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FREIN HYDRAULIQUE POUR LA TIMONERIE
DE LEVAGE DE MARTEAUX-PILONS
On sait que la timonerie de levage des marteaux-pilons, par exemple la plancne, la crémaillère, la tige de piston ainsi que le piston, etc..., peut être construite de façon à pouvoir coulisser par rapport à la masse du marteau et que la force vive de cette timonerie, accumulée pendant la cnute, peut être absorbée par un frein. On sait aussi que la force vive de la timonerie susceptible de coulisser par rapport à la masse du marteau peut être emmagasinée dans un coussin de vapeur ou d'air du cylindre de levage et 4u'on peut empêcher la projection de cette timonerie vers le naut par un frein Hydraulique monté dans la masse du marteau et n'entrant en action que pendant le mouvement ascendant.
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Les deux systèmes ont des inconvénients. Lorsqu'il s'agit de fluides moteurs élastiques tels que de la vapeur, de l'air comprimé, etc.., le premier donne naissance à des vitesses relatives supérieures à celle qu'on désire entre la timonerie et la masse, ce qui provoque une forte usure des organes d'entralnement; le dernier exige pour la timone- rie des chemins de ralentissement très longs et incommodes en ce qui concerne la construction.
La présente invention consiste en une combinaison rationnelle des deux principes de construction. Elle comporte deux freins hydrauliques dont l'un agit principalement pen- dant la descente, l'autre n'agissant que pendant la montée de la timonerie.
Les fig. 1 à 5 montrent des modes de réalisation de l'objet de l'invention choisis à titre d'exemple. La fig. 6 est une vue de détail et la fig. 7 est un schéma d'un mode de construction connu en lui-même mais particulièrement approprié pour l'application du principe de l'invention au cylindre de levage lorsqu'on utilise de la vapeur ou de l'air comprimé.
La masse 1 du marteau comporte un cylindre hydrauli- que 2 dans lequel un piston plongeur j se meut avec les deux pistons à plateau 4 et 5. Ce piston est solidaire de la timonerie de levage, de construction quelconque, par exemple de la tige de piston. Dans la figure les pistons sert représentés dans leur position la plus haute. La masse du marteau s'appuie par l'intermédiaire du fond du cylindre sur le collet 6 du piston plongeur. Le liquide de freinage peut passer librement à travers les perforations 9 du piston 4, le plateau de soupape 3 étant maintenu dans sa position laplus élevée par le ressort 8.
Pendant la chute de la masse les pistons conservent. sans changement la position représentée par /Le dessin. C'est
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seulement après le ralentissement subit de la masse par le choc que les pistons se déplacent vers le bas et que le liquide de freinage est obligé de passer autour du piston 5 et à travers le piston4, mais aussi autour de celui-ci.
Comme la vitesse finale de la masse est d'environ 6,5 m/sec. dans les marteaux-pilons usuels le liquide est chassé vers le tout à une grande vitesse à travers les perforations 9.
Si le plateau 7 de la soupape se trouvait sur son siège, il serait également projeté vers le haut à une très grande vi- tesse et il pourrait facilement être détérioré en heurtant le collet 6 ou tout autre dispositif de retenue. Ce danger est évité par le fait que le plateau de soupape 3 est main- tenu soulevé par le ressort 8, de sorte que le liquide n'a par! bosion de soulever ce plateau.
Le liquide de freinage est fortement étranglé dans son écoulement autour des pistons et à travers ceux-ci, ce qui produit la suppression nécessaire pour ralentir le mouvement de la timonerie et absorber l'énergie.
Le liquide refoulé par le pjston plongeur 3 entre par les trous 10 dans le réservoir d'air qui se trouve à l'inté- rieur de 3.
Pour maintenir l'effort de freinage sensiblement cons- tant malgré la diminution de vitesse de la timonerie, la partie inférieure du cylindre est rétrécie, de sorte que la section d'écoulement de liquide refoulé par le piston diminue continuellement. La timonerie effectuera donc à partir du moment du choc un mouvement sensiblement unifor- mément retardé jusqu'à ce qu'elle s'arrête.
