir frapper la surface de frappe de la partie de montage,

la partie de montage de l'outil comportant une nervure de retenue annulaire comportant une première surface d'appui configurée pour coopérer avec une première surface de butée prévue dans la deuxième partie de corps de manière à limiter la course de déplacement de l'outil vers le piston de frappe, et une deuxième surface d'appui opposée à la première surface d'appui et configurée pour coopérer avec une deuxième surface de butée prévue dans la deuxième partie de corps de manière à limiter la course de déplacement de l'outil à l'opposé du piston de frappe et à retenir la partie de montage de l'outil dans la deuxième partie de corps,

caractérisé en ce que l'appareil à percussions comporte en outre :

- un premier élément de guidage et un deuxième élément de guidage montés dans la deuxième partie de corps, et configurés pour guider en coulissement la partie de montage de l'outil, les premier et deuxième éléments de guidage étant disposés de part et d'autre de la nervure de retenue annulaire, et

- une bague de butée montée dans la deuxième partie de corps et disposée entre les premier et deuxième éléments de guidage, la première surface de butée étant prévue sur la bague de butée et la deuxième surface de butée est prévue sur le deuxième élément de guidage.

Une telle configuration de l'outil, et en particulier la présence de la nervure de retenue annulaire, assure des surfaces de contact importantes entre l'outil et le corps de l'appareil, contrairement aux appareils de l'art antérieur où ces surfaces de contact étaient limitées aux rayons de courbure des clavettes de maintien et aux rayons de courbure des faces de butée définies par les encoches transversales prévues sur l'outil.

Par conséquent, l'appareil à percussions selon la présente invention limite grandement l'usure de l'outil et du corps de l'appareil, et les risques de grippage de l'appareil à percussions, et présente ainsi une fiabilité élevée.

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, au moins l'une, et par exemple chacune, des première et deuxième surfaces d'appui est annulaire. Ces dispositions augmentent encore les surfaces de contact entre l'outil et le corps de l'appareil à percussions, et donc la fiabilité de l'appareil à percussions.

Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins l'une, et par exemple chacune, des première et deuxième surfaces de butée est annulaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le piston de frappe et l'outil s'étendent sensiblement coaxialement.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première partie de corps et la deuxième partie de corps comportent respectivement un alésage de piston et un alésage d'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première surface d'appui converge vers le piston de frappe, et la deuxième surface d'appui converge à l'opposée du piston de frappe.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des premier et deuxième éléments de guidage est formé par une douille de guidage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième éléments de guidage sont montés dans l'alésage d'outil. Ainsi, les premier et deuxième éléments de guidage sont plus particulièrement configurés pour guider en coulissement la partie de montage de l'outil dans l'alésage d'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le deuxième élément de guidage est monté de manière amovible dans la deuxième partie de corps, et plus particulièrement dans l'alésage d'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la partie de montage de l'outil comporte une première portion guidée et une deuxième portion guidée disposées de part et d'autre de la nervure de retenue annulaire et configurées pour coopérer respectivement avec les premier et deuxième éléments de guidage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des premier et deuxième éléments de guidage comporte un alésage central à travers lequel s'étend la partie de montage de l'outil, et par exemple l'une des première et deuxième portions guidées de la partie de montage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte en outre au moins un élément de maintien configuré pour maintenir le deuxième élément de guidage dans la deuxième partie de corps.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'au moins un élément de maintien comporte au moins une clavette de maintien. L'au moins une clavette de maintien s'étend par exemple à travers un alésage traversant prévu sur la deuxième partie de corps et une encoche de maintien prévue sur le deuxième élément de guidage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comporte deux clavettes de maintien s'étendant à travers deux encoches de maintien prévues sur le deuxième élément de guidage et diamétralement opposées.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'au moins un élément de maintien est fixé de manière amovible, par exemple par vissage, à une face d'extrémité de la deuxième partie de corps, et comporte un alésage de passage destiné au passage de l'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la partie de montage de l'outil et au moins l'un des premier et deuxième éléments de guidage sont configurés pour immobiliser en rotation la partie de montage par rapport à la deuxième partie de corps.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'alésage central d'au moins l'un des premier et deuxième éléments de guidage présente une section transversale non circulaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la partie de montage de l'outil comporte au moins un méplat configuré pour coopérer avec l'un des premier et deuxième éléments de guidage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague de butée est distincte des premier et deuxième éléments de guidage. Avantageusement, la bague de butée est décalée axialement par rapport aux premier et deuxième éléments de guidage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à percussions comprend en outre une chambre de frappe configurée pour être mise sous pression et délimitée au moins en partie par le piston de frappe et la partie de montage de l'outil, et un élément d'étanchéité configuré pour rendre étanche la chambre de frappe. Ces dispositions permettent de générer constamment une force de poussée sur la partie de montage de l'outil, et notamment sur la surface de frappe de l'outil, et donc de solliciter l'outil à distance de sa position théorique d'impact. De ce fait, si l'opérateur n'exerce pas, à l'aide de l'engin porteur, une poussée minimum sur l'outil pour contrecarrer la force de poussée exercée sur ce dernier, le piston de frappe ne pourra pas venir frapper l'outil. Ainsi, l'appareil à percussions selon la présente invention permet de limiter les frappes à vide sur l'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre de frappe et l'élément d'étanchéité sont configurés de manière à solliciter l'outil à distance de sa position théorique de frappe, et plus particulièrement pour générer une force de poussée sur la partie de montage de l'outil de manière à solliciter l'outil à distance de sa position théorique d'impact.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre de frappe est délimitée au moins en partie par la surface de frappe de la partie de montage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est disposé entre la deuxième partie de corps et la partie de montage de l'outil.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est fixé sur la deuxième partie de corps et est configuré pour coopérer avec la partie de montage de l'outil, et par exemple avec une portion de la partie de montage disposée entre la première portion guidée et la nervure de retenue annulaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est un joint d'étanchéité torique ou à lèvres.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est fixé dans une gorge annulaire prévue sur la deuxième partie de corps.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est disposé entre le premier élément de guidage et la nervure de retenue annulaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est disposé entre le premier élément de guidage et la bague de butée.

