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",'":1'OSTTT.h' D'EQUILIBRAGE POUH bS.EOAiVISIiS A MANIVELLE" @ La présente invention se rapporte à des perfectionne- ments aux mécanismes de commande de pompes de puits à huile, d'appareils de forage et appareils analogues comportant un mou- vement alternatif d'organes relativement lourds; l'invention a pour but d'obtenir un dispositif pour répartir l'usure sur les organes en mouvement, d'une manière pratiquement uniforme.
L'invention a également pour but d'obtenir un disposi- tif dans le mécanisme de commande pour équilibrer le poids des organes commandés à mouvement alternatif.
L'invention a en outre pour but d'obtenir un dispositif d'équilibrage tel qu'il puisse être facilement monté et démon- té, de sorte que les contrepoids d'équilibrage puissent être appliqués ou enlevés avec un minimum de travail et de perte de temps.
Ce dispositif d'équilibrage permet d'obtenir une répartition ou une disposition désirable d'un ou plusieurs éléments de contrepoids.
L'invention a également pour but d'obtenir un disposi- tif d'équilibrage comprenant un ou plusieurs éléments ae contrepoids de position réglable séparément, qui peuvent
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être montés et démontés du mécanisme àéquilibrer sans détrui- re la disposition relative de ces éléments d'é quilibrage.
L'invention a en outre pour but d'obtenir un disposi- tif d'équilibrage, présentant les caractéristiques générales mentionnées ci-dessus 'et qui coopérera avec un arbre-manivelle, disposé de manière à permettre de régler la position angulaire de la manivelle par rapport à l'ambre, dans le but de pouvoir facilement et rapidement fixer le dispositif d'équilibrage tout entier dans une position quelconque de la manivelle.
Il est également prévu, conformément à l'invention, un - dispositif pour supporter le dispositif d'équilibrage, lorsqu'il est démonté de l'arbre-manivelle, dans une position immédiate- ment voisine du mécanisme à manivelle et dans une position pour pouvoir être immédiatement monté à nouveau, de sorte que les opérations de montage et de démontage sont notablement fa- cilitées.
L'invention est décrite ci-après en détail, en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue en perspective d'un groupe moteur de pompe pour puits à huile, suivant une forme de réalisation préférée de l'invention.
La fig. 2 est une vue de face du plateau-manivelle, constituant un élément de l'invention.
La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.2.
La i'ig.4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la fig.2.
Les fig. 5,6,7 et 8 sont des vues schématiques montrant le déplacement des contrepoids d'équilibrage sur le plateau- manivelle pour obtenir différents effets d'équilibrage désirés.
La fig. 9 est une vue en élévation de face d'un dispo- sifif d'équilibrage, suivant une autre forme de réalisation de l'invention.
La fig. 10 est une vue en coupe suivant la ligne 10-10
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de la fig. 9.
La fig. 11 est une vue en coupe suivant la ligne 11-11 de la fig.9, montrant la position occupée par le dispositif d'équilibrage lorsqu'il est détaché de l'arbre-manivelle.
La fig. 12 est une vue en élévation de face, montrant une autre forme de réalisation de l'invention, et la fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne 13-13 de la fig.12.
Le groupe moteur représenté sur la fig. 1 peut consister en un générateur de forée motrice, présentant la forme d'un moteur électrique (non représenté), qui est relié par un engre- nage réducteur de vitesse approprié, enfermé dans un carter 1, à un arbre-manivelle 2. Cet arbre 2 porte sur son extrémité en saillie une roue ou plateau 3 comportant deux ou plusieurs séries radiales, uniformément écartées angulairement l'une de l'autre, de trous ou ouvertures, ces séries de trous étant au nombre de trois dans l'exemple considéré et étant.désignées respectivement par 4,5 et 6.
les ouvertures 7 de chaque série sont dirigées parallèlement à l'axe de l'arbre 2 et sont destinées à recevoir un tourillon 8, formant bouton de manivel- le, qui peut être fixé dans ces ouvertures, comme représenté sur la fig.3, au moyen d'un goujon 9, faisant partie d'une seule pièce avec le tourillon, et d'un écrou 10, vissé sur le goujon sur la face arrière du plateau. Le bouton de manivelle peut évidemment être monté dans l'une quelconque des ouvertures de l'une quelconque des séries 4,5 et 6.
