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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements relatifs aux pompes rotatives"
L'invention est relative aux pompesde la oatégorie dans les quelles le fluide sur lequel on doit agir est admis dans une conduite s'étendant entre un orifioe d'admission et un orifioe d'éohappement et y est déplaoé en volumes qui sont libérés d'une pour l'échappement façon relativement soudaine @ @, par des organes se déplaçant les uns par rapport aux autres et possédant des par- ties coopérantes, par exemple des contacts ou des régions d'ob- turation se formant par intermittence, qui déterminent les di- verses phases du cycle.
Elle concerne dono des pompes d'une catégorie comprenant celles décrites dans les brevets anglais 154261 et 217615 et a pour objet des perfectionnements assurant un fonotionnement plus satisfaisant et à meilleur rendement, par exemple un fmotionnement plusdoux et plus tranquille des pompes de cette catégorie.
On a constaté qu'au cours du fonctionnement des pompes de la olasse susdite il se produit un oognement, plus spécialement quand la pome est actionnée à de grandes vitesses et à de gran- des vitesses de refoulement; la recherche à cet égard a montré
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que le oognement est dû à des différences entre la pression du fluide à l'extrémité d'échappement de la conduite et la pres- sion des volumes déplacés aux instants où ils sont libérés pour l'éohappement, cette dernière pression étant moindre que la première, et il en résulte un effet de contre-courant plus ou moins violent.
par exemple, dans la construction dè pompes brevetée susmentionnée , la perturbation est due à ce que la ohanbre en forme de croissant ou analogue (il peut y en avoir plus qu'une) enfermée entre les oontaots mobiles de l'élément déplaoeur de fluide,,appelé ci-après ,, déplaoeur,et l'enveloppe n'est pas oomplètement remplie de liquide au point du oyole où elle est ouverte vers le côté refoulement de la pompe et par un afflux de liquide vers l'intérieur dans le liquide raréfié de ladite chambre à partir du côté de refou lement dans une direction inverse de oelle du mouvement para- oyolique du déplaoeur; ce mouvement étant "paraoyolique', comme oela se trouve défini dans les deux brevets antérieurs sus- dits.
Suivant l'invention, du fluide est introduit dansun volu- me de fluide sur lequel on a agit avant la libération de ce dernier pour l'échappement. Ainsi, dans une pompe de la oaté- gorie envisagée, il est prévu un moyen pour introduire du flui- de dans un volume de fluide entraîné dans la conduite opéra- toire (ou en cours d'entraînement, par exemple avant qu'il soit complètement isolé de l'aspiration) en un point du oyole suffisamment en avance sur l'instant auquel le volume entraîné est libéré à la pression d'échappement pour assurer qu'à cet instant le dit volume sera complètement rempli de fluide .
Avantageusement, ce moyen oomprend une chambre de oapaoité va- riable en antagonisme aveo une résistance élastique et aménagée de façon à pouvoir être mise en communication avec - ou isolée par rapport à - un volume de fluide, sur lequel on agit de manière à reoevoir du fluide de la conduite opératoire à la
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pression de l'échappement de la pompe et à réintroduire ce fluide audit point du cycle -
D'autres particularités de l'invention et son mode d'ap- plioation préféré aux pompes fonotionnant conformément aux brevets antérieurs susmentionnés seront exposés dans la des- oription et les revendioations qui suivent.
En se référant aux dessins ci-annexés, on voit que :
Les fig. 1 et 2 sont des coupes schématiques d'une construction de pompes connue , l'élément déplaoeur occupant respectivement ses positions de pointa mort supérieure et de point mort inférieure.
La fig. 3 est une vue de oôté en élévation d'un couver- ole pour une pompe du type représenté aux fig. 1 et 2, sur le quel sont superposés , en relation correcte, un déplaoeur et l'intérieur d'enveloppe avec lequel il ooopère.
La fig. 4 est une vue extérieure en élévation du oouver- ole représenté à la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne. X-X de la fig.
