<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION Perfectionnements aux ou relatifs aux pompes.
La présente invention a pour objet des perfectionnements au fonctionnement et à la construction des pompes à pistons animés de mouvements alternatifs.
Dans les pompes comportant des pistons animés de mouvements alternatifs, il a été fait usage jusqu'à présent d'une course du piston relativement importante, c'est-à-dire supérieure au diamètre du piston et en outre, le nombre de coups de piston par minute est relativement faible et bien inférieur à mille coups par minute.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Le rendement volumétrique théorique maximum de ces pompes est de cent pour cent. La quantité de liquide pompé par unité de temps est relativement faible par rapport aux dimensions de la pompe..
L'invention a pour objet une nouvelle méthode de pompage des liquides au moyen de pompes à pistons animés de mouvements alternatifs et consiste à utiliser un très grand nombre de coups de piston de faible amplitude, c'est-à-dire un nombre de coups bien supérieur à celui utilisé jusqu'à maintenant et une longueur de course bien inférieure à celle utilisée jusqu'à maintenant. Le nombre de coups utilisé est au moins égal à mille par minute mais, de préférence, bien supérieur à cette valeur, par exemple trois à quatre mille et la longueur de la course est inférieure à la moitié du diamètre du piston, mais constitue, de préférence, une fraction beaucoup plus petite de ce diamètre.
Les avantages et les caractéristiques de la nouvelle méthode de pompage sont les suivants:
L'utilisation d'un grand nombre de coups de piston de faible amplitude, comme défini ci-dessus, communique au liquide qui traverse la pompe une force vive qui produit un écoulement dont le volume est en excédent par rapport au déplacement volumétrique du piston, ou, en d'autres termes, le rendement volumétrique de la pompe se trouve accru, au-delà de cent pour cent-
Grâce à cette nouvelle méthode, les dimensions de la pompe pour un débit donné se trouvent considérablement réduites par rapport à celles d'une pompe ordinaire utilisant un nombre relativement faible de coups d'amplitude relativement grande.
<Desc/Clms Page number 3>
Avec un nombre élevé de pulsations rapides, on obtient un refoulement tout-à-fait uniforme, sans avoir à utiliser de récipient à air,oude dispositif additionnel quelconque.
Il est facile de comprendre que, pour augmenter le rendement volumétrique de la pompe au-delà de cent pour cent, il est nécessaire qu'une partie du liquide pompé passe directement de l'aspiration de la pompe au refoulement par les soupapes d'aspiration et de refoulement sans entrer dans le cylindre dans lequel se meut le liston. En d'autres termes, si le rendement volumétrique de la pompe est accrû jusqu'à une valeur de 125 % par exemple, 25 % du liquide pompé doit passer directement de l'aspiration au refoulement sans pénétrer dans le cylindre proprement dit de la pompe.
Il est clair que, pour permettre à cette fraction du liquide de passer directement de l'aspiration au refoulement, les périodes durant lesquelles une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante restent ouvertes doivent se chevaucher, dans la pompe perfectionnée, de sorte que, à certains moments, une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante soient toutes deux ouvertes en même temps de façon à établir une communication directe entre l'aspiration et le refoulement de la pompe.
Dans la construction habituelle des pompes à pistons animés de mouvements alternatifs, une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante ne sont pas destinées à être ouvertes en même temps.
Bien plus, il y a lieu de s'assurer très soigneusement qu'une soupape d'aspiration se ferme exactement à la fin
<Desc/Clms Page number 4>
de la course d'aspiration et qu'une soupape de refoule- ment s'ouvre exactement au commencement de la course de refoulement suivante. Si un chevchement des périodes d'ouverture devait se produire dans une pompe ordi- naire, il ne serait pas accompagné d'une augmentation mais d'une diminution du rendement volumétrique, étant donné que/le liquide aspiré serait refoulé dans l'aspira- tion.
Dans laompe perfectionnée, la force vive commua niquée au liquide et les conditions générales d'écoule- ment de ce dernier sont telles qu'aux instants où une sou- pape d'aspiration et la soupape de refoulement correspon- dante sont ouvertes simultanément, le liquide est entraî- né par sa force vive de l'aspiration au refoulement en tra- versant la chambre de soupapes, sans pénétrer dans le cy- lindre..
En vue de faciliter ce nouveau fonction- nement obligatoire des soupapes et, d'une façon généra- le, en vue d'obtenir les conditions requises d'écou- lement du liquide, l'invention prévoit de nouvelles ca- ractéristiques de construction variées qui peuvent être considérées comme s'écartant de la pratique habi- tuelle relativement au fonctionnement et à la construc- tion des pompes à pistons animés de mouvements alter- natif s .
importante
Une caractéristique/réside en ce que les soupapes d'aspiration- et de refoulement de la pom- pe sont soumises à l'action de ressorts de faible résistance, c'est-à-dire sont commandées par des ressorts tendant à fermer les soupapes mais en même temps permettant à ces dernières, c'est-à-dire à une soupape d'aspiration et à la soupape de refoule- ment correspondante, de rester par instants simulta-
<Desc/Clms Page number 5>
nément ouvertes. Cette condition se trouve remplie d'après l'invention en utilisant des ressorts qui, dans la position de fermeture des soupapes, ne soient pas ou pratiquement pas comprimés de sorte que, lorsqu'une soupape se trouve en position d'obturation, la pression du ou des ressorts agissant sur elle soit nulle.
Ce n'est que lorsqu'une soupape s'ouvre, que le ou les ressorts agissant sur elle commencent à se comprimer et ont tendance à s'opposer au mouvement d'ouverture de la soupape et, en conséquence, à la ramener en position d'obturation. Ce réglage des ressorts permet aux soupapes de se déplacer très rapidement dans les deux sens et leur permet en même temps d'être ouvertes simultanément par instants, le liquide pouvant ainsi passer directement de l'aspiration au refoulement en traversant les deux soupapes.
