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MEMOIRE DESCRIPTIF ,déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION la société : THE PYRENE COMPANY LIMITED "Perfectionnements aux pompes à main " Priorité d'une demande de brevet déposée en Grande-Bretagne le 1er juillet 1943 au nom de Richard ZIESCHANG.
La présente invention a trait à une pompe à main à double effet, de l'espèce dans laquelle on utilise le mouvement de vaet-vient d'un piston dans un cylindre placé dans un récipient contenant un liquide à refouler, un clapet de retenue étant prévu à chaque extrémité afin que la pompe puisse 'être utilisée dans les deux sens. L'invention est particulièrement applicable, mais n'est pas limitée, aux pompes de ce genre dont le piston est porté par une tige de piston creuse à lumières d'admission contrôlées par le piston, communément en usage comme extincteurs d'incendie.
Dans ces pompes, le liquide doit être extrait du fond du récipient et il faut placer en ce point un clapet de retenue ou soupape d'arrêt, parce qu'autrement cette soupape ne demeurerait pas immergée dans le liquide quand le niveau du liquide baisse pendant le fonctionnement de la pompe. Il est nécessaire
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de s'assurer que, lors de la descente du piston (dans quelque direction que soit tenue la pompe), le liquide entre dans la partie du cylindre située au-dessus du piston afin que cette partie contienne du liquide pouvant en être refoulé dans la tige de piston creuse durant la course ascendante du piston.
Dans les pompes du type actuel, il y a deux soupapes d'arrêt, une à chaque extrémité du cylindre, et celles-ci ne sont pas directement exposées à l'intérieur du récipient; au contraire, elles se trouvent dans la paroi d'un tube d'aspiration traverhant à peu près toute la longueur du récipient, de sorte qu'à la descente du piston, leliquide est aspiré dans le cylindre par ce tube d'aspiration et par la soupape d'arrêt supérieure.
Comme les pompes de ce genre du type actuel employées comme extincteurs d'incendie sont destinées à être utilisées dirigées vers le haut ou vers le bas, le tube d'aspiration lui-même est pourvu à chaque extrémité d'un orifice d'admission contrôlé par une soupape à bille, la bille supérieure étant appliquée sur son siège pendant l'usage, tandis que la bille inférieure est écartée de son siège . Pour assurer un mouvement positif de la bille inférieure l'éloignant de son siège, une tige est placée dans le tube d'aspiration pour glisser et venir en contact avec la bille inférieure . La tige et les soupapes à billes étant montées folles, elles sont soumises à des vibrations ou à des mouvements indésirables.particulièrement si elles sont transportées horizontalement dans une automobile.
A part l'avantage qu'il y a à éliminer cet inconvénient relativement minime et à simplifier la construction de la pompe , il y a un facteur important qui doit être pris en considération.
Quand la pompe est utilisée comme extincteur d'incendie, elle devrait, idéalement parlant, fournir un volume égal à chaque course et devrait continuer à fournir ce même volume à chaque course du commencement à la fin de l'opération de pompage. Ur, il est plus facile pour une personne moyenne de diriger le jet exactement, de contrôler et de faire fonctionner la pompe aisé-
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ment et uniformément si l'on fait en aorte que la pompe éjecte un peu moins de liquide dans sa course de sortie que dans sa course d'entrée, de façon que l'effort nécessaire corresponde à l'effort de direction normalement disponible.
Etant donné que les pompes sont généralement dirigées vers le bas, vers le foyer d'incendie, c'est la course ascendante de sortie qui exige moins d'effort que la course descendante de rentrée, et il est moins important de tenir compe de ce qui se passe quand la pompe est dirigée vers le haut.
Dans les pompes de l'espèce en question du type actuel, la différence de la quantité d'énergie musculaire requise est le résultat inévitable de la construction, qui est telle qu'à chaque course,environ un quart seulement du liquide contenu dans le cylindre du côté travaillant, ou à haute pres- sion du piston,est déchargé sous forme de jet, tandis que le restant est refoulé dans le récipient par des coussinets dans lesquels l'ensemble comportant le cylindre est monté de manière à pouvoir tourner dans la pompe. A la course descendante de rentrée, ces coussinets sont immergés dans le liquide, et la résistance qu'ils offrent au passage du liquide est plus grande qu'à la course ascendante de sortie, quand les coussinets à travers lesquels le liquide est forcé ne sont pas immergés.
Cette différence de résistance à deux résultats: elle permet de faire fonctionner la pompe uniformément sans qu'il soit besoin d'un effort extraordinaire pendant la course de sortie ; d'autre part, elle a pour résultat le refoulement d'un volume d'eau plus petit à cette course qu'à la course de rentrée.
Toutefois, ceci a pour conséquence un important inconvénient , à savoir que si la quantité de liquide contenu dans le récipient diminue, le jet de liquide est réduit de volume, et, vers la fin de l'opération complète, il devient complètement irrégulier. La présente invention a pour objet une pompe pouvant débiter les volumes de liquide déterminés à l'avance à chaque course du commencement à la fin du pompage, ladite pompeétant exempte des inconvénients auxquels il a été fait @
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allusion.