4.
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne Y-Y de la fig.
4.
Dans la construction de pompe représentée aux fig. 1 et 2 des dessins, le déplaceur a exécute un. mouvement paraoyoli- que, comme indiqué par les flèches x,x et par la oiroonfé- renoe y qui est décrite par un point.! situé au centre du déplaoeur , à l'intérieur en forme de C d'un stator ou envelop- pe b ;le fluide étant entraîné dans la ohanbre extérieure .0 en forme de oroissant ( voir fig. 1 ) et , lorsque'le dépla- oeur se meut suivant un cycle en passant par la position re- présentée à la fig. 2, étant déplacé à partir de l'orifice d'admission de la pompe en i jusqu'à torifice d"éohappement ou de refoulement 1 .
Une opération similaire a lieu dans la chaire intérieure en oroissant c1 (voir figurg 2) et une
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étanchéité effioaoe entre le déplaoeur et le stator est assurée par la coopération des pièces de oontaot élastiques e1' e2' e3' e4' e5' e6 aveo des surfaces oomplémentaires arquées f1' f2' f3'f4' f5'f6; le tout de la manière déjà bien oonnue.
En examinant l'action du dispositif ci-dessus sur l'eau ou un autre fluide dans le croissant extérieur c, on constatera. qu'à la figure 1 le joint entre .Si et est pres de se rompre et que le fluide dans le oroissant considéré est pres d'être ainsi libéré vers le oôté d'échappement, tandis qu'àn joint vient de se former entre e2 et f2 derrière le volume de liquide dans le dit croissant.
En se référant à la figure 3, si on introduit un mode d'application commode de l'invention à une construction de pompe de ce type, on verra que le déplaoeur a , quand il se trouve dans la position indiquée en trait plein , quelques degrés avant le point mort supérieur et avant que les contacts e1' f1 se séparent , aura justement découvert le oôté le plus extérieur en sens radiale d'une lumière p formée, dans le couver- cle latéral g de la pompe;
et, quand il est dans la position a1 indiquée en trait mixte , à un stade antérieur du cycle, il reoouvre complètement ladite lumière, et à un stade encore moins avancé, juste avant que le contact soit établi entre les dits contacts, il vient de fermer ou de recouvrir la dite lu- mière du même côté de oelle-oi. Le b ord extérieur de la lunière a une forme complémentaire de oelle du bord extérieur du dépla- oeur,de manière à assurer un déoouvrement net ou ouverture nette de la lumière.
Il est évident aussi qu'en ce qui concerne le oroissant extérieur g , la lumière sera ainsi ouverte de quelques degrés avant la position de point mort supérieure cependant que le déplaoeur accomplit la plus grande partie du oyole qui le ramène dans la position occupée duste avant que le contact en e1' f1 soit établi .
Le couvercle latéral, comme reptésenté aux figures 4, 5 et
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6, porte extérieurement, à l'opposé de la lumière p, un logement h coulé d'une pièce aveo lui dont une partie présente un oanal cylindrique j dans lequel s'ouvre la lumière p . Dans le oanal j,un piston cylindrique oreux k , appelé le piston compensa- teur, peut coulisser librement et est soumis à l'action élas- tique d'un ressort de compression hélicoïdal 1 de force con- venable, dont l'extrémité extérieure est retenue convenable- ment par le couvercle h, convenablement appliqué sur le lo- gement . Un élargissement annulaire j1 de l'intérieur du logenent à l'ext@ éneté intérieure du oanal j facilite la fa- brioation du oanal j, plus particulièrement à la maohine.
Le oôté extérieur du piston est en communication avec l'aspira- tion de la pompe par l'intermédiaire des passages m, m1' m2' m3 et de l'ouverture m4 qui font partie d'un dispositif oon- venable de soupape de dérivation, de préférence construit et fonctionnant de façon telle que , lorsque une pression de fluide déterminée au préalable est atteinte, le fluide s'éohap- pe au+delà de faces de soupape coopérantes et agisse sur une aire aoorue de la soupape proprement dite.