Une autre caractéristique réside en l'emploi de soupapes ayant la forme de plateaux montés fous, guidés uniquement en leur centre et capables d'un très léger soulèvement; elles sont construites de fa- çon à permettre au liquide de passer à la fois à travers et sous le plateau formant soupape lorsque ce dernier occupe la position d'ouverture.
Suivant une autre caractéristique, une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante sont disposées verticalement l'une au dessus de l'autre, suivant un alignement vertical, et le diamètre des soupapes est sensiblement supérieur au diamètre des pistons de la pompe.
Une autre caractéristique importante réside dans la disposition des soupapes l'une par rapport à l'autre et par rapport au cylindre ou piston de la
<Desc/Clms Page number 6>
pompe. Il est essentiel de construire et de disposer les soupapes et la chambre de soupapes contenant ces dernières, de façon à faciliter autant que possible l'écoulement direct recherché du liquide de l'aspiration au refoulement. Dans ce but, il est important d'éviter une divergence ou des changements brusques de direction du flux de liquide provenant de l'aspiration et allant au refoulement ainsi que toute rencontre de ce flux liquide avec le flux liquide produit par le piston dans le cylindre proprement dit.
Dans certains cas et plus particulièrement lorsqu'il s'agit de pompes à pistons animés de mouvements alternatifs verticaux, il est important et même essentiel de prévoir d'importantes colonnes de liquide entre les deux positions extrêmes des pistons et des soupapes, tandis que, dans le cas de pistons à mouvements alternatifs horizontaux, il est important de prévoir une masse liquide très importante entre une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante, de façon à éviter une action trop directe du flux liquide produit par le piston dans le cylindre sur le flux liquide allant directement de la soupape d'aspiration à la soupape de refoulement.
D'une façon générale, il est possible de satisfaire à ces conditions en disposant les passages existant entre le cylindre et la chambre de soupapes, c'est-à-dire les passages qui conduisent des extrémités du cylindre à la chambre, entre une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante, de telle sorte que le liquide s'écoule dans ces passages sensiblement à angle droit par rapport au flux principal de liquide allant de l'aspiration au refoulement de la pompe.
Il est avantageux de disposer
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
la chambre de soupapes et les soupapes, ainsi que les chambres d'aspiration et de refoulement qui sont voi- sines des soupapes, du côté du cylindre où agit le piston et tout-à-fait en dehors du cylindre, d'utiliser des diamètres de soupapes aussi grands qu'il est con- venablement possible et de prévoir les passages de com- munication entre les extrémités du cylindre et les cham- bres de soupapes de très grandes dimensions.
Il peut être signalé que le rendement volumétri- que dépend, toutes conditions égales par ailleurs, de la charge que. doit vaincre la pompe. Plus la charge est grande, plus le rendement volumétrique de la pompe est faible, mais les expériences ont mongré que, même pour des charges très importantes, le rendement volumétrique qu'il est possible d'obtenir , est supérieur à cent pour cent.
Par exemple, il a été constaté qu'en pompant de
2 l'eau sous une charge de 0,3515 kg/ cm avec un piston de,69,85 mm de diamètre, une course de 15,875 mm et un nombre de coups de 1. 000 par minute, ce qui pour une pompe à double effet correspond à 2. 000 pulsations par minute, le déplacement du piston étant équivalent à un refoulement de 7. 000 litres par heure, la quantité aotuelle de liquide pompé était de 11. 180 litres par heu- re, ce qui correspond à un rendement volumétrique de 160 %. Avec la même pompe fonctionnant sous une charge . 2 de 1,406 kg/cm., le rendement volumétrique est de 120%
2 et, sous une charge de 2,109 kg/cm , le rendement est de 105 %.
L'invention est plus particulièrement applica- ble aux pompes entraînées directement par un moteur électrique ou par un moteur à combustion interne et, ainsi qu'il a été exposé précédemment, elle permet un
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
entraînement direct' des pompes à une vitesse bien supé- rieure à celle qui était possible jusqu'à ce jour, en raison de la course relativement faible. Il a été jugé très avantageux de munir la pompe d'un dispositif fai- sant varier la course.
Ce dispositif, qui n'est pas en- tièrement nouveau, a été conçu en concordance avec l'in- vention de façon qu'il soit possible de faire varier la course du piston pendant le fonctionnement de la pompe, celle-ci pouvant automatiquement s'accroître au départ de la pompe depuis une valeur initiale don- née, par exemple nulle, jusqu'à une valeur maximum pré- déterminée et pouvant être réglée aisément de façon à compenser l'usure. L'avantage résultant de la possibi- lité d'obtenir au départ de la pompe un réglage de la course depuis une valeur par exemple nulle jusqu'à l'amplitude requise, réside en ce qu'il assure un dé- part doux et très progressif sans fatigue inutile du mo- teur ou de la machine d'entraînement.
La variation de la course, de la façon usuelle, c'est-à-dire dans le but de faire varier le débit de la pompe est naturellement très utile en ce qu'il évite la nécessité de faire va- , rier la vitesse dela machine ou du moteur. Un au- tre avantage de l'utilisation d'un dispositif permet- tant de faire varier la course, en connexion avec la pompe perfectionnée suivant l'invention,'réside en ce que le dispositif susceptile de faire varier la cour- se peut être utilisé en vue d'obtenir l'amplitude de course laplus favorable pour certaines conditions de fonctionnement de la pompe. Par exemple, lorsque la même pompe est utilisée pour refouler du liquide sous une plus forte charge ,il est avantageux, dans la plu- part des cas, d'utilisée une course plus faible.