Dans la pompe habituellement employée pour les puits à huile, le bouton de manivelle est relié par une bielle à une poutre, par l'intermédiaire de laquelle un mouvement alternatif est communiqué au piston de pompe. Lorsqu'une manivelle de position fixe est utilisée sur l'arbre de com- mande ou arbre à faible vitesse 2, l'usure sur le mécanisme principal de transmission porté par l'arbre à faible vitesse est limitée à un arc d'environ 120 sur sa circonférence,
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par suite du fait que la plus grande partie du travail s'effec- tue pendant le mouvement du piston de pompe vers le haut.
Confor- mément à la présente invention, il est prévu une disposition par laquelle on peut faire varier la position angulaire de la manivelle par rapport à l'arbre, de sorte que l'usure sur le mécanisme de transmission soit répartie uniformément sur toute la circonférence. La construction permet également un réglage du rayon de manivelle dans l'une quelconque des posi- tions angulaires de la manivelle'.
Le plateau 3 comporte à sa périphérie une rainure Il de section transversale enforme de T, qui s'étend tout autour de la circonférence du plateau. Sur la face arrière du pla- teau, comme représenté sur la fig. 4, la paroi de la rainure 11 est entaillée en un point de façon suffisante pour permettre de faire pénétrer dans la rainure des boulons 12, au moyen desquels des contrepoids 13 peuvent être fixés au plateau.
Ces contrepoids 13, qui peuvent être de toutes dimensions désirées, présentent la forme d'un segment'et comportent,dans une forme de réalisation préférée, une ouverture transversale 14 et un conduit 15, s'étendant à partir de l'arête intérieure concave du contrepoids dans cette ouverture 14 pour recevoir le boulon 12, l'ouverture 14 étant suffisamment grande pour permettre de monter un écrou de retenue sur l'extrémité en saillie du boulon. De préférence, les contrepoids sont munis, sur leur bord intérieur concave, d'un ou plusieurs rebords ou oreilles 16, qui font saillie et s'adaptent exactement dans l'extrémité extérieure de la rainure 11, comme représen- té sur la fige 2. De cette manière, un seul boulon suffit pour retenir le contrepoids rigidement en position sur le plateau.
On comprendra qu'en desserrant l'écrou du boulon de retenue 12, on peut amener le contrepoids dans toute posi- tion désirée autour de la circonférence du plateau.
Bien que, comme représenté sur la fig.2, un seul
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contrepoids 13 puisse être utilisé, il a été constaté que l'emploi de deux contrepoids ou davantage, relativement petits ou de préférence identiques, présente certains avanta- ges. Ces contrepoids relativement petits sont représentés sur la fig. 1, qui montre deux contrepoids 17 montés à côté l'un de l'autre et qui correspondent, en oe qui concerne l'effet d'équilibrage, au contrepoids unique 13 représenté sur la fig.2.
Avec le bouton de manivelle et les contrepoids disposés comme représenté sur la fig.l, on obtient un effet maximum d'équilibrage. Si les contrepoids 17 sont amenés dans la posi- tion représentée sur la fig.5, à égale distance du bouton de manivelle 8, l'effet d'équilibrage est réduit, car la distance effective des contrepoids par rapport au contre du plateau- manivelle est diminuée. Evidemment, l'effet zéro sera obtenu lorsque les contrepoids seront placés dans des positions dia- métralement opposées, comme représenté par exemple sur la fig.6.
On remarquera que la construction décrite permet un réglage de l'effet d'équilibrage sans enlever ou ajouter des organes, par un simple réglage de la position des contrepoids.
En outre, ce réglage de l'effet d'équilibrage est obtenu sans altérer l'effet de volant primitif, car la masse réelle des organes en mouvement reste la même, quelle que soit la posi- tion des contrepoids. Dans la pratique des puits à huile, il est fréquemment désirable d'utiliser le mécanisme de pompage comme appareil de levage, et dans ce cas il est désirable de supprimer tout effet d'équilibrage. Le dispositif suivant l'invention, comportant les contrepoids multiples, fournit un moyen simple d'.éliminer l'effet d'équilibrage sans enlever ou démonter aucune des parties.
On peut naturellement obtenir le même résultat en utilisant plus que les deux contrepoids représentés sur les fig. 1,5 et 6.' La fig.7, par exemple, montre l'utilisation de trois contrepoids 18, qui peut être placé dans différentes
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positions pour fournir l'effet d'équilibrage désiré. Dans ce cas, lorsqu'on désire diminuer l'effet d'équilibrage à partir du maximum, on laisse en place le contrepoids médian, à la partie supérieure de la fig.7, et on amène les deux contrepoids d'extrémité dans la position présentée par exemple sur la fig.
