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" perfectionnements apportés aux pompes à piston, notamment aux pompes à injection de combustible pour moteurs à combus- tibia interne ".
L'invention est relative aux pompes à piston pour fluides liquides ou gazeux, et elle concerne plus spéciale- ment (parce que c'est en leur cas que son application paraît - devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, par- mi ces pompes, les pompes à injection de combustible pour mo- . teurs à combustion interne .
Elle a pour but, surtout, de rendre telles, ces pom- pes, qu'elles répondent, mieux que jusqu'à présent, aux di- vers desiderata de la pratique, notamment que leurs organes essentiels soient moins sujets à usure.,et que leurs caracté- ristiques de fonctionnement puissent être plus aisément modi-
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fiées.
Elle consiste, principalement , à agencer de manière telle , les pompes du genre en quest ion , que leurs pistons , au lieu d'être directement en contt avec le fluide à refouler, puissent opérer le refoulement de ce dernier à l'aide d'un fluide intermédiaire, de préférence constitué par une matière convenablement lubrifiante.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après. notamment, en une deuxième disposition-- plus spécialement applica- ble aux pompes à injection pour moteurs à combustion interne -- consistant, pour permettre notamment de faire marcher lesdits moteurs a,u ralenti , à faire accéder le combustible à refouler (ou le susd.it fluide auxiliaire, lorsqu'un tel fluide est utili- sé), jusqu'à un pist'on soumis , dans un cylindre auxiliaire, à l'action de moyens antagonistes élastiques, la course de ce piston étant réglable de manière qu'on puisse ainsi agir sur la quantité de combustible refoulé par la pompe,
et en une troisième disposition-- plus spécialement re- lative encore à ces mêmes pompes-- consistant à avoir recours à deux organes distincts permettant d'agir indépendamment sur le début et sur latin de l'injection, ces deux organes étant de préférence constitués par le piston principal desdites pom- pes et par un piston auxiliaire refoulant le combustible et relié au premier par un liquide tel que de l'huile (suivant la, disposition principale ci-dessus spécifiée), lesquels deux pistons sont par exemple munis à cet effet d.e faces inclinées coagissant avec des orifices d'admission et de refoulement de ladite huile, de sorte que l'on puisse ainsi régler à volonté le début et la, fin de'la course dudit piston auxiliaire, c'est- à-dire le début et la fin de l'injection.
'' Elle vise plus particulièrement un certain mode d'ap-
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plicat'ion (celui pour. lequel on l'applique aux pompes à in- jection de combustible pour moteurs à combustion interne), ainèi . que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle viseplus particulièrement encore, et ce à titre de pro- r duits industriels nouveaux, lespompes du. genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, fixes ou mobiles, comprenant de semblables pompes.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi qme des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les fig, 1 et 2 , de ces dessins , montrent, en coupe schématique partielle, respectivement dans d.eux positions dif- férentes de fonctionnement, un élément d.e pompe à piston, par exemple pour l'injection du combustible dans les moteurs à com- bustion interne, cette pompe étant établie conformément à l'in- vention .
Les fig. 3 à 10 montr nt , chacune en coupe schémati- que partielle, un élément du même genre établi conformément à divers ;.odes de réalisation de l'invention,
La fig. 11 montre, en vue schématique, une pompe po- lycylindrique munie de dispositifs pour assurer la. marche au ralenti, l'ensemble étant établi conformément à l'invention.
La fig. 12 montre, en vue schématique, les pistons à faire comprendre à deux cyl;indres différents de la pompe re- présentée sur la fig, 11, ces pistons étant établis conformé- ment à l'invention.
Les fig. 13 et 14 montrent , en coupe schématique, un élément de pompe du même genre établi conformément à deux au- tres modes deréalisation de l'invention. selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des mod.es de réalisa- (ion de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait
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lieu d'accorder la préférence, se proposant , par exemple , d'é- tablir une pompe' à injection de combustible pour moteur à com- bustion interne (étant entendu que l'invention s'étend.rait à tous genres de pompes destinées à refouler des fluides liquides ou gazeux, notamment de fluides susceptibles d'attaquer les pistons desdites pompes , ou d'en provoquer, de toutes façons , une usure rapide), on s'y prend comme suit, ou de façon analo- gue .
On agence de manière telle, ladite pompe, que son piston, ou chacun de ses pistons , si elle en comporte plu- sieurs, au lieu d'être en contact directavec le combustible à refouler, puisse opérer le refoulement de ce dernier à l'ai- de d.'un fluide intermédiaire sur lequel agit directement ledit piston.