Le
<Desc/Clms Page number 9>
dispositif permettant de faire varier la course peut donc, avec la pompe perfectionnée, être utilisé comme un moyen permettant de déterminer la longueur de course la plus favorable.
Il a été constaté que, en raison-du chevauchement des périodes d'ouverture des soupapes et du nombre très élevé des pulsations de faible amplitude, le flux de liquide dans la canalisation de refoulement de la pompe est relativement exempt de pulsations, c'est-à-dire que la vitesse du flux est uniforme comparativement à celle qui est obtenue avec des pompes ayant une longue course et une faible vitesse et pourvues de soupapes disposées de la façon habituelle.
La pompe peut être soit du type horizontal, soit du type vertical et peut comporter un ou plusieurs pistons à simple ou double effet. La pompe peut également être du type dans lequel plusieurs pistons sont disposés sur une tige de piston commune et se meuvent dans des compartiments d'un cylindré commun. A chaque extrémité du cylindre correspond une chambre de soupape avec une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement, o'est-à-dire qu'il y a deux chambres de soupapes comportant chacune une soupape d'aspiration et une de refoulement dans le cas d'une pompe un seul piston à double effet et deux chambres de soupapes pour chaque piston entraîné séparément dans le cas d'une pompe à pistons multiples.
Dans le cas de plusieurs pistons, tous les pistons peuvent être entraînés par le même arbre et les chambres d'aspiration et de refoulement peuvent être communes à toutes les soupapes d'aspiration et de refoulement c'est-à-dire qu'il n'existe qu'une canalisation principale d'aspiration et qu'une canalisation principale de refoule-
<Desc/Clms Page number 10>
ment. Dans le cas de deuxpistons travaillant côte à cote, il a été jugé avantageux de faire travailler les pistons en opposition c'est-à-dire avec un décalage de 1800.
D'après un mode de réalisation suivant l'in- vention, on utilise un seul piston à déplacements horizon- taux et deux chambres de soupapes situées respectivement à chaque extrémité du cylindre horizontal. Les chambres une de soupapes contiennent chacune/soupape d'aspiration et une soupape de refoulement et la distance verticale séparant les soupapes, qui sont disposées l'une au-dessus de l'autre suivant un alignement vertical, est approxi- mativement égale ou de préférence supérieure au diamètre du cylindre. Les chambres de soupapes sont naturellement séparées l'une de l'autre par une cloison de séparation.
Les chambres de soupapes sont disposées au voisinage immé- diat l'une de l'autre de sorte que le flux de refoulement provenant de la partie supérieure des chambres et le flux d'aspiration au bas des chambres se rencontrent dans les canalisations communes d'aspiration et de refoulement suivant un angle de faible amplitude. Les soupapes d'aspi- ration et de refoulement sont toutes construites suivant le même type et comportent chacune un siège dont le dia- mètre est de préférence supérieur au diamètre du cylindre et comporte un nombre convenable d'ouvertures dont la surface totale peut être approximativement égale à la section transversale du cylindre de la pompe.
La soupape proprement dite est constituée par un plateau qui peut être guidé en son centre par un axe central sur lequel il est monté très libre et qui est fixé sur le siège; elle peut être pressée à sa périphé- rie ou au voisinage de cette dernière par exemple par quatre
<Desc/Clms Page number 11>
ressorts, dont les extrémités supérieures sont maintenues dans des logements d'un contre-plateau fixe monté sur l'axe de guidage et, si celà est nécessaire, réglable. verticalement sur ce dernier. Dans cette construction, la pompe peut être tout-à-fait symétrique par rapport au plan vertical passant par le centre du cylindre et perpendiculaire à ce dernier.
Le liquide se meut sensiblement suivant une ligne verticale à travers les chambres de soupapes, deux courants sensiblement parallèles se séparant à la canalisation d'aspiration et se rejoignant au-dessus des soupapes de refoulement dans la canalisation commune de refoulement. Dans cette construction, d'importantes masses d'eau sont contenues entre chaque face du piston et la chambre de soupapes correspondante et l'impulsion donnée à l'eau dans le cylindre par le piston est, naturellement, sensiblement à angle droit par rapport à la direction principale d'écoulement du liquide dans la pompe.
D'après un second mode de réalisation, une pompe horizontale comporte deux pistons animés de mouvements alternatifs horizontaux. Les pistons travaillent cote à cote dans deux compartiments séparés seulement par une cloison de séparation. Chaque compartiment est construit de façon que sa partie médiane constitue un cylindre très court, tandis que ses parties extrêmes, c'est-àdire les parties droite et gauche du cylindre constituent les chambres de soupapes communiquant avec le cylindre.
Chaque chambre de soupapes comporte, comme dans la réalisation précédente, à sa partie inférieure, une soupape d'aspiration et, à sa partie supérieure, une soupape de refoulement et la distance verticale séparant les soupapes, qui, dans chaque chambre, se trouvent exacte-
<Desc/Clms Page number 12>
ment l'une au-dessus de l'autre, est de préférence supérieure au diamètre du piston ou du cylindre, de sorte qu'il y a une masse importante de liquide entre les soupapes, qui, à chaque extrémité du cylindre, sont en communication directe avec ce dernier.
Les quatre soupapes d'aspiration, communiquent toutes avec une canalisation d'aspiration commune par l'intermédiaire d'un espace creux disposé sous les soupapes d'aspiration et, d'une façon similaire, l'espace situé au-dessus de la soupape d'échappement communique avec une canalisation de refoulement commune. Les pistons fonctionnent en opposition, c'est-à-dire avec un décalage de 1800 et peuvent être entraînés directement par un moteur électrique au moyen d'un arbre portant deux excentriques. Les. soupapes sont également du type à plateau sollicité par des ressorts et le diamètre du plateau peut être sensiblement plus grand que le diamètre du cylindre afin d'obtenir de très grandes sections d'écoulement pour les soupapes.