Dès que l'effort de levage commence, le liquide de freinage s'écoule vers le bas en passant à travers les per- forations.2 et la soupape 3 se ferme en surmontant la tension du ressort 8 choisie de façon à n'être qu'un peu supérieure au poids de la soupape. L'écoul/ement ne peut
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alors plus se faire que par les rainures 11 pratiquées daiss essparois du cylindre. Comme ces rainures ont toutefois une section assez petite, le piston 4 rencontre une grande ré- sistance en montant et il ne peut prendre qu'une petite vitesse relative par rapport à la masse du marteau. Comme les rainures 11 sont d'ailleurs en forme de coin à la partte supérieure, le collet 6 vient se poser très doucement sur lefond du cylindre.
Le piston inférieure est sans effet dans le mouvement ascendant de la timonerie, parce que les grandes sections dégagées par lui ne peuvent produire aucun étranglement appréciable en raison de la faiole vitesse de montée de la timonerie.
Au fur et à mesure que le piston plongeur ..2 monte, le liquide de freinage sort du réservair à air pour rentrer dans le cylindre de frein 2.
Le type de frein représenté par la fig. 1 répond bien à la loi théoriquement la plus parfaite pour le mouvement relatif de la timonerie de levage par rapport a la masse de marteau, mais sa construction est coûteuse; c'est surtout la perforation à cône et rainures de la masse du marteau qui cause des frais considérables. Si l'on renonce à l'effort de freinage sensiblement constant au départ et si l'on accepte une montée un peu plus lente du piston de freinage, il est possible de construire le frein à beaucoup mains de frais.
La fig. 2 montre à titre d'exemple une construction simpli- fiée de ce genre. Le piston.2 a été supprimé, mais son action a été obtenue par une construction particulière du piston4. A cet effet on fait les perforations.2 assez étroites pour qu'elles provoquent un étranglement très consi- dérable du liquide pendant la descente de la timonerie. En outre, pour que le liquide de freinage ne s'échappe pas en pénétrant dans le réservoir à air, on fait {la perforation14
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assez étroite pour que son action d'étranglement corresponde à celle des perforations 9.
L'action de ce frein diminue bien avec le carré de la vitesse relative du piston par rap- port à la masse du marteau, mais dans les marteaux marchant à la vapeur ou à l'air comprimé on peut éviter facilement un chemin de freinage trop long en faisant en sorte qu'il se produise un coussin de vapeur ou d'air dans le cylindre de levage.
Pendant la montée les perforations 9 sont mises nors d'action par le plateau de soupape 7, de la fagon déjà décrite, et le passage du liquide de freinage de la face supérieure à la face inférieure du piston doit se faire par l'intermédiaire de perforations auxiliaires15 du piston (fig. 3), de rainures 16 pratiquées sur le pourtour du pis- ton (fig. 4) ou d'un jeu de grandeur appropriée ménagé entre le piston et les parois du cylindre.
Les constructions représentées par les fig. 2 à 4 ont l'inconvénient que la vitesse de montée du piston de freina- ge doit être très petite, sans quoi le collet 2 viendrait buter trop violemment sur le couvercle de la masse. La timo- nerie de levage risquerait ainsi de ne pas atteindre sa posi- tion la plus élevée (par rapport à la masse) avant le coup suivant, de sorte que le frein ne serait pas encore prêt à fonctionner pour ce coup.
On peut éviter cette difficulté en munissant la masse, comme le montre la fig. 5, d'un appen- dice plus petit 19 qui pénètre dans un logement correspondait du couvercle de la masse et qui provoque ainsi, indépendam- ment des trous 15 ou rainures 16, un étranglement énergique du liquide s'échappant de l'espace qui se trouve au-dessus du piston, on peut donc donner aux trous 15 ou aux rainures 16 ou au jeu du piston des dimensions plus grandes, c'est-à- dire augmenter considérablement la vitesse relative du pistas pendant la montée, sans craindre que le collet 6 ne vienne heurter violemment le couvercle de la masse.
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Pendant la descente de la timonerie, il n'est pas besoin d'une étanchéité complète du piston 4 par suite de la grande vitesse du piston, mais cette étanchéité est néces- saire pendant la montée, car c'est seulement à cette condi- tion qu'on peut régler la vitesse relative de la timonerie par rapport à la masse du marteau par le profil longitudinal des rainures 11 ou par la. section des perforations 15 ou rainures 16, etc.. s'il y a lieu.