Une telle disposition conduit à des avantages techni- ques nombreux qui apparaîtront ci-après. On peut faire apparaî- tre ds mairtenant que l'un des avantages essentiels consiste dans le fait que, si l'on constitue le fluide intermédiaire par un lubrifiant tel que de l'huile , comme il paraît judicieux de le faire, on augmente considérablement la longévité du pis- ton principal de la pompe, piston qui, lorsqu'on lui fait re- fouler directement le combustible , est assez rapidement hors d'usage, du fait de l'action de corrosion exercée par ce com- bustible , aux pressions élevées de refoulement , de par sa, na- ture même aussi bien que de par les impuretés qu'il contient.
Pour réaliser une telle disposition, on peut procéder de multiples manières, par exemple, ou bien en faisant agir le fluide intermédiaire refoulé par le piston a de la pompe, sur un relais mécanique , lequel peut être constitué, par exemple, soit par un organe déforma- ble tel qu'une membrane en contact respectivement sur ses deux faces opposées avec le fluide intermédiaire et avec le combus- tible, soit, comme représenté notamment sur les fig. 1 et 2, déplaçable par organe rigide/par exemple d'un mouvement de coulisse-
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ment ,cet organe étant constitué alors par un piston intermédare c propre à se déplacer dans un cylindre d disposé entre le cy- lindre proprement dit de la pompe et l'orifice de refoulement f1 du combustible vers le moteur, ou bien , comme représenté sur la fig.
9 , en mettant, le fluide intermédiaire refoulé par le piston a de la pompe, en contact direct avec le combustible à refouler, ce pour quoi on
X le constitue par un liquideÛnon nuisible avec ce dernier, par exemple par du mercure , un tel ensemble offrant toute garentie d'étanchéité, même âpres corrosion des parois du cylind.re par le combustiblec, ou bien en ayant recours à tout autre système de relais conduisant au but recherché.
A supposer, comme on le fera dans ce qui suit, que l'on ait recours à un piston intermédiaire, le fluide inter- médiaire étant supposé être de l'huile, on peut réaliser un élément de pompe conforme à l'invention en s'y prenant de l'u- ne des manières qui vont être indiquées.
Pour ce qui est , tout d'abord, du piston a et de son ,. Cylindre e, on peut les établir d'une manière appropriée usuel- le , des moyens étant prévus pour permettre de faire varier le temps de refoulement , ce pour quoi, par-exemple, le piston a peut être muni sur sa face active d'au moins une face.
inclinée al propre à coagir avec au moins un orifice d'admission d'hui- le a2 à la sortie d'une canalisation a3 alimentée par un ré- 'servoir d'huile , ledit piston étant en outre mobile autour de de son axe, de façon qu'il puisse occuper des positions angu- laires variables et que, suivqnt la position angulaire choisie, il puisse venir fermer plus ou moins tôt ledit orifice d'ad- mission, la fin du refoulement de l'huile étant obtenue, par exemple, en ménageant dans ledit piston une gorge droite ou oblique a communiquant constamment avec la masse d'huile re- foulée, de sorte que le refoulement cesse dès que ladite gor- ge vient démasquer l'orifice a2.
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POL.r ce qui est du relais, on peut disposer son cy- lindre d., soit immédiatement à la sortie du cylindre e, par exemple en prolongement de celui-ci, soit sur une tuyauterie le reliant à ce dernier (ledit relais pouvant au4si faire corps avec le dispositif d'injection) , la liaison entre les cylindres det c étant ,telle , de toute façon, ou bien que la communication entre les deux cylindres soit entièrement libre, de sorte que l'huile refoulée vers le cylin- dre d puisse revenir ensuite directement ,dans le cylindre e , ou bien , que le cylindre e demeure muni, comme d'ordinai- re , de son clapet de refoulement, auquel cas le retour de l'hui, le pourra se faire par un clapet supplémentaire de décharge commandé de façon appropriée.
Les diamètres des cylindres d et e peuvent être, ou bien semblables , ou bien d.ifférents, cette dernière disposi- tion pouvants'avérer avantageuse dans certains cas, notamment, dans le cas où l'on veut pouvoir modifier la pression d'injection, ou le débit , d'une pompe existante , en lui adjoi- gnant un relais tel que décrit ci-dessus , et dans le cas où l'on désire obtenir une bonne lubrifica- tion u piston c, en calculent ses sections actives, respecti- vementdu côté de l'huile et du côté du combustible, de façon telle que la pression -, 'huile soit prédominante, de sorte qu'il y ait constatent transfert d'une faible proportion d'huile le long des parois du piston c et de son cylindre, ce qui augure un graissage parfait.