Dans les pompes du type actuel, il se produit une cessation ou un arrêt marquée du refoulement du liquide lors du passage de la course descendante de rentrée à la course ascendante de sortie, et ceci, indépendamment de toute différence dans les volumes éjectés pendant les deux courses, a pour résultat une irrégularité dans le refoulement du liquide. L'invention a égalament pour but de réduire ou d'éliminer cette cessation ou arrêt,
Un autre résultat du mode de construction du type actuel est la nécessité d'y prévoit un dispositif d'enlèvement du liquide de la tige de piston creuse, immédiatement en aval du roulement à l'extrémité de la pompe à laquelle la tige du piston passe à travers la partie supérieure du récipient pour se joindre à une poignée de commande.
La demanderesse a cherché de plus, à éviter la nécessité d'un dispositif d'enlèvement de ce genre.
Conformément à la présente invention, on fait usage d'un ensemble de piston composé comprenant un piston pourvu d'un ou de plusieurs orifices axiaux et d'une soupape à clapet du côtédu piston près de la poignée de commande, tout l'ensemble faisant à chaque course un mouvement de va-et-vient à travers une colonne ininterrompue de liquide et refoulant devant lui une fraction déterminée du liquide du cylindre se trouvant du côtéavant de l'ensemble, le reste passant à travers ledit ensemble vers son côté arrière. On comprendra plus facilement le système en considérant un cylindre de pompe plein de liquide et renfermant un piston qui y travaille d'une manière étanche aux fluides.
Si le cylindre était fermé aux deux extrémités et si la tige du piston était complètement étanche, le piston, s'il était plein,serait,, immobile; par contre, si l'on pratiquait dans le piston de grands orifices axiaux, il passerait à travers le liquide avec une facilité telle qu'il n'y aurait qu'un refoulement négligeable du liquide. Mais si l'on prati-
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que dans le piston des orifices axiaux restreints, on peut encore lui imprimer facilement un mouvement de va-et-vient, mais il rencontrera à son passage une résistance suffisante pour donner la pression*nécessaire pour refouler une fraction du liquide hors du cylindre vers l'ajutage de refoulement.
En l'absence d'une soupape de commande, on constate-en pratique, grâce à la construction de nombreuses formes de piston dans un but expérimental, qu'avec une pompe des marnes dimensions que celles qu'une longue expérience a montré être les meilleures pour un extincteur à main destiné à être utilisé dans n'impor- te quelle direction, on obtient le meilleur résultat quand le volume de liquide éjecté dans la course descendante de rentrée est moindre que celui obtenu dans les pompes du type actuel, et quand le volume éjecté dans la course ascendante de sortie est d'environ la moitié de celui de la course descendante de ren- trée. Toute tentative d'augmenter les volumes en réduisant les dimensions des orifices axiaux du piston donne lieu à la turbulence et à des résultats extrêmement irréguliers.
De plus, un effort anormal est exigé de celui qui manie la pompe.
En faisant usage d'une soupape à clapet, il est possible de résoudre tous les problèmes qui se présentent.
De préférence, la demanderesse fait usage de deux soupa- pes à clapet, une de chaque côté du piston et il est préféra- ble qu'elles soient en liaison mécanique, de façon à agir comme une seule unité.
On comprendra l'invention plus aisément en se référant au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 montre, pnincipalement en coupe par l'axe, le mode préféré de réalisation de la pompe;
La figure 2 est une vue des éléments séparés formant l'ensemble de piston ;
La figure 3 est une coupe axiale, à plus grande échelle, de l'ensemble de piston et des éléments qui lui sont associés durant la course descendante, quand la pompe est tenue dans la position montrée sur la figure 1 ;
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La figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure
3 mais montrant la course ascendante ;
Les figures 5, 6 et 7 sont des coupes par V-V, VI-VI et VII-VII respectivement de la figure 3;
Les figures 8 et 9 sont des coupes par VIII-VIII et IX-IX respectivement de la figure 1;
Les figures 10 et 11, enfin, sont des coupes analogues à celles des figures 3 et 4 à travers une pompe modifiée.
La pompe représentée par la figure 1 comprend un récipient 1 dans lequel un cylindre ou corps de pompe 2 est monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe : à cet effet il pivote à son extrémité inférieure sur un tube central fixe de refoulement 3 se terminant par l'ajutage 4. Ce tube 3 passe à travers l'extrémité fermée 5 d'une tige de piston creuse 6, qui passe à travers la tête 7 de la pompe, dans laquelle elle pivote, et qui à son tour forme coussinet pour la partie supérieure fermée 8 du cylindre 2. La tige de piston 6 porte une poignée de commande 9, qui est maintenue dans la tête 7 au moyen d'un joint à bayonnette quand la pompe n'est pas en' service, et qui, dans cette position, sert à obturer l'extrémité supérieure 10 du ttbe de refoulement 3.
Le cylindre 2 a deux orifices d'admission 11 et 12 contrôléé par les soupapes d'arrêt à billes 13 et 14 portées par les garnitures 15 et 16 fixées au cylindre et qui s'appuient sur les sièges'de soupapes 17 et 18 respectivement dans les deux garnitures . Les éléments de la pompe décrits jusqu'à présent sont identiques en principe aux éléments équivalents des pompes existantes du type en question.
La tige de piston creuse 6 porte un piston composite comprenant un piston 20 et deux. soupapes à clapet 21 et 22.
Ces deux dernières sont reliées rigidement entre elles par