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Perfectionnements aux pompes
La présente invention s'applique à despompes, à des générateurs de force, à des moteurs à vitesse va- riable et autres appareils.
Plus particulièrement, cette invention est l'application d'une pompe du type dans lequel un piston en forme de cadre quadrilatéral glisse par deux de ses @ôtés opposés sur un noyau ou corps intérieur quadri- latéral ,monté sur un arbre évidé qui sert de distri- buteur et, par ses deux autres cotés perpendiculaires dans un cadre ou corps extérieur, les déplacements du cadre intermédiaire étant produits par un mouvement
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de translation circulaire relatif desdits corps intérieur et extérieur l'on par rapport à l'autre.
Le caractère essentiel de la présente invention est d'adapter une sembàable pompe, de façon qu'elle puis- se être employée comme générateur de force,, ou moteur à vitesse variable, dans lequel la longueur de la course peut être variée de zéro à un maximum, ou aussi réglée pour que son action soit renversée.
L'invention consiste aussi en une pompe dans laquelle les variations périodiques de vitesse, pendant un conp du piston ou cadre dues au mouvement rotatif sont compensées en vue de rendre constant à n'importe quel point de la course du piston ou cadre, l'effet d'aspiration et de refoulement et rendant pratiquement constante la variation de volume par unité de teps.
Une pompe de ce genre souvient en particulier, pour pomper la viscose ou l'acétate de cellulose dans la fabrication de la soie artificielle.
Dans ce cas il est de grande importance que le filet sortant de la pompe soit d'en diamètre absolument constant afin qu'il ne se produise aucune faiblesse dans le fil.
Il est bien connu que dans les pompes rotatives à piston, les variations périodiques qui se produisent à chaque coup de piston, donnent lieu a une variation de vitesse du liquide refoulé, atteignant généralement un maximum à mi-course, en sorte qu'à ce moment la quan- tité de fluide refoulé sera également maximum.
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Un autre inconvénient réside dans le fait qu'à- vant l'entrée de l'acétate de cellulose dans la pompe (ou sa sortie) il passe à travers une série de filtres qui s'obtruent de plus en plus de sorte que le fluide a plus de difficulté à entrer dans la pompe (ou à en sortir).
Il est donc nécessaire qu'on puisse faire varier automatiquement la course de façon qu'au fur et à mesure que l'engorgement des filtres augmentera pompe puisse vaincre la résistance sans que la quantité de fluide débitée diminue.
Dans une pompe suivant l'invention, l'arbre est fixe, le cadre extérieur tourne autour de' cet arbre, et entraine les deux autres cadres. A cet effet,ses joues sont munies de moyeux qui tournent dans un support sueeep- tible dfgtre déplacé par rapport au bâti supportant l'arbre afin de faire varier l'excentration du corps rotatif' par rapport à cet arbre et de régler ainsi le débit de la pompe.
Ce déplacement du support du corps rotatif est ohtenu de préférence par une légère rotation du sup- port autour d'un axe porté par le bâti fixe, cette rota- tion étant produite par l'action d'une vis, d'un levier ou tout autre organe de manoeuvre, Le réglage peut ainsi être effectué pendant le f'onctionnement de la pompe avec la plus grasse facilité. En réduisant l'excentre.- tion jusqu'à zéro, on peut annuler le débit et en la chan- geant de sens, on .peut. même rendre ce débit négatif, c'est-à-dire changer le sens de pompage.
Le corps de la pompe est aussi muni d'un dis-
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positif par lequel l'excentration du corps de pompe peut être variée périodiquement pendant chaque révolu- tion, de façon a compenser les petites variations de débit dues à la nature variable des mouvements relatifs du cadre ou piston et de façon à accélérer la course du piston au commencement et à la fin .Cette amélioration permet d'obtenir un débit constant pendant chaque révolu- tion du corps de pompe: tant qu'on n'agit pas sur l'organe de manoeuvre servant à changer le débit.
La desssin ci-annexé à titre d'exemple montre deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig . 1 est une coupe suivant l'axe de Par- bre fixe de la première forme.
La fig.2 est unecoupe perpendiculaire à cet arbre.