L'admission du combustible, dams le cylindre pour- ra se faire par tous moyens appropriés, par exemple à l'aide d'un conduit f débouchant dans une lumière f , d.ont l'ouver- ture et la fermeture sont commandées par les;déplacements du
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aiston c, ou encore à l'aide d. 'oreenes dis tri buteurs qui peu- vent distribuer le combustible- indépendamment de sa mise en pression.
A supposer donc que le piston a soit établi de la
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manière susindiquée (ou de toute autre manière actuellement en application sur les pistons des pompes 'refoulant directement le combustible )/, l'ensemble obtenu fonctionnera de façon telle que , dès que ledit piston a vient recouvrir son orifice d'admis sion, l'huile contenue à ce moment entre les deux pistons a et c est mise sous pression, de sorte que ces derniers se trouvent solidarisés l'un ] l'autre. Le pis ton c se déplace alors, et, aussitôt que la lumière f est recouverte (fig. 2) , le réfou- lement du combustible commence, vers une canalisation commandée par un clapet g.
Ce refoulement cesse dès que l'huile est mi se à l'é- chappement par l'intermédiaire de la gorge a .
Le piston intermédiaire c revient ensuite jusqu'à sa position de départ, délimitée par exemple par une butée i éven- tuellement réglable, sous l'effet de moyens élastiques tels qu'un ressort h.
Il semble judicieux, dans certains cas, de prévoir un dispositif de "seuil de débit" -Gel,que l'ensemble des deux pistons a et,±, après que ceux-ci ont, été solidarisés l'un à l'autre, puisse subir un certain déplacement avant que commen- ce le refoulement réel du combustible , leditdispositif pouvant être réalisé, par exemple , ou bien, comme représenté sur la fig. 5, en prévoyant, entre la face active du piston c, dans sa position basse pour laquelle il repose sur la bulee i, et la lèvre supérieure d.e la lumière f , une certaine distance z, de sorte que l'injec- tion ne commence que lorsque ledit piston a parcouru cette dis- tance , ou bien, comme représenté sur la fig.
6, en établissant ce mêm.e piston en deux parties séparées au repos par l'intervalle z, un ressort j, plus faible que le ressort h, étant interposé entre lesdits pistons.
Tous autres moyens pourraient d'ailleurs être prévus pour permettre de rendre le relais inerte à c rtainss phases
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de l'injection, notamment en vue de la marche au ralenti.
On pourrait, par exemple, pour réaliser lesdits mo- yens, avoir recours à un relais auxiliaire ou de ralenti cons- titué par un piston k soumis, à l'intérieur d'un cylindre ± ,
2 l'action d'un ressort k plus faible que le ressort h, et de
3 course limitée par une butée réglable k , ledit relais pouvant être branché, soit sur l'huile (fig. 7), auquel cas cette dernière, avant de solliciter le piston c, est d'abord amenée à repousser le piston k contre son ressort, jusqu'à l'amener en contact avec sa butée, soit sur le combustible remplissant la chambre de refou- lement (fig. 8).
Eventuellement (fig. 3), des moyens pour limiter au- tomatiquement le débit de combustible:, en agissant sur la fin du refoulement, pourraient être prévus, moyens qui seraient réa- lisés, par exemple, en pratiquant, dans le piston c, un canal
10 de décharge c propre à permettre de relier la chambre de re- foulement au conduit d'amenée f, lorsque l'une des extrémités dudit canal vient en regard de la lumière f , ou encore d'une autre lumière également reliée au conduit ± par un canal éven- tuellement obturable à volonté, de sorte qu'on puisse, lorsque désiré, mettre hors d'action lesdita moyens.
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Le canal de décharge a , au lieu de provoquer la dé- charge du combustible, pourrait aussi agir sur l'huile en abou-
11 tissant à un canal de retour d'huile ± (fig. 4).
On peut, en outre, comme représenté sur les fig. 1 et
2, prévoir d'autres moyena pour permettre d'éviter la présence de bulles d'air dans l'huile, moyens que l'on réalise par exem- ple en ayant recours à des rainures 11et 12 ménagées respecti- vement dans le piston ± et le cylindre d, rainures telles, qu'elles soient en communication l'une avec. l'autre pour la po- sition baaae du piston c, et que l'une d'elles vienne en commu- nication, pour la position haute du. même piston, avea un canal
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d,tévacuationM1 oLo -OiM cL /u..