7. lorsque, dans cette forme de réalisation, on veut supprimer complètement l'effet d'équilibrage, on peut obtenir ce résultat en amenant les contrepoids dans la position relative représen- tée sur la fig.8.
Sur les fig. & à 11, le plateau-manivelle 3, qui est en général dans cette forme de réalisation le même que celui précédemment décrit, comme indiqué par l'emploi des mêmes nom- bres de référence appliqués aux parties correspondantes des deux plateaux-manivelles, diffère en ce que la rainure périphéri- que de section transversale en forme de T est supprimée, et en ce qu'il est prévu une autre forme de réalisation du dispositif d'équilibrage. Ce dispositif d'équilibrage comprend une selle
19, de forme sensiblement semi-circulaire, qui est disposée de façon à pouvoir être assemblée dans des positions déterminées d'avance à la périphérie du plateau-manivelle 3.
Dans l'exemple considéré, sur la face intérieure de la selle 19 sont fixés à pivot une paire de boulons 21, qui, comme représenté sur la fig.9, sont disposés de façon à pouvoir s'engager dans des rainures périphériques 22 ménagées dans le plateau 3, position dans laquelle des écrous 23, vissés sur les extrémités libres de ces boulons, sont logés dans des poches opposées 24, ména- gées à la périphérie du plateau, et supportent ainsi la selle 19 dans une position dans laquelle elle est serrée étroitement contre la périphérie du plateau. On comprendra qu'en faisant tourner les écrous 23 dans les poches 24 dans un sens ou dans l'autre, on peut, soit appliquer fortement la selle contre la périphérie du plateau, soit l'écarter de cette périphérie.
Chacun des écrous 23 est muni, sur sa face inférieure, d'un bossage 25, qui s'adapte dans un évidement 26 ménagé dans la face inférieure des poches 24, de sorte que les boulons 21
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ne tendent pas à se déplacer involontairement des rainures 22 vers l'extérieur, de façon à libérer accidentellement la selle.
Des contre-écrous 27 sont également prévus pour empêcher le desserrage des écrous 23 sur les boulons 21.
On remarquera, en référence àla fig. 9, que les poches 24 sont disposées symétriquement de part et d'autre de la ligne radiale passant par la série de trous 6, de sorte que la selle 19 est supportée contre le plateau dans une position symétrique par rapport à ces trous 6. Des poches 28, 28 et 29, 29, semblables aux poches 24, 24, sont également ména- gées de part et d'autre des séries de trous 4 et 5, pour permet- tre de fixer la selle dans les positions correspondantes.
Comme représenté, la selle 19 comporte, dans sa surface périphérique extérieure, une rainure longitudinale 31 de section transversale en forme de T; cette rainure est destinée à recevoir les têtes de boulons 32 au moyen desquels un ou plusieurs éléments de contrepoids, 33,34 et 35, semblables à ceux précédemment décrits, peuvent être lixés à la face extéri- eùre de la selle. En desserrant les éorous sur les boulons d'assemblage 32, on peut soit enlever complètement les contre- poids, soit les amener dans toute position désirée dans le sens longitudinal de la selle et les fixer dans la position de réglage choisie en resserrant ces éorous.
Lorsque, comme dans l'exemple considéré, on emploie plusieurs éléments de contrepoids, on peut faire varier l'effet d'équilibrage à partir d'un maximum, - à savoir lorsque les éléments de contre- poids 34 et 35 sont appliqués contre la faces latérales de l'élément de contrepoids médian 33, qui comme représenté conserve sa position en alignement avec la série d'ouvertures 6, - jusqu'à un minimum, à savoir lorsque les éléments de contrepoids 34 et 35 sont déplacés aussi loin que possible vers les extrémités de la selle.
En référence aux fig. 9 et 10, on remarquera que la selle 19 comporte une paire de rainures ou fentes transversa-
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les 36 et 37 qui, lorsque la selle se trouve dans sa position inférieure, comme représenté sur la fig. 9, ont leur axe longi- tudinal sensiblement vertical. Le carter 1 comprend, dans l'exemple considéré, une paire de bras 38 et 39, en forme de consoles, comportant chacun à son extrémité inférieure et dans sa face avant un évidement formant douille 41 ; la selle est assemblée dans sa position de fonctionnement sur le plateau- manivelle, ces douilles 41 coïncident respectivement avec la partie inférieure ou la partie médiane des fentes 36 et 37, comme représenté sur.les fig. 9 et 10.