Afin d'obtenir un refoulement uniforme, chaque piston est monté sur une tige qui traverse les deux chambres de soupape.
Suivant une troisième réalisation, il est fait usage d'un piston à mouvements alternatifs verticaux et les deux chambres de soupapes ainsi que les soupapes sont construites et disposée de la même manière que dans les exemples précédents. Dans le cas de pistons à mouvements alternatifs verticaux, les chambres de soupapes doivent être réunies aux extrémités du cylindre par des canalisations, de sorte qu'une importante colonne de liquide est interposée entre chaque face du piston et la chambre de soupapes correspondante. La construction
<Desc/Clms Page number 13>
des soupapes peut également être analogue à celle des modes de réalisation précédents.
D'après un quatrième mode de réalisation, on utilise un piston multiple à mouvements alternatifs verticaux consistant en plusieurs pistons montés sur une tige de piston commune, le cylindre du piston multile étant subdivisé par des cloisons en compartiments dans lesquels se meuvent les pistons individuels. Dans cette construction, deux chambres de soupapes sont disposées cote à côte et latéralement, de préférence près du sommet du cylindre de pompe principal. Le cylindre de pompe communique par l'intermédiaire d'ouverturesdisposées aux extrémités de chaque compartiment avec deux chambres intermédiaires latérales s'étendant sur toute la hauteur du cylindre; ces chambres à leur tour communiquent à leur partie supérieure avec les chambres de soupapes par de très larges passages.
Dans cette construction, le diamètre des soupapes est, de préférence, sensiblement plus large que le diamètre des pistons et il est possible d'utiliser, pour la commande des soupapes, un nombre important de ressorts.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple plusieurs modes de réalisation comportant les caractéristiques de l'invention :
Les fig. 1 à 8 représentent une pompe horizontale comportant deux pistons à double effet ;
La fig. 1 est une coupe par 1-1 de la fig. 2;
La fig. 2 représente par sa moitié supérieure une coupe par II-II de la fig. 3 et par sa moitié inférieure une vue en plan de la pompe;
La partie gauche de la fig. 3 est une coupe par III-III de la fig. 1 et sa partie droite est une coupe par IIIa-IIIa de la fig. 1;
<Desc/Clms Page number 14>
La fig. 4 est une élévation-coupe d'une soupape de refoulement;
La fig. 5 est une élévation-coupe d'une soupape d'aspiration;
La fig. 6 est une vue en plan du couvre-soupape;
La fig. 7 est une vue en plan du siège de soupape ;
La fig..8 est une vue en plan du plateau formant soupape ;
La fig. 9 montre en plan la pompe représentée aux fig. 1 à 3, entraînée directement par un moteur électrique et pourvue d'un dispositif permettant de faire varier la course;
La fig. 10 est une coupe par X-X de la fig.11 montrant le dispositif permettant de faire varier la course;
La fig. 11 est une coupe par XI-XI de la fig.
10 montrant le dispositif permettant de faire varier la course;
Les fig. 12 à 14 représentent une pompe horizontale à un seul piston;
La fig. 12 est une coupe par XII-XII de la fig. 13;
La fig. 13 est une coupe par XIII-XIII de la fig. 14;
La fig. 14 est une coupe par XIV-XIV de la fig.. 13;
Les fig. 15 à 18 représentent une coupe verticale à un seul piston à double effet;
La fig. 15 est une coupe par XV-XV de la fig. 16 ;
La fig. 16 est une coupe par XVI-XVI de la fig. 15;
La fig. 17 est une coupe par XVII-XVII de la fig. 16.
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
La fig. 18/est, une coupe par XVIII-XVIII de la fig. 16 ;
Les fig. 19 21 représentent une pompe verticale à pistons multiples à double effet ;
La fig. 19 est une coupe par XIXXIX de la fig. 20;
La fig. 20 est une coupe par XX-XX de la fig. 19 ;
La fig. 21 est une coupe par XXI-XXI de la fig. 19.
En se reportant aux fig. 1 et 3, qui représentent une pompe horizontale comportant deux pistons à double effet, 1 représente un carter de pompe pourvu d'un couvercle supérieur 2 dont le rebord 4 est fixé au rebord 3 du carter par tous moyens convenables non représentés. Le carter 1 comporte une chambre d'aspiration 5 destinée à être réunie à une canalisation d'aspiration non représentée et une chambre 6 de refoulement destinée à être réunie à une canalisation de refoulement non représentée. Le carter 1 comporte une cloison longitudinale 7 et une cloison transversale 8; dans cette dernier sont ménagés deux alésages cylindriques 9 dans lesquels se meuvent les pistons 10.
Ces pistons travaillent en opposition, c'est-à-dire avec un décalage de 1800 et sont montés sur les tiges de piston 11, guidées dans les couvercles 12, 13 du carter qui comportent chacun des garnitures étanches convenables. Le carter 1 comporte une base 14 et contient à sa partie gauche deux chambres de soupapesl5 et, à sa partie droite, deux chambres de soupapes 16, chacune de ces chambres comportant une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement*,-,,30 représente dans non ensemble une soupape de refoulement de gauche et 31 une soupape de refoulement
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
de droite; 32 désigne, dans son ensemble, une soupape d'aspiration de gauche et 33 une soupape d'aspiration de droite.