De préférence, cette soupape oomprend des moyens pour assurer une fuite de liquide empêohant l'ouverture prématurée de la soupape proprement dite à de basses pressions et peut présenter à cette fin une région d'assise ou siège ayant une plus petite aire que oelle de la soupape proprement dite et reliée à un espace annulaire restreint contenant cette dernière, ou peut posséder des moyens permettant l'éohappement partiel de fluide à travers la soupa- pe proprement dite, par exemple des trous dans cette dernière à l'opposé d'un espaoe annulaire dans le voisinage du siège de la soupape.
La forme de soupape représentée aux dessins comprend des surfaces coopérantes de la soupape proprement di- te et de son siège, ce dernier ayant un bord ou son équiva- lent embrassant la région extrême de la soupape et formant un étroit intervalle annulaire divergent ou en gradins vers un
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diamètre plus grand dans la diseotion de levage de la soupape proprement dite.
Cette dernière est de forme cylindrique, est soumise à l'action d'un ressort ou autre moyen de charge, et des moyens de passage mettant le dos de la soupape proprement dite en communication aveo une chambre qui entoure les parties de siège conpérantes la. soupape- et contient le dit espaoe annllaire, et comme représenté, onpeut aussi inoorporer un dash-post ou- un autre dispositif amortisseur agissant sur la soupape proprement dite.
Au cours du fonotionnement du compensateur décrit ci-dessus le piston occupera une position intermédiaire dms le oanal qui dépendra de la pression agissant sur lui.
Le fonctionnement de la panpe va être décrit ci-après en se référant à la lumière p et au dispositif compensateur ainsi qu'à leur action par rapport à la chambre extérieure c en forme de croissant :
Pendant que le déplaoeur a se meut dans la partie supé- rieure de son oyole et que les éléments e1' f1 ne sont pas en contact, le fluide qui se trouve dans ladite chambre c oommmique aveo l'orifice d'échappement, et, la lumière p étant déoouverte, une pression de fluide égale à la pression d'échappement agit sur l'extrémité du piston repoussant celui-ci en arrière en antagonisme avec le ressort 1 dans une mesure dépendant de la force de ce dernier et de la hauteur d'élévation de la pompe.
Quand le déplaoeur atteint la position d'obturation com- plète par rapport à la lumière p, comme représenté par les lignes en trait mixte à la figure 3 ,le fluide sous la dite pression agissant sur le piston dans l'espaoe j est isolé des deux croissants c et c1 et il reste ainsi jusqu'à ce que le déplaoeur ait atteint la position indiquée en trait plein, déoouvrant la lumière vers le oroissant extérieur c.
Une ré- duotion de pre ssion ou une raréfaction du fluide dans ledit croissant c, se produisantde la manière ordinaire avec une
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pompe de oe genre à partir de ladite position en trait plein du déplaoeur jusqu'à oe que oe dernier atteigne la position dans laquelle il est représenté à la fig. 1/est empêchée ou compensé par l'ouverture de la lumière p au moment oonvenable aveo admission à travers elle dans le croissant c de fluide sensiblement à la pression d'échappement à partir du piston k.
Par oe moyen, une différenoe de pression sur les côtés opposés des éléments d'obturation e1' f1 lorsque oeux-oi sont séparés est éliminée , et l'afflux de fluide en arrière à pattir de la région de l'orifice de refoulement ou d'éohap- pement A à oontre-oourant par rapport au mouvement du dépla- oeur ne se produit plus. Pendant la oontinuation du oyole, du fluide est de nouveau ohargé dans la chambre du piston compensateur oomme oi-dessus ; il est ensuite isolé à la pression d'éohappement et libéré de nouveau dans le croissant e, oes phases ayant lieu à ohaque oyole oomplet du déplaoeur.