La fige :) est un schéma montrant la forme de la came, les saillies de cella=.ci étant exagérées.
La fig. 4 est un diagralle indiquant le débit de la pompe dans le cas où les variations ne sont pas compensées.
La fig. 5 est un diagramme correspondant au cas où. le débit est rendu constant.
La fig. 6 est une coupe d'un organe régulateur de débit destiné à être placé sur la canalisation de refoulement.
La fige 7 est une élévation de la. seconde forme d'exécution de la pompe.
La fig. 8 en est une élévation de face, partie en coupe, suivant la ligne 8-9 de la fig. 7.
Aux fig. 1 et 2, 1 désigne ,un bâti fixe en
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forme d'étrier, qui porte l'arbre fixe 2 et à l'intérieur duquel sont ménage des canaux 3 et- 4, communiquant respectivement avec deux conduites 5 et 6, dont le prolongement est percé dans l'arbre.
Sur la partie médiane de ce lui-ci peut tourner à frottement doux le corps intérieur ou noyau en ferme de cadre rectangulaire 7; sur celui-ci glissent les deux petits c8tés du cadre intermédiaire 8 dont les deux grands côtés glissent dans le cadre extérieur ou corps 9, Latéralement à ces cadres sont disposes deux plateaux 10 qui sont relies au cadre 9 par des vis 11 et entre lesquels les cadres 7 et 8 peuvent glisser à frottement doux. Les ouvertures 12 ménagées dans les pla- teaux 10 pour le passage de l'arbre 2 sont assez grandes pour permettre la rotation de ces plateaux et du corps 9 avec une excentration plus ou moins grande par rapport à l'arbre.
L'étanchéité sur les côtés externes des pla- teaux 10 est obtenue au moyen de rondelles 13 et 14, ces dernières 'étant solidaires de douilles 15 ajustées à frottement doux sur l'arbre 2, et les premières etant serrées contre les plateaux 10 par des joues 16 que tra- versent également les vis d'assemblage 11.
Ces jouas sont munies de manchons ou moyeux 17 qui tourillonnent dans les branches d'un support en forme d'U, composé des branches 18, d'une entretoise 19 et d'une tige 20, cette dernière étant montée dans les montants du bâti fixe 1, et servant d'axe d'oscillation pour le dit support.,
Pendant la rotation de la pompe, les faces des rondelles 14 glissent au contact des plateaux 10
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et des joues-16 en même temps que les manchons 15 restent en contact avec l'arbre 2, de sorte qu'aucune fuite n'est possible.
Au lieu des rondelles et plateaux décrits plus haut servant de joints étanchés d'autres sortes de joints peuvent être emplois..
Autourde l'ensemeble constitué par le cadre 9, les plateaux 10, les rondelles 13 et les joues 16 est fi- xée une bague 21 qui porte une couronne dentée 22 servant à produire la rotation du corps de pompe et de son conte- nu sur les branches 18, par engrènement avec un pignon de commande (non représenté) qui peut être monté sur l'entretoise 19 ou sur un axe différent.
L'âme des moyeux 17 est d'un diamètre plus grand que le diamètre extérieur des douilles 16 afin de permettre l'excentration variable du corps de pompe par rapport à l'arbre 2.
Cette excentration est obtenue au moyen d'un poussoir 52 qui coulisse dans un--guide 24 solidaire du bâti fixe 1 et qui est muni d'un galet 25 contre, le quel roule la périphérie de la bague 21. La position de ce poussoir est déterminée par une vis 26 à tête moletée qu'une vis de blocage 27 permet d'immobiliser après ré- glage et le contact de la bague 21 contre le galet 25 est maintenu par Inaction d'un ressort 28 comprimé entre le bâti 1 et une entretoise 29 qui est rixée par un axe 30 entre deux bras 31 solidaires des brancnes 18.
On voit que l'ensemble des pièces 18, 19, 20, 31, 29 et 30, forme une sorte de cadre rigide dans lequel tourillonne le corps de pompe et qui oscille autour de l'axe de la tige 20. Sous l'action du ressort 28, ce cadre
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est repoussé vers le galet 25 de sorte que pendant la rotation du corps de pompe et de la bague 21, celle-ci se- ra maintenue au contact de ce galet.