La fig. 6 montre un mode de réalisation dans lequel l'étanchéité du piston 4 est obtenue au moyen d'une bague de joint 12. L'espace qui se trouve en arrière de cette bagie communique de façon connue par des perforations 13 avec la face supérieure du piston. Uette face du piston correspond l'aspiration pendant la descente et au refoulement pendant la montée. En conséquence la bague !2 n'est appuyée sur les parois du cylindre que par son élasticité pendant la descen- te, tandis que pendant la montée elle est également appuyée pa.r la pression agissant sur la face supérieure du piston.
Pour la formation du coussin de vapeur ou d'air dési- rable lorsqu'on utilise le type de frein simplifié, la construction connue représentée par la fig. 7 est particu- lièrement pratique. Dans cette construction, le canal d'échappement 17 débouche dans le cylindre au-dessus du canal d'admission 18 de sorte qu'il est dépassé par le piston au momentdu choc et qu'il se produit sous le piston un coussin dont la grandeur est déterminée par la hauteur du canal d'échappement au-dessus du fond de cylindre infé- rieur.
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HYDRAULIC BRAKE FOR THE TIMONERIE
FOR LIFTING PESTLE HAMMERS
It is known that the lifting linkage of the power hammers, for example the plancne, the rack, the piston rod as well as the piston, etc ..., can be constructed in such a way as to be able to slide with respect to the mass of the hammer and that the live force of this linkage, accumulated during the cnute, can be absorbed by a brake. It is also known that the live force of the linkage liable to slide with respect to the mass of the hammer can be stored in a cushion of steam or air from the lifting cylinder and 4u'on can prevent the projection of this linkage towards the naut. by a hydraulic brake mounted in the mass of the hammer and only coming into action during the upward movement.
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Both systems have drawbacks. When it comes to elastic working fluids such as steam, compressed air, etc., the former gives rise to relative speeds greater than that which is desired between the wheelhouse and the mass, which causes heavy wear of the drive components; the latter requires very long slowing paths for the wheelhouse that are inconvenient in terms of construction.
The present invention consists of a rational combination of the two principles of construction. It has two hydraulic brakes, one of which acts mainly during descent, the other only acting during the raising of the wheelhouse.
Figs. 1 to 5 show embodiments of the object of the invention chosen by way of example. Fig. 6 is a detail view and FIG. 7 is a diagram of a construction mode known per se but particularly suitable for applying the principle of the invention to the lifting cylinder when steam or compressed air is used.
The mass 1 of the hammer comprises a hydraulic cylinder 2 in which a plunger j moves with the two plate pistons 4 and 5. This piston is integral with the lifting linkage, of any construction, for example the lifting rod. piston. In the figure, the pistons are shown in their highest position. The mass of the hammer rests via the bottom of the cylinder on the collar 6 of the plunger piston. The brake fluid can pass freely through the perforations 9 of the piston 4, the valve plate 3 being held in its highest position by the spring 8.
During the fall of the mass the pistons retain. without change the position represented by / The drawing. This is
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only after the mass is slowed down by the shock that the pistons move downwards and that the brake fluid is forced to pass around the piston 5 and through the piston4, but also around it.
As the final speed of the mass is about 6.5 m / sec. in the usual hammers, the liquid is driven towards the whole at a high speed through the perforations 9.
If the valve plate 7 were in its seat, it would also be thrown upwards at a very high speed and could easily be damaged by hitting the collar 6 or any other retainer. This danger is avoided by keeping the valve plate 3 lifted by the spring 8, so that the liquid does not! bosion to raise this plateau.
Brake fluid is strongly constricted in its flow around and through the pistons, providing the suppression needed to slow linkage movement and absorb energy.
The liquid discharged by the plunger pump 3 enters through the holes 10 into the air tank which is located inside 3.
In order to maintain the braking force substantially constant despite the reduction in the speed of the linkage, the lower part of the cylinder is narrowed, so that the section of flow of liquid delivered by the piston continuously decreases. From the moment of impact, the wheelhouse will therefore effect a movement which is substantially uniformly delayed until it comes to a stop.