Toutes les soupapes sont identiques; elles sont spécialement représentées aux fig. 4 à 8 ; chaque woupape comporte un siège de soupape 17, un plateau 18 formant soupape, un couvre-soupape 19,.un axe guide 20, destiné à guider le plateau 18 formant soupape et quatre ressorts de soupape 21 logés dans le couvresoupape 19. L'axe 20 est fixé sur le siège au moyen d'un prolongement fileté 25 vissé dans un trou central 42 du siège de soupape 17 et comporte à sa partie supérieure un prolongement fileté 24. Le couvresoupape 19 est monté sur la partie 24 formant boulon et:maintenu en position parun écrou inférieur 23 et un écrou supérieur 22. Le couvre-soupape 19 constitue butée limitant le soulèvement du plateau 1$ formant soupape et sert de logement aux quatre ressorts 21.
Le couvre-soupape comporte quatre Logements 44 destinés à recevoir les ressorts et constitués par des alésages 45 et des logements co-axiaux 46, ces derniers recevant les ressorts 21. Le couvre-soupape comporte également un trou central 47 épousant le boulon 24. Le plateau soupape 18 comporte un trou central 28 de diamètre légèrement plus grand que celui de l'axe gtzide 20 et des ouvertures 29 en forme de segments, disposées symétriquement. Le diamètre du plateau soupape est plus grand que le diamètre du piston et le soulèvement de la soupape est faible.
Le siège de soupape comporte un alésage central fileté 42, destiné à recevoir le boulon 25 et deux séries d'ouvertures en forme de segments, soit quatre ouvertures internes @ 41 en forme de
<Desc/Clms Page number 17>
segments et quatre ouvertures périphériques 40 également en forme de segments. Les ouvertures 29 du plateau soupape coïncident avec les parties pleines du siège de soupape situées entre les trous 41 et 40.
Lorsqu'une soupape se soulève, le fluide passe à travers les ouvertures 40,41 du siège de soupape, les ouvertures 29 du plateau soupape et les logements 46 et alésages 45 du couvre-soupape suivant une direction sensiblement ascendante; ils passent également horizontalement sous le plateau soupape et à travers l'espace annulaire existant à la périphérie de la soupape.
Entre la chambre d'aspiration 5 et les soupapes d'aspiration 32, 33 est disposée une chambre d'aspiration 35, tandis qu'une chambre de refoulement 34 est semblablement disposée entre les soupapes de refoulement 30, 31 et la chambre de refoulement 6.
15 représente l'une des deux chambres de soupapes de gauche disposée entre la soupape d'aspiration 32 et la soupape de refoulement 30 et 16 représente la chambre de soupapes de droite disposée entre une soupape d'aspiration 33 et une soupape de refoulement 31.
Il résulte de l'examen des dessins que la longueur des alésages cylindriques 9 est très faible et que la course des pistons 10 n'est qu'une fraction du diamètre du piston. Toutes les soupapes sont très grandes, d'un diamètre supérieur au diamètre du piston et les soupapes de refoulement sont disposés chacune suivant un alignement vertical exactement au-dessus des soupapes d'aspiration correspondantes. La distance verticale existant entre une soupape d'aspiration et la soupape de refoulement correspondante, est très importante et supérieure au diamètre du piston.
<Desc/Clms Page number 18>
Les chambres de soupapes sont entièrement disposées en dehors des cylindres.dans lesquels se meuvent les pistons et il est clair que la quantité de liquide contenue dans une chambre de soupapes 15 ou 16, est considérablement plus importante que le volume balayé par la course du piston, c'est-à-dire le volume de la quantité de liquide déplacé par le piston pendant sa course. Pendant le fonc- tionnement, le fluide traverse le carter de lapompe suivant une direction sensiblement verticale et les pulsations produites par les pistons animés de mouvements alternatifs très rapides agissent sensiblement à angle droit par rapport à la direction principale d'écoulement du liquide à travers la pompe.
Toutes les soupapes sont représentées à la fig. 1 en position d'obturation. Dans cette position des soupapes, les ressorts 21 ne sont pas bandés, c'est- à-dire qu'ils ne supportent aucune compression et qu'en conséquence ils n'exercent eux-mêmes aucune pression sur les plateaux formant soupapes. Etant donné que chaque soupape n'est guidée, de façon très libre, que par son axe de guidage 20,, elle-peut légèrement se régler elle-même durant ses mouvements ascendants et descendants, ce réglage étant également facilité par le fait que quatre ressorts indépendants agissent sur le plateau. Bien que quatre ressorts de soupape aient été représentés, il est évidemment possible d'utiliser un nombre quelconque de ressorts.
Il est absolument essentiel que le réglage des ressorts soit tel que dans la position de fermeture des soupapes, la force exercée par les ressorts
<Desc/Clms Page number 19>
sur les soupapes soit nulle ou très faible.
En se reportant aux fig. 9,à 11,. 48 est un moteur électrique entraînant directement une pompe dont l'ensemble est représenté par la référence 49.
51 est un arbre creux monté dans deux paliers à roulements à billes 52 et 53 d'un bâti 54. L'une des extrémités de l'arbre portant la référence 55 saille hors du palier 53 et est entraînée directement par le moteur électrique 48. L'arbre 51 comporte un alésage cylindrique interne 56 à l'intérieur duquel coulisse une pièce 57 formant came. Cette pièce comporte deux rampes 58 et 59 et une tige cylindrique 81 épousant l'alésage cylindrique de l'arbre 51. La pièce formant came peut coulisser à l'intérieur de l'alésage, sur une distance correspondant à la longueur axiale des rampes 58 ou 59 et est réglée manuellement à l'intérieur de l'alésage au moyen d'un dispositif qui sera décrit ciaprès. Sur les surfaces carrées 60,60 de l'arbre 51 sont montés coulissants des manchons excentriques 61, 61 portant les têtes de bielles.