La même série de phases se produit pendant ahaque cycle pour le croissant c1' le bord de la lumière p qui est le plus intérieur en sens radial oooupe une position oonvenable et est formé de manière à oorrespondre au bord intérieur du dépla- oeur pour la coopération de oes parties d'une manière appro- priée.
Il est évident que pour un fonctionnement correct d'un dispositif oompensateur tel que déorit ci-dessus,la forme et la disposition de la lumière sont d'une importanoe primordiale, et seront rapportées non seulement à la forme du déplaoeur mais aussi à l'aire du piston à la résistance du ressort 1 et auxdifférences de pression de travail entre les côtés de refoulement et d'aspiration de la panpe.
On a constaté par des expérienoes relatives à une pompe comme représenté, et soumise à une pression d'environ quinze livres anglaises par pouce oarré, dans laquelle la lumière p fut établie de manière à être ouverte vers le croissant extérieur c, le déplaceur a oooupant des positions variant du point mort supérieur ( oomme à la
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figure 1) à 35 avant le point mort supérieur, que ces quel-
15 ques @ à 20 donnaient des résultats satisfaisants.
Aux figures 3, 4 et 5, on a représenté une lumière établie de telle façon qu'elle s'ouvre nettement quelques degrés avant
22 1/2 en avance par rapport au point mort supérieur. En pratique, il est préférable d'ouvrir à la position 22 1/2 pour perme ttre la tolérance dans le moulage lorsque la lumiè- re ne doit pas être formée à la machine. Un déoouvrement pré- maturé de la lumière produit un déplacement exoessif du piston compensateur eu égard à ce que la lumière s'ouvre sensiblement avant que les éléments de oontaot e2'f2 fonctionner et à ce que le fluide à la pression du oompensateur est refoulé ou court-circuité en arrière vers l'aspiration .
De même, il est évident que dans ce cas on subit une réduction de la capacité de pompage, et de plus le mouvement important du piston, nécessairement accompagné d'un considérable oourant de fluide en arrière dans le compensateur, produit à oha- quecycle la pulsation de refoulement de la pompe.
Tandis qu'une pompe non pourvue d'un dispositif compensateur fonctionnant comme décrit ci-dessus, peut néoessiter des moyens pour l'élimination ou la réduotion de pulsations, comme,par exemple,des chambres à air ou'des vaisseaux reliés aux oôtés d'aspiration et de refoulement, ou, autrement, une " soupape d'équilibrage " comprenant un piston soumis à l'action d'un ressort et dont les oôtés opposés sont en rela- tion directe aveo les oôtés de refoulement et d'aspiration, est le dispositif compensateur quand il/appliqué (et soumis aux considérations qui précèdent) joue le même rôle, nonobstant que son piston, correspondant au pistcn de la"soupape d'équi- librage", est isolé de la pression du oôté du refoulement pendant environ 30 pendant que la lumière p est complètement couverte par le déplaoeur.
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Par un fonotionnement suivant l'invention, l'action d'une pompe peut être rendue considérablement plus douoe et, tandis qu'un considérable ooup de bélier ou oognement se produit dans une oonstruotion de pompe refoulant environ quinze gallons par minute, l'application d'un oompensateur, non seulement élimine ce défaut,mais rend la pompe capable d'être accélérée jusqu'à vingt gallons par minute sans que la perturbation réap- paraisse.
Il est évident que des modifioations et des additions peuvent être apportées dans la portée de l'invention telle que définie ici, la description détaillée étant donnée à ti- tre d'exemple seulement.
REVENDICATIONS. catégorie 1. La méthode pour obvier au oognement dans la @ de pompe considérée, par l'introduction de fluide dais un volume de fluide sur lequel on agit avant de libérerce dernier pour l'échappement.
2. Une pompe de la catégorie envisagée, comprenant des moyens pour introduire du fluide dans un volume de fluide en- tradmé ou en cours d'entraînement dans la conduite opératoire en un point du cycle suffisamment en avance sur l'instant ou ce volume est libéré à la pression de refoulement pour assurer qu'à ce moment ledit volume sera complètement remplie de flui- de .
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