Dans ce qui précède, on a supposé que le réglage du temps d'injection et, par suite, de la quantité de combustible injecté, s'effectuait par l'intermédiaire du piston principal a, à aet effet agencé d'une manière usuelle.
Mais il va de soi qu'on peut aussi, ou bien effectuer ce réglage uniquement à l'aide du pis ton intermédiaire c, que l'on munirait, d'une part, de moyens pour permettre de lui communiquer un mouvement de rotation, et, d'autre part, d'au moins une face inclinée appropriée coagissant par exemple avec la lumière f , ou bien effectuer ce réglage à l'aide des deux pistons a et c, l'un d'eux permettant de régler le début de l'injection et l'autre la fin de l'injection..
Cette dernière disposition, particulièrement intéres- sante parce qu'elle permet d'agir indépendamment sur le début ¯ et à la fin de l'injection, favorisant ainsi l'obten@tiion des aonditions optima pour le démarrage (avance faible et débit im- portant), sera avantageusement réalisée en munissant, les faces respectives des pistons a et ± en contact avec l'huile, de fa-
2 ces inclinées coagissant respectivement avec les orifices a et
4 3 5 a de conduits d'amenée et de décharge d'huile a et a , ces conduits, étant alimentés par un réservoir b.
A cet effet, par exemple (fig. 14), on monte les deux pistonsa et .±. dans un même corps de pompe dans lequel on ménage deux évidements n laissant à décou- vert lesdits pistons, de manière à pouvoir communiquer à ces derniers un mouvement de rotation, à l'aide par exemple de créa maillères n1 engrenant avec des dentures portées par les pis- tons, et, avantageusement, on utilise les déplacements du pis- ton a pour assurer la distribution du combustible à la chambre de refoulement, de façon telle que cette distribution soit ter- minée avant qu'aucune pression notable soit communiquée aù com-
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butible, ce pour quoi, par exemple, on fait arriver celui-ci par un conduit f,
sur le parcours duquel sont ménagées deux lu- mières p susceptibles d'être reliées l'une à l'autre par un canal . ménagé dans le piston a, la coincidence entre les ex- trémités dudit canal et lesdites lumières s'effectuant pour une position du piston pour laquelle celui-ci n'a pas encore recou-
2 vert l'orifice a , et étant supprimée lorsque ledit piston vient obstruer cet orifice.
Cette dernière disposition présente cet avantage que, du fait que la mise en pression du combustible n'est pas simul- tanée avec l'obstruction dès-lumières p, on évite l'usure aux environs de celles-ci.
Les faces inclinées des pistons peuvent comporter des plats q1, propres à permettre de réaliser une limitation de charge et d'avance indéraglable.
Enfin, des canaux q2, aboutissant à des rainures , peuvent être ménagés dans les pistons a et c, pour amener l'hui- le sous pression aux parois de la pompe, et-.-assurer ainsi une bonne lubrification, en même temps que pour permettre de créer au passage du combustible un obstacle quasi infranchissable.
L'invention comprend encore un certain nombre de dis- positions selon lesquelles on fait comprendre, à une pompe pour moteurs polycylindriques établie de l'une des manières décrites ci-dessus, des moyens propres à permettre de mettre hors d'ac- tion à volonté un certain nombre de cylindres pour obtenir la marche au ralenti du moteur, ces moyens étant agencés de façon telle qu'ils permettent de modifier le volume de la masse d'hui- le séparant, à l'intérieur du corps de pompe, les pistons a et c, pendant l'injection, lorsque ladite masse est sous pression, et, par suite, de modifier la course du piston c.
Pour réaliser lesdits moyens, suivant une première disposition, on fait accéder la masse d'huile à un petit orifi- ce, réglable au non, et tel que, lors d'une marche rapide à pleine charge, la fuite par
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cet orifice soit négligeable par rapport au volume injecté et au temps d'injection, et,, lors de la marche au ralenti, au contraire, l'influ ence de la fuite ne permette pas au piston c du relais d'attein- dre sa position d'injection.
.Au ralenti, les relais non munis de fuite fonctionne- raient donc seuls. Bien entendu, pour compenser l'effet de la fuite en charge, on pourrait prévoir, sur les pistons a ou a, des smrfaces de forme appropriée..
Suivant une autre disposition, on peut faire compor- ter à certains des cylindres de la pompe (groupe II fig. 11), des dispositifs de seuil de débit, du genre de ceux décrits plus haut, et donner alors, à la surface active des pistons a
2 .desdits, cylindres, coagissant avec l'orifice a, une forme telle que l'arête d'admission comprenne un ressaut s (fig. 13), d'im- portance correspondant à la course inactive z du seuil de débit.