Lorsque le corps de pompe tourne excentri que- ment autour de l'arbre 2, les cadres ou pistons 7 et 8 se meuvent alternativement en aspirant et refoulant le liquide comne dans les pompes similaires connus, la. distribution s'effectuant grâce à des lumières ménagées dans les cadres; l'aspiration à travers les canaux 6,4 par exemple, et ,le refoulement à travers les canaux opposés 3,5 ont alors lieu d'une faço. continue.
Si la périphérie de la bague 31 était exactement circulaire, le centre du corps de pompe resterait immo- bile pendant la rotation et l'excentration resterait in- variable. Dans ces conditions, le débit de la pompe ne serait pas absolument constant pendant chaque révoluti on.
La fig. 4 indique en a b c d e le débit résultant dans ces conditions du déplacement alternatif des pistons ou cadres 7 et 8 par rapport à l'arbre, pour cnacun des pistons ce débit est représenté à chaque instant par l'ordonnée d'une sinusoïde 1 ou II; pendant chaque période cprrespondant à une révolution complète,le débit total est repréqenté par la courbe ondulée III obtenue par l'addition des ordonnées des courbes 1 et II ; ily a pendant cette période quatre maxima et quatre minima.
Afin d'annuler ces variations périodiques, on ménagé sur la périphérie de la bague 21 quatre bos- sages 32 de la hauteur et de forme telles qu'en rou- lant contre le galet 25 ,la came ainsi formée ohlige le
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centre du corps de pompe de s'élogner et de se rapprocher
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alternatibemenc du centre de l'arbre 2,et que cette variation d'excentrait on corrige exactement la variation de abit. Le débit de chacun des pitsons est alorsncons- tant pendant toute la course et est représenté par une droite I' ou II' (fig. 5), de sorte que le débi total III' est constant.
Toutefois,, il existe dans ce débit, à chacun des points morts a b c d e , une solution de continuité ex- trêmement brève, qu'il est imppssible d'éviter et pendant laquelle le débit tomberait théoriquement µla moitié de sa valeur. En réalité, si la longueur dula capacité de la conduite de refoulement est suffisamment grande., ces variations très brèves sont absorbées dans la masse de liquide en monvement et le débit à la sortie de la conduite est pratiquement continu et constant.
Dans la cas d'une conduite très courte cependant, on pourra atténuer et même supprimer complètement toute variation périodique du débit à la sortie en munissant la canali- sation de refoulement d'un organe élastique, tel par exemple qu'une membrane élastique 33 (fi g. 6), en acier ou autre, qu'on placera de préférence., au voisinage de la pompe ou sur celle-ci; cette membrane peut être main- tene par exemple sur l'extrémité de refoulement de l'ar- bre creux 2 au moyen d'un siège 34 qui se visse dans cet-
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Lu r. um! t,n uL d'un <;>ipoa6 3b qui uu vlôao ftur J.cj tttt. siège.
Il est alors possible d'obtenir un débit 'absolument exempt de pulsations comme il est nécessaire
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dans certaines applications par exemple dans le filage de la viscose, etc...
Le débit régu.lier ainsi obtenu est néanmoins réglage suivant les besoins, avec la -)plus grande facili- té, puisqu'il suffit de tourner le bouton moleté de la vis 26 pour changer la position du galet 25. Pour une certaine position de celui-ci le débit est nul, et ce dernier croft dans un sens ou dans l' autre suivant qu'on éloigne ou qu'on rapproche le galet de l'arbre 2 à par- tir de cette position.
Une autre importante propriété de la pompe ci- dessus décrite est qu'elle est auto-régulatrice.Ceci veut dire que la pression et le débit sont réglables automa- ti quement.
Somme décrit les variations du débit sont ob- tenues en réglant,l'excentration du corps relativement au centre de l'arbre qui fonctionne enconjonction avec un galet réglable.
En réglant ce galet, il est possible dbbtenir toutes les variations de débit entre un maximum et zéro.