Chaque tête de bielle excentrée est constituée par deux parties 62, 63 réunies par des boulons 64. Aux têtes de bielles excentrées sont reliées en 66 les tiges 65. Chaque manchon excentrique 61 comporte une ouverture rectangulaire qui épouse deux côtés de la partie carrée de l'arbre, mais est de longueur suffisante pour permettre au manchon excentrique de coulisser à angle droit par rapport à l'arbre sur une distance correspondant au maximum d'excentricité requis pour l'excentrique. Le mouvement de lapièce 57 formant came est transmis aux manchons excentriques par des boulons 67 et 68 vissés dans les alésages radiaux des manchons excentriques
<Desc/Clms Page number 20>
et ayant des prolongements internes cylindriques 69, 70, pénétrant dans les trous cylindriques 71,72 des parties carrées de l'arbre.
Des pièces intermédiaires 73, 74 sont interposées entre les rampes et les prolongements cylindriques, les portées des pièces intermédiaires ayant une forme correspondant à celle des rampes. Les pièces intermédiaires comportent des parties cylindriques réduites 75 et 76 qui pénètrent dans des alésages correspondants prévus sur les prolongements des boulons. Les boulons 67 et 68 sont maintenus dans la position de réglage par des vis de fixation 77 et 78 et des contre-écrous 79 et 80. Les boulons 67 et 68 peuvent comporter des rainures appropriées à leur partie supérieure dans le but de faciliter les réglages au moyen d'un tournevis.
Il y a lieu de remarquer que les parties grâce auxquelles le mouvement longitudinal des rampes est converti en un mouvement radial des manchons excentriques sont facilement réglables contre l'usure, de sorte que le jeu existant entre les rampes et les manchons excentriques peut être entièrement supprimé. Ce réglage est effectué en retirant les manchons excentriques et en vissant les boulons 67 et 68 vers le centre.
La pièce formant came 57 est de section transversale cylindrique à l'exception des surfaces formant rampes et son diamètre correspond à l'alésage interne de l'arbre. La pièce formant came comporte un prolongement cylindrique ou tige 81 et est reliée à un axe de commande rotatif fileté 82, au moyen d'un chapeau fileté 83 vissé sur l'extrémité 84 de la tige et fixée sur celle-ci par un axe 85, l'axe fileté comportant une tête 86 qui pénètre dans le chapeau fileté. Un palier à bil-
<Desc/Clms Page number 21>
les 87 est interposé entre la tête de l'axe et le cha- peau fileté 83. 94 représente une rondelle de poussée interposée entre 84 et 86. L'axe fileté 82 est monté rotatif dans/une partie du bâti 88 fileté intérieure- ment et porte un volant de manoeuvre 89.
Deux écrous et contre-écrous 90,91, 92, 93, ont pour but de limiter le mouvement de la tige filetée et de fixer cette der- nière dans la position de réglage. Les manchons excentri- ques sont construits et montés sur l'arbre de telle sor- te que, sous l'action de la forcejcentrifuge résultant de la rotation, ils tendent à déplacer la pièce,formant came axialement à l'intérieur de l'arbre et dans une direction qui correspond à une augmentation de l'excen- tricité des excentriques, c'est-à-dire vers l'intérieur, en direction de l'extrémité de l'alésage 560
Les deux manchons sont montés sur l'arbre avec un décalage de 180 de sorte que les deuxpistons de la pompe 49, référencés 10 aux fig. 1 à 3, travaillent en opposition..
Les rampes 58 et 59 correspondant aux deux excentriques sont inclinées en sens inverse, de sorte qu'elles déplacent les manchons dans des direc- tions opposées.
Si l'on suppose que les parties constitutives occupent la position représentée, c'est-à-dire que les manchons excentriques occupent la position pour laquel- que le l'excentricité des excentriques est nulle et/les écrous 92, 93 soient dans la position représentée, le moteur électrique 48 étant mis en marche, l'arbre 65 se mettra à tourner et la pièce 57 formant came, sous l'action centrifuge des manchons montés sur l'arbre et agissant sur la pièce formant came au moyen des boulons
<Desc/Clms Page number 22>
67 et 68 et des pièces intermédiaires 73 et 74, tendra à se déplacer vers l'intérieur, mais sera empêchée de se déplacer dans cette direction par la tige filetée de commande 82.
Le frottement existant entre le chapeau fileté 83 et la tête de la tige filetée fera alors tourner lentement cette dernière et le volant de ma- noeuvre 89 dans la partie filetée 88 dubhâssis jusqu'à ce que les contre-écrous 92, 93 viennent en contact avec le châssis, tout mouvement 'ultérieur de la tige filetée 82 se trouvant à ce moment empêché.. Il apparaît que, lorsque le moteur électrique est mis en route, la pièce 57 formant came sera automatiquement déplacée vers l'intérieur, de la position représentée pour laquelle l'excentricité des excentriques est nulle, jusqu'à ce que l'excentricité maximum des excentriques soit at- teinte. Cette disposition permet d'utiliser le disposi- tif susceptible de faire varier la course en vue d'ac- croître automatiquement et graduellement cette dernière. depuis zéro jusqu'à un maximum.
En réglant convenablement les écrous 90, 91, 92,93 avant la mise en marche du moteur électrique, il est possible de faire démarrer la pompe avec une excentricité minimum quelconque con- venable et pouvant varier jusqu'à un maximum quelconque convenable prédéterminé. Cette disposition est avantageuse à deux points de vue. Elle accrott graduellement l'effort imposé au moteur et procure un démarrage très doux de la pompe.
Le dispositif susceptible de faire varier la cour- se peut, comme il a été dit précédemment, être utilisé également en vue d'obtenir la course la plus favorable pour une charge de refoulement donnée de la pompe. ne -pas
Si l'on ne désire pas que le dispositif susceptible de faire varier la course soit réglable automatiquement depuis une valeur minimum jusqu'à une valeur maximum,
<Desc/Clms Page number 23>
la pièce formant camé peut être fixée au moyen du volant de manoeuvre 89 dans toutes positions voulues et l'axe est alors bloqué contre le châssis au moyen des écrous 91 et 92.