En entre, comme représen- té sur cette dernière figure, les faces avant des douilles 41 des bras 38 et 39 sont situées dans le voisinage immédiat de la face arrière de la selle. Dans ces conditions, lorsque la selle se trouve dans sa position inférieure, comme représenté sur la fig.9, avec les fentes 36,37 et les douilles 41 en alignement, il est possible d'introduire des goujons 43 à travers les fentes 36 et 37 à partir de la face extérieure de la selle et dans les douilles 41 dans les bras 38 et 39.
On peut enauite dévisser les écrous 23 et 27 sur les extrémités supérieures des boulons d'assemblage 21, jusqu'à un degré per- mettant d'abord à la selle de descendre en s'écartant du pla- teau-manivelle 3, jusqu'à ce qu'elle soit supportée sur les goujons 43,- et ensuite libérer complètement les boulons 21 par dévissage de leurs écrous, pour permettre de les faire tourner vers l'extérieur sur leurs pivots dans une position dans laquelle ils dégagent le plateau-manivelle 3 et sont supportés par les extrémités supérieures de la selle, comme représenté en traits interrompus sur la fig. 9.
Pour maintenir les boulons dans cette position et empêcher un déplacement accidentel qui les amènerait en contact avec le plateau- manivelle 3, il est prévu, sur la selle et sur les cotés oppo- sés du boulon, lorsque celui-ci est amené dans cette position, une paire d'oreilles 43, percées d'une ouverture à leurs extré- mités extérieures, comme indiqué en 44, pour recevoir un petit
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goujon de retenue.
On comprendra que, dans ces conditions, la selle est supportée dans une position pour laquelle elle dégage complète- ment le plateau-manivelle 3, ce qui permet à l'arbre-manivelle 1 de travailler librement, de façon complètement indépendante des contrepoids d'équilibrage, comme il peut être désirable à certains moments avec le genre de mécanismes auxquels l'inven- tion se rapporte plus particulièrement. Bien que la selle et les contrepoids d'équilibrage soient complètement dégagés du plateau-manivelle 3, on verra que tout le dispositif d'équili- brage est supporté dans une position pour laquelle il peut être facilement et rapidement assemblé à nouveau au plateau-manivelle, dans l'une quelconque des trois positions qui sont prévues pour le recevoir, dans l'exemple considéré.
L'opération de réassemblage du dispositif d'équilibrage consiste uniquement à ramener les boulons vers l'intérieur , en les faisant tourner autour de leurs pivots sur la selle, dans les poches prévues dans le plateau-manivelle 3 pour les recevoir, à serrer ensuite les éorous 23 et 27 jusqu'à ce que la selle soit appliquée étroitement contre la périphérie du plateau-manivelle, et à retirer ensuite les goujons 43 de support de la selle.
Les fig. 12 et 13 représentent une forme de réalisation modifiée du dispositif suivant l'invention. Dans cet exemple, l'arbre 2 porte une manivelle présentant la forme d'un plateau semi-circulaire 45, comportant une seule série radiale de trous 46 pour recevoir un tourillon formant bouton de manivelle 47, et, de part et d'autre de cette série radiale de trous 46, les poches ou évidements périphériques 22, mentionnés précédem- ment pour recevoir les boulons 21 d'assemblage de la selle.
Un siège est prévu pour un écrou 23 sur chaoun des boulons, ce siège étant constitué par un étidement creusé en 26 pour rece- voir le bossage de retenue 25 sur l'écrou correspondant 23, le tout comme il a été clairement décrit en référence à la forme de réalisation des fig.9, 10 et 11; il est bien entendu
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que, dans l'exemple considéré, le dispositif d'équilibrage, comprenant la selle, les contrepoids et les boulons d'assembla- ge de la selle, est sensiblement le même que celui décrit dans la forme de réalisation précédente, en référence aux fig. 9, 10 et 11. Pour les parties correspondantes de la forme de réalisation représentée sur les fig. 12 et 13, il a été utilisé les mêmes nombres de référence que dans la forme de réalisa- tion suivant les fig.9 à 11.