Il résulte de ce qui précède que ce réglage automatique de pression et de débit est obtenu en donnant au ressort 8 une forme déterminée à l'avance sel on les conditions particulières requises.
En prévoyant sur la traverse 29 un réglage de tension du ressort, 28, et en faisant travailler la pompe de façon à ce que les réactions produites par le pompage forcent le corps, en l'espèce la bague 21, à s'écarter du galet eu à s'y appuyer, on obtiendra un réglage à toutes les pressions et la sinuosité de
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débit sera automatiquement corrigée sans intervention de la came, ni du système d'amortisseur régulateur représenté sur la fig. 6.
Le réglage pourra être obtenu également en interposant un ressort entre le poussoir 23 et la vis de régla- ge 26.
On voit les deux moyens de réglage dans la fig. 1.
1) Modification consistant à mettre une vis de réglage de tensiondu ressort 28 dans la traverse
29.
2) Interposition d'un ressort entre la vis 26 et le poussoir 23.
L'on peut comprendre de ce qui précède que nor- malement l'arbre 2 est fixe, mais que dans le cas où la pompe ou le moteur doivent tourner en sens inverse, l'arbre 2 peut être adapté de façon à pivoter de façon constante ou intermittente, de telle sorte que la même ouverture servira toujours a la sortie du liquide.
La forme d'exécution montrée aux fige 7 et 8 est plus particulièrement destinée au refoulement du liquide dans une presse hydroaulique; elle ne comporte pas de dispositir propre à corriger les variations pé- riodiques du débit et elle diffère de la précédente en ce que les déplacements du cadre 18, 19, 31 portant le corps de pompe par rapport au bâti 1 portant l'arbre 2 sont obtenus au moyen d'une vis 36 avec volant de ma- noeuvre 37, passant à travers unécrou 29 monté sur le cadre oscillant, L'axe 20 est prolongé en dehors du bâti et constitue l'arbre de commandes il porte le
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pignon 40 qui engrène avec la couronne dentée 22 pour faire tourner le corps de pompe.
Bien entendu, des formes d'exécution ne sont données qu'à titre d'exemple et l'on pourra utiliser tous moyens mécaniques apprppribée pour faire varier à volonté l'excentration de la pompe par rapport à l'arbre, par exemple, au lieu d'une vis (fig. 7 et 8) on pourra se servir de leviers, de coulisses, etc...
En dehors des applications usuelles de pompage, on pourra utiliser avantageusement le présent appareil pour la transmission de force à vitesses variables, etc...
@ Par exemple, il pourra être utilisé comme gé- nérateur de pression réglable, ou moteur à vitesse va- riable, car en variant la course des pistons, la vitesse de l'appareil, soit comme moteur, soit comme générateur, peut être variée.
Il pourra aussi être employé lorsque le sens de rotation étant suspeptible de changer, le refoulement devra avoir lieu par la même ouverture.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig.
1 à 3, la came constituée par la bague 21 avec ses bos- sages 32 sert à corriger les variations périodiques de débit. Cependant, on peut observer que ces variations ne sont complètement annulées que pour une position déterminée du galet d'appui 25, c'est-à-dire pour un débit déterminé qui est généralement le débit maximum .
S'il était indispensable de supprimer tigoureusement les variations périodiques de débit quel que soit le réglage,de celui-ci, on pourrait facilement obtenir ce résultat en ménageant sur la bague 21 des bossages
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dont les gén,atrices , au lieu d'être'parallèles à l'axe de rotation comme il est représenté,seraient légèrement obliques, et en montant soit le corps de pompe, soit le galet 25, de façon qu'on puisse déplacer axialement l'un par rapport à l'autre pour faire rouler contre le galet des parties plus ou moins excentrées des bossages. Bien entendu, les déplacements axiaux du corps ou du galet devraient être proportionnels aux déplacements du galet, vers lf arbre 2 ou en sens inverse à partir de la position moyenne , pour que la correction soit toujours parfaibe.
Cette proportionnalité pourrait être assurée soir automatiquement par une liaison mécanique appropriée entre les moyens de réglage, soit par des réglages indépendants effectués à la main avec l'aide de graduations appropriées.
REVENDIC ATIONS
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