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.

Figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil à percussions selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'appareil à percussions de la figure 1.

Figure 3 est une vue de côté d'un outil de l'appareil à percussions de la figure 1. Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3.

Figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un appareil à percussions selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'appareil à percussions selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

Figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'appareil à percussions selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.

L'appareil à percussions 2, représenté sur les figures 1 à 3 et également appelé brise-roche hydraulique, comprend un corps 3 comportant une première partie de corps 3.1 et une deuxième partie de corps 3.2 qui comprennent respectivement un alésage de piston 4 et un alésage d'outil 5. L'alésage de piston 4 et l'alésage d'outil 5 s'étendent avantageusement coaxialement.

L'appareil à percussions 2 comporte également un piston de frappe 6 étagé monté coulissant de façon alternative dans l'alésage de piston 4, et un outil 7 comportant une partie de montage 8 montée coulissante dans l'alésage d'outil 5 et pourvue d'une surface de frappe 9. Au cours de chaque cycle de fonctionnement de l'appareil à percussions 2, le piston de frappe 6 est destiné à venir frapper contre la surface de frappe 9 de l'outil 7. Il convient d'être noté que l'alésage de piston 4 et l'alésage d'outil 5 peuvent être directement ménagés dans le corps 3 ou être ménagés dans des pièces rapportées dans le corps 3.

L'appareil à percussions 2 comporte de plus un premier élément de guidage 11 et un deuxième élément de guidage 12 montés dans la deuxième partie de corps 3.2, et configurés pour guider en coulissement la partie de montage 8 de l'outil 7 dans l'alésage d'outil 5. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, les premier et deuxième éléments de guidage 11, 12 sont formés par deux douilles de guidage, et sont montés coaxialement dans l'alésage d'outil 5. Avantageusement, les premier et deuxième éléments de guidage 11, 12 comportent respectivement deux alésages centraux 13, 14 à travers lesquels s'étend la partie de montage 8 de l'outil 7, et deux surfaces de guidage 15, 16 qui sont configurées pour coopérer avec la partie de montage 8 de l'outil 7.

Avantageusement, le deuxième élément de guidage 12 est monté de manière amovible dans l'alésage d'outil 5. A cet effet, selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, l'appareil à percussions 2 comporte deux éléments de maintien 17, tels que des clavettes de maintien, configurés pour maintenir le deuxième élément de guidage 12 dans l'alésage d'outil 5. Chaque élément de maintien 17 s'étend par exemple à travers un alésage traversant 18 respectif prévu sur la deuxième partie de corps 3.2 et une encoche de maintien 19 respective prévue sur le deuxième élément de guidage 12. Chaque élément de maintien 17 peut par exemple présenter une section transversale circulaire ou oblongue.

L'appareil à percussions 2 comporte également une bague de butée 21 montée dans la deuxième partie de corps 3.2 et s'étendant coaxialement avec les premier et deuxième éléments de guidage 11, 12. La bague de butée 21 est plus particulièrement disposée entre les premier et deuxième éléments de guidage 11, 12, et est pourvue d'une première surface de butée 22 qui est avantageusement annulaire.

L'appareil à percussions 2 comporte en outre une deuxième surface de butée 23 qui est avantageusement annulaire et qui est prévue, selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, directement sur le deuxième élément de guidage 12.