Dans l'exemple considéré, au lieu d'employer les gou- jons 43 et les parties y reliées pour supporter la selle et les contrepoids dans la position de non-fonctionnement du dispo- sitif d'équilibrage, il est prévu un berceau qui présente une forme telle qu'il puisse recevoir et supporter le dispositif d'équilibrage lorsque ce dernier est démonté du plateau-manivelle
45, de la manière précédemment décrite.
Ce berceau comprend une pièce d'appui semi-circulaire 49, qui est située dans le voisi- nage immédiat de la périphérie des éléments de contrepoids 33, 34 et 35, lorsque ces derniers sont assemblés au plateau-mani- velle 45, comme représenté sur la fig.I2. En desserrant les écrous 23 et 27, on peut laisser descendre le dispositif d'équilibrage tout entier jusqu'à ce que les extrémités exté- rieures des éléments de contrepoids reposent sur la pièce d'ap- pui ou de support courbe 49.
Lorsque les boulons 21 sont ensui- te ramenés contre la selle comme décrit plus haut (et comme représenté en traits interrompus sur la fig.12), le dispositif d'équilibrage est complètement séparé de l'arbre 2 et du plateau-manivelle 45, en laissant ce dernier libre de tourner en fonctionnement normal sans les contrepoids d'équilibrage.
Dans l'exemple considéré, des flasques latérales 51 sont ménagées dans le berceau pour supporter la pièce d'appui semi-circulaire 49, ces flasques se prolongeant légèrement au- dessus de cette pièce d'appui, de façon à former des rebords ou brides de retenue 52. Ces rebords sont toutefois, comme représenté sur la fig.I2, entaillés à la base du berceau, pour faciliter l'enlèvement des contrepoids 33,34 et 35 lors-
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que ces derniers sont démontas de la selle.
On comprendra que, dans la forme de réalisation représen- tée, également, le dispositif d'équilibrage est, lorsqu'il est démonté du plateau-manivelle 45, supporté dans le voisinage immédiat de la périphérie de oelui-oi et dans une position facilitant son réassemblage à celui-ci.
Dans certaines conditions bien connues de ceux au courant de la pratique des puits à huile, il est désirable que la ligne radiale passant par le centre de gravité du dispositif d'assemblage soit située en avant ou en arrière de la ligne radiale de la manivelle, et l'une des caractéristiques avantageuses du dispositif suivant l'invention réside dans le fait que ce dispositif permet, par un simple réglage en position, cette mise en place relative des contrepoids d'équilibrage et de la manivelle. Dans les formes de réalisation décrites, le dispo- sitif d'équilibrage peut être amené en avant ou en arrière de la manivelle, d'une distance limitée, par un simple réglage de la position des éléments de contrepoids dans le sens longitudinal de la selle.
Dans certains oas, il peut être désirable que les contrepoids soient situés en avant ou en arrière de la mani- velle d'une distanoe angulaire supérieure à oelle qui peut être obtenue par un réglage de' la position des éléments de contrepoids sur la selle. Cette disposition est prévue dans la forme de réalisation représentée sur les fig. 9 à 11, dans laquelle la selle embrasse approximativement 180 , tandis que la distance angulaire entre les lignes radiales de trous, destinés à recevoir le bouton dé manivelle, est seulement de 120 .
Dans oe cas, la selle peut être assemblée au plateau- manivelle dans trois positions différentes correspondant aux positions différentes de la manivelle, comme décrit pré- cédemment, et, en plaçant la selle dans l'une ou l'autre de ces trois positions et en réglant en outre la position des contrepoids sur la selle, on peut obtenir tout degré désiré d'avance ou de retard entre l'une quelconque des positions
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de la manivelle et le centre de gravité du dispositif d'équilibrage.
Il est bien entendu qu'on peut, sans s'écarter du principe de l'invention, apporter un grand nombre de modifications de détail aux formes de réalisation décrites et représentées, qui n'ont été données qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS
I - Un dispositif d'équilibrage pour arbre à manivelle dans des mécanismes comportant un mouvement alternatif d'orga- nes relativement lourds, ce dispositif comprenant plusieurs éléments de contrepoids indépendants et de position relative réglable, et des moyens permettant de monter ce dispositif d'équilibrage sur l'arbre-manivelle ou de l'en démonter sans modifier la position relative de ces éléments de contrepoids.
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