As soon as the lifting force begins, the brake fluid flows downwards passing through the perforations. 2 and the valve 3 closes, overcoming the tension of the spring 8 chosen so as to be only 'a little greater than the weight of the valve. The flow cannot
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then more to be done by the grooves 11 made daiss essparois of the cylinder. As these grooves, however, have a fairly small section, the piston 4 encounters great resistance as it ascends and it can only take a small relative speed with respect to the mass of the hammer. As the grooves 11 are also wedge-shaped at the upper part, the collar 6 comes to rest very gently on the bottom of the cylinder.
The lower piston has no effect in the upward movement of the wheelhouse, because the large sections cleared by it cannot produce any appreciable throttling due to the low rate of rise of the wheelhouse.
As the plunger ..2 rises, the brake fluid comes out of the air reservoir to enter the brake cylinder 2.
The type of brake shown in fig. 1 responds well to the theoretically the most perfect law for the relative movement of the lifting linkage with respect to the hammer mass, but its construction is expensive; it is especially the perforation with cone and grooves of the mass of the hammer which causes considerable costs. If we give up the substantially constant braking force at the start and if we accept a slightly slower rise of the braking piston, it is possible to build the brake at great cost.
Fig. 2 shows by way of example a simplified construction of this kind. The piston 2 has been removed, but its action has been obtained by a particular construction of the piston 4. For this purpose the perforations are made narrow enough so that they cause a very considerable constriction of the liquid during the descent of the wheelhouse. In addition, so that the brake fluid does not escape on entering the air reservoir, the perforation is carried out14
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narrow enough so that its throttling action matches that of the perforations 9.
The action of this brake decreases well with the square of the relative speed of the piston with respect to the mass of the hammer, but in hammers working with steam or compressed air one can easily avoid too much braking path. long by causing a cushion of steam or air to form in the lifting cylinder.
During the ascent, the perforations 9 are brought into action by the valve plate 7, in the manner already described, and the passage of the brake fluid from the upper face to the lower face of the piston must be effected by means of auxiliary perforations15 of the piston (fig. 3), grooves 16 made around the periphery of the piston (fig. 4) or a clearance of suitable size between the piston and the walls of the cylinder.
The constructions represented by FIGS. 2 to 4 have the drawback that the speed of rise of the braking piston must be very low, otherwise the collar 2 would come into contact with the mass cover too violently. This may cause the hoist linkage not to reach its highest position (relative to mass) before the next stroke, so that the brake is not yet ready to operate for that stroke.
This difficulty can be avoided by providing the mass, as shown in fig. 5, of a smaller appendage 19 which penetrates into a corresponding housing of the cover of the mass and which thus causes, independently of the holes 15 or grooves 16, an energetic constriction of the liquid escaping from the space which is above the piston, therefore the holes 15 or the grooves 16 or the piston clearance can be made larger, i.e. considerably increase the relative speed of the pistas during the rise, without fear that the collar 6 does not violently strike the cover of the mass.
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During the descent of the wheelhouse, there is no need for a complete seal of the piston 4 owing to the high speed of the piston, but this seal is necessary during the ascent, because it is only under this condition. tion that one can adjust the relative speed of the linkage with respect to the mass of the hammer by the longitudinal profile of the grooves 11 or by the. section of perforations 15 or grooves 16, etc., if necessary.
Fig. 6 shows an embodiment in which the sealing of the piston 4 is obtained by means of a seal ring 12. The space which is located behind this bagie communicates in a known manner by perforations 13 with the upper face of the ring. piston. This face of the piston corresponds to the suction during descent and to the discharge during the ascent. Consequently, the ring! 2 is only supported on the walls of the cylinder by its elasticity during the descent, while during the rise it is also pressed by the pressure acting on the upper face of the piston.
For the formation of the desirable vapor or air cushion when using the simplified type of brake, the known construction shown in fig. 7 is particularly practical. In this construction, the exhaust channel 17 opens into the cylinder above the intake channel 18 so that it is passed by the piston at the moment of the impact and that a cushion is produced under the piston, the size of which is is determined by the height of the exhaust duct above the lower cylinder head.