Comme montré plus particulièrement sur la figure 3, la partie de montage 8 de l'outil 7 comporte plus particulièrement une nervure de retenue annulaire 24, et une première et une deuxième portions guidées 25, 26 disposées de part et d'autre de la nervure de retenue annulaire 24 et configurées pour coopérer respectivement avec les premier et deuxième éléments de guidage 11, 12.

La nervure de retenue annulaire 24 comporte avantageusement une première surface d'appui 24.1 configurée pour coopérer avec la première surface de butée 22 prévue sur la bague de butée 21 de manière à limiter la course de déplacement de l'outil 7 vers le piston de frappe 6, et une deuxième surface d'appui 24.2 opposée à la première surface d'appui 24.1 et configurée pour coopérer avec la deuxième surface de butée 23 prévue sur le deuxième élément de guidage 12 de manière à limiter la course de déplacement de l'outil 7 à l'opposé du piston de frappe 6 et à retenir la partie de montage 8 de l'outil 7 dans la deuxième partie de corps 3.2.

Avantageusement, chacune des première et deuxième surfaces d'appui 24.1, 24.2 est annulaire, et chacune des première et deuxième surfaces de butée 22,

23 est annulaire.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, la première surface d'appui 24.1 converge vers le piston de frappe 6, la deuxième surface d'appui 24.2 converge à l'opposée du piston de frappe 6, et la nervure de retenue annulaire

24 comporte en outre une surface intermédiaire cylindrique 24.3 reliant les première et deuxième surfaces d'appui 24.1, 24.2.

Avantageusement, la partie de montage 8 de l'outil 7 et au moins l'un des premier et deuxième éléments de guidage 11, 12 sont configurés pour immobiliser en rotation la partie de montage 8 par rapport à la deuxième partie de corps 3.2. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, la première portion guidée 25 comporte deux méplats 27 diamétralement opposés, et l'alésage central 13 du premier élément de guidage 11 présente une section transversale sensiblement complémentaire de la section transversale de la première portion guidée 25.

La figure 5 représente un appareil à percussions 2 selon un deuxième mode de réalisation qui diffère de celui représenté sur les figures 1 à 3 essentiellement en ce qu'il comporte un élément de maintien 28 fixé de manière amovible, par exemple par vissage, à une face d'extrémité 29 de la deuxième partie de corps 3.2, de manière à retenir le deuxième éléments de guidage 12 dans l'alésage d'outil 5. L'élément de maintien 28 comporte avantageusement un alésage de passage 31 destiné au passage de l'outil 7. Selon un tel mode de réalisation de l'invention, l'élément de maintien 28 comporte une surface de butée 32 contre laquelle le deuxième élément de guidage 12 est apte à prendre appui.

La figure 6 représente un appareil à percussions 2 selon un troisième mode de réalisation qui diffère de celui représenté sur la figure 5 essentiellement en ce qu'il comporte un élément de guidage intermédiaire 33 disposé entre la bague de butée 21 et le première élément de guidage 11.

La figure 7 représente un appareil à percussions 2 selon un troisième mode de réalisation qui diffère de celui représenté sur les figures 1 à 3 essentiellement en ce qu'il comporte un élément d'étanchéité 34, tel qu'un joint d'étanchéité torique ou à lèvres, configuré pour rendre étanche une chambre de frappe 35 délimitée au moins en partie par le piston de frappe 6 et la première portion guidée 25 de l'outil 7, la chambre de frappe 35 étant configurée pour être mise sous pression. L'élément d'étanchéité 34 est par exemple fixé dans une gorge annulaire prévue sur la deuxième partie de corps 3.2 entre le premier élément de guidage 11 et la bague de butée 21, et est configuré pour coopérer avec la partie de montage 8 de l'outil 7, et par exemple avec une portion de la partie de montage 8 disposée entre la première portion guidée 25 et la nervure de retenue annulaire 24. La présence d'un tel élément d'étanchéité 34 permet de générer une force de poussée F, orientée axialement à l'opposé du piston de frappe 6, sur la partie de montage 8 de l'outil 7, et notamment sur la surface de frappe 9 de l'outil 8, et donc de solliciter l'outil 8 à distance de sa position théorique d'impact. De ce fait, si l'opérateur n'exerce pas, à l'aide de l'engin porteur sur lequel est fixé l'appareil à percussion 2, une poussée minimum sur l'outil 8 pour contrecarrer la force de poussée F exercée sur ce dernier, le piston de frappe 6 ne pourra pas venir frapper l'outil 8. Ainsi, l'appareil à percussions 2 selon la présente invention permet de limiter les frappes à vide sur l'outil 8.

Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, la première surface de butée 22 pourrait être directement prévue sur la deuxième partie de corps 3.2 ou être prévue sur le premier élément de guidage 11, et la deuxième surface de butée 23 pourrait être prévue sur un organe de butée distinct du deuxième élément de guidage 12 et monté également dans l'alésage d'outil 5.

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.