Il n'est pas essentiel que les manchons excentriques aient une tendance à déplacer vers l'intérieur la pièce formant came. Si un frottement suffisant est prévu dans la liaison d'accouplement de la tige 81 et de l'axe fileté 82, lors de la rotation de l'arbre 55, ce frottement sera suffisant pour faire tourner l'axe 82 et déplacer vers l'intérieur la pièce formant came.
Il y a lieu de remarquer qu'il n'est pas nouveau de munir une pompe d'un,dispositif susceptible de faire varier la course dans lequel une pièce formant came coulissant dans un arbre d'entraînement creux agit sur des manchons excentriques déplacables radialement sur des parties prismatiques de l'arbre et,en conséquen- ce/ il est évident que l'invention ne s'applique pas d'une façon générale à l'utilisation, en connexion avec une pompe, d'un dispositif de cette espèce. En ce qui concerne l'invention, la nouveauté réside dans l'utilisation d'un dispositif susceptible de fairer varier la course, qui accroît automatiquement l'excentricité depuis un minimum prédéterminé, jusqu'à un maximum également prédéterminé et qui est construit de façon à pouvoir être aisément réglé pour remédier à l'usure.
Le réglage permettant de remédier à l'usure est une caractéristique extrêmement importante dans le cas de laprésente invention en raison de ce qu'il est fait usage d'une course très petite.
Les fig. 12 à 14 représentent une pompe horizontale à double effet comportant un seul piston.
100 représente le carter de la pompe qui est
<Desc/Clms Page number 24>
pourvu d'un couvercle latéral 101 fixé sur un épaulement latéral 107 et d'un couvercle supérieur 102. Le couvercle supérieur comporte un passage d'évacuation 103 et est fixé sur un épaulement supérieur 105 du carter au moyen d'un épaulement 104.
L'épaulement 106 du couvercle supérieur est utilisé pour la fixation d'une canalisation de refoulement non représentée sur les dessins. 108 est une embouchure d'aspiration à laquelle est fixée une canalisation d'aspiration non représentée. 109 est une cloison séparant deux chambres de soupapes qui sont réunies à leur partie inférieure à une chambre commune d'aspiration 110 et, à leur partie supérieure, à une chambre de refoulement commune 111. 112 représente l'ensemble de la soupape de refoulement de gauche et 113 la soupape de refoulement de droite., 114 représente la soupape d'aspiration de gauche et 115 la soupape d'aspiration de droite. 116 est un alésage cylindrique du carter dans lequel se meut un piston 117 monté sur une tige de piston 118;
celle-ci est guidée à droite dans un fond de cylindre 119 pourvu d'un presse-étoupe 122 et à gauche dans un fond de cylindre 120 pourvu d'un presse-étoupe 121.
123 sont les chambres de soupapes existant entre les soupapes d'aspiration et de refoulement et qui se trouvent en communication directe, l'une avec une extrémité du carter cylindrique et l'autre avec l'autre extrémité. Les soupapes sont sensiblement identiques à celles qui ont été antérieurement décrites et représentées aux fig. 4 à 8.
Il apparaît que les chambres de soupapes sont situées entièrement à l'extérieur du cylindre et sur le côté de celui-ci et que le flux principal de liquide
<Desc/Clms Page number 25>
qui traverse la pompe est, ainsi qu'il est représenté à la fig. 13, sensiblement dans une direction verticale, les pulsations communiquées à ce flux principal étant horizontales. La course maximum du piston est inférieure à la moitié du diamètre de ce dernier et d'importantes masses de liquide se trouvent, dans les positions extrê- mes des pistons, à la fois dans le cylindre et dans les chambres de soupapes. La distance verticale séparant une soupape d'aspiration et la/soupape de refoulement correspondante est très sensiblement supérieure au diamè- tre du piston.
Des expériences effectuées avec une pompe telle que représentée aux fig. 12, 13 et 14, et com- portant un diamètre de 69,85 mm. pour différentes vi- tesses, pression et longueur de course, ont permis de constater un rendement mécanique variant entre un mi- nimum égal à 65 % et un maximum égal à 82 %. Le nombre de tours par minute variait entre 910 et 1215, étant bien entendu qu'il y avait deux coups de piston par tour.
2 2 La pression variait entre 0,3515 kgs/cm et 7,03 kgs/cm et le rendement volumétrique variait entre 2 et 208 %.
Les résultats de ces expériences obtenus avec de l'eau sont donnés sur le tableau suivant:
COURSE 3,175 mm.
EMI25.1
<tb>
<tb>
Nombre <SEP> de <SEP> tours <SEP> Pression <SEP> en <SEP> Rendement <SEP> volupar <SEP> minute, <SEP> kg <SEP> par <SEP> cm2. <SEP> métrique.
<tb>
1120 <SEP> 0,3515 <SEP> 208
<tb> 1125 <SEP> 1,0545 <SEP> 170
<tb> 1120 <SEP> 1,7575 <SEP> 126,5
<tb> 1110 <SEP> 3515 <SEP> 100
<tb> 1110 <SEP> 5,2725 <SEP> 92
<tb> 1110 <SEP> 7,03 <SEP> 82
<tb>
<Desc/Clms Page number 26>
COURSE 12,7 mm.
EMI26.1
<tb>
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> tours <SEP> Pression <SEP> en <SEP> Rendement <SEP> volupar <SEP> minute <SEP> kg <SEP> par <SEP> cm2. <SEP> métrique.