Dans ces conditions, si le piston a travaille, en ré- gime normal, sur la portion de son arête rl située au delà du ressaut , le cylindre correspondant fonctionne avec le même dé.bit que les cylindres non munis de dispositifs de seuil de débit, puisque la course inactive est compensée par le fait
2 que la fermeture de l'orifice a s'effectue plus tôt., Par con- tre, si ledit piston travaille sur la portion r située en deçà du ressaut , le cylindre correspondant demeure inactif.
On peut ainsi obtenir automatiquement la mise hors d*action d'un nombre déterminé de cylindres.
Suivant encore une autre disposition, on pourrait uti- liser des relais de ralenti, qui seraient branchés sur un cer- tain nombre de cylindres, /
Ces cylindres/pourraient alors être mis automatique- ment hors d'action lors du ralenti, tandis qu'au contraire, à pleine charge, les relais de ralenti pourraient être pratique- ment sans effet, étant donné que le faible volume qu'ils absor- beraient serait négligeable vis-à-vis du volume injecté. Au
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surplus, il est également possible de donner à ces relais de ralenti une inertie suffisante pour qu'ils ne puissent fonc- tionner en régime normal.
Comme déjà dit plus haut, de tels relais de ralenti pourraient s'utiliser, dans le cadre de l'invention, même sur des' pompes usuelles, en étant branchés sur le refoulement du combustible.
Ils pourraient également être combinés à des pistons
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a tels que décrits sur 1é4 ìg, 11.L1,.
Enfin, qu'il sagisse de dispositifs de seuil de dé- bit, ou de relais de ralenti, on peut en prévoir plusieurs éta- ges successifs réglés de façon telle qu'ils permettent la mise hors d'action successive des cylindres correspondants.
On a également supposé, dans ce qui précède, que la out au@@@e mise sous pression et le refoulement du pétrole se faisaient en synchronisme avec la mise sous pression du fluide intermédiai- re.
Mais le relais pourrait agir de toute autre manière, en vue par exemple de modifier de toute façon appropriée les caractéristiques initiales d'une pompe existante.
A titre d'exemple, et comme représenté sur la fig. 13, le relais pourrait être agencé de manière à permettre de trans- former une pompe à injection forcée en une pompe à pression constante.
A cet effet, le cylindre du relais pourrait être éta- bli en deux corps d1 d2 coagissant avec un piston-relais établi
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en deux éléments e1 ç , l'une des faces de 1 element ± étant soumis à l'action d'une pression sensiblement constante exercée par exemple par un ressort t, tandis que l'autre sert a aspirer et à refouler le combustible, en cmagissant avec des organes d'admission et de refoulement u et u .
L'ensemble serait alora calé de façon telle, par rap- port au cylindre correspondant du moteur, que la phase de décom- pression du ressort -.1 coïncide avec la phase d'injection, cette
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dernière s'effectuant sous pression à peu près constante.
En suite de'quoi, quel que soit le mode de réalisa- tion adopté, on peut obtenir des pompes dont le fonctionnement , ressort déjà. suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet, ces pompes présentant, par rap- port à celles du genre en question déjà existantes, entre au- tres. avantages, les suivants.
Diminution sensible de l'usure desdites pompes, même avec un combustible insuffisamment filtré, avec, d'ailleurs, la possibilité de remplacer aisément le dispositif de relais après usure ou avarie, ce dispositif ne comprenant que des pièces sim- ples, robustes, et de prix peu élevé.
Possibilité, avec un seul et même type de pompe, d'a- limenter des mcteurs de puissance différente.
Possibilité de faire travailler lesdites pompes à une pression autre que la pression d'injection.
Possibilité d'adapter le dispositif de relais à tous les types de pompes,,sans en changer le mécanisme, soit en leur conservant leurs caractéristiques, soit en les changeant en tout ou en partie.
Possibilité de remettre en service des pompes usées.
Possibilité d'élargir les tolérances d'usinage des pom - pes neuves.
Possibilité d'adjonction d'un système de limitation de charge automatique aux pompes qui n'en étaient pas munies.
Possibilité de mise au ralenti de moteurs polycylindri- ques, par élimination automatique-- successivement ou par grou- pes -- d'un certain nombre de cylindres.
Possibilité, sans risque de grippage, d'employer un combustible non lubrifiant, tel que alcool, essence, etc..
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les va-
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riantes.