<tb>
1215 <SEP> 0,3515 <SEP> 166
<tb> 1160 <SEP> 1,0545 <SEP> 132,6
<tb> 1110 <SEP> 1,7575 <SEP> 120,4
<tb> 1140 <SEP> 3,515 <SEP> 94,6
<tb>
Les fig. 15 à 18 représentent une pompe verticale à double effet à un seul piston.. 130 représente le carter de pompe comportant un alésage cylindrique 131 dans lequel un piston 132 est animé de mouvements alternatifs rapides au moyen d'un excentrique 129 monté sur un arbre d'en.traînement 149. Ce piston est monté sur une tige de piston 133 guidée dans un fond de cylindre 134 pourvu d'un presse-étoupe 135. 136 représente une première chambre de soupapes comportant une soupape de refoulement 138 et une soupape d'aspiration 139. 137 représente une seconde chambre de soupapes comportant une soupape de refoulement 140 et une soupape d'aspiration 141.
142 représente une cloison de séparation existant entre les deux chambres. 143 représente un passage existant entre la chambre 136 et la partie supérieure du cylindre et 144 représente un passage existant entre la chambre 137 et la partie inférieure du cylindre. 145 représente une chambre d'aspiration et 146 une chambre de refoulement. 147 est un couvercle de la chambre de soupape 137 et 148 est un couvercle de la chambre de soupapes 136. La course maximum possible du piston est inférieure à la moitié du diamètre de ce dernier.
Dans la position extrême supérieure du piston le volume du liquide contenu dans le passade 145 et la chambre 136 située entre les soupapes d'aspiration et de refoulement, est supérieur au volume du
<Desc/Clms Page number 27>
liquide déplacé par 'le piston durant sa course maximum, tandis que dans la position la plus basse du piston, le volume du liquide contenu dans le passage 144 et la chambre 137 située entre la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement, est également supérieur au volume du liquide déplacé parle piston durant sa course maximum. Les soupapes utilisées dans ce mode de construction sont sensiblement identiques à celles qui ont été utilisées dans les constructions précédentes. Le liquide s'écoule à travers les chambres de soupapes suivant une direction sensiblement verticale.
Il y a lieu de remarquer que les résultats obtenus avec ce mode de construction sont moins favorables que ceux qui ont été obtenus avec les deux constructions précédemment décrites.
Les fig. 19 à 21 représentent une pompe verticale à double effet à pistons multiples. Le carter de pompe 150 comporte un couvercle supérieur 151 sur lequel sont montées des consoles 152, 153, portant, par l'intermédiaire de paliers 155, 156, un arbre 154 destiné à entraîner une tige de piston 178 par l'intermédiaire d'un excentrique 157. 158 représente un premier carter de soupapes et 159 un second carter.. 160 représente une chambre d'aspiration commune et 161 une chambre de refoulement également commune. 162 représente un orifice de refoulement et 163 un orifice d'aspiration.
La soupape de refoulement du premier carter de soupape est représentée en 164 et la soupape d'aspiration de ce même carter est représentée en 165. 166 représente la soupape d'aspiration du second carter de soupape 159, la soupape de refoulement de ce carter n'étant pas représentée sur les dessins. 167 représente une cloison
<Desc/Clms Page number 28>
de séparation séparant les deux carters de soupape et 168 représente un cylindre de pompe constitué dans le carter principal.
Le cylindre 168 comporte une première chemise ou chemise supérieure 169, une seconde chemise ou chemise médiane 170 et une troisième chemise ou chemise inférieure 171 ; trois chemises sont main- tenues en place dans le cylindre par des vis 127.- La première et la seconde chemise sont séparées par une cloison 173, tandis que les chemises 170 et 171 sont séparées par une cloison 174. La cloison 173 comporte un joint étanche 175.176 représente un presse-étoupe monté dans le fond du cylindre et destiné à permettre le passage de la tige du piston qui est articulé en 177 sur l'excentrique d'entraînement.
Sur la tige de piston sont clavetés trois pistons;: le piston supérieur 179, un piston médian 180 et un piston inférieur 181.- Il y a lieu de rémarquer que toutes les chemises et cloisons de séparation des compartiments du cylindre peuvent facilement être retirées du carter, après enlèvement du couvercle supérieur. 182 sont des ouvertures prévues au dessus du piston et conduisant à une chambre 186 du carter principal de pompe dur l'un des cotés de la cloison 167.183 sont des ouvertures disposées sous le piston et conduisant à une seconde chambre 187 du carter principal de pompe sur l'autre c8té de la cloison 167.
184 est la base du carter de pompe. 185 représente le couvercle supérieur de la chambre de soupapes. 190 est un passage existant entre la partie supérieure de la chambre 186 et la chambre de soupapes voisine 158, tandis que 190 est un passage existant entre le sommet de la chambre 187 et la chambre de soupapes 159. Durant le
<Desc/Clms Page number 29>
mouvement descendant/des trois pistons, le liquide pénètrant par l'orifice d'aspiration 163 et la chambre d'aspiration 160.. est aspiré par la valve d'aspiration 165 et le passage 190 dans la chambre 186 et par les ouvertures 182 dans les trois compartiments du cylindre, tandis que simultanément du liquide est chassé à travers les;ouvertures 183 dans la chambre 187, le passage 191, la soupape d'échappement de l'autre chambre de soupape et l'orifice d'échappement 162.
Durant le mouvement ascendant des trois pistons, le liquide est aspiré par les ouvertures 183 dans les compartiments du cylindre et est refoulé par les ouvertures 182.
L'écoulement du liquide à travers les chambres de soupapes s'effectue dans une direction sensiblement verticale et les pulsations provenant du cylindre sont sensiblement à angle droit par rapport à ce flux.
La course du piston est très faible comparativement à son diamètre.
Les formes et les dispositions accessoires des diverses parties des pompes décrites, les dimensions, les matières constitutives, en tant qu'elles soient appropriées, les détails et moyens d'exécution peuvent varier sans s'écarter de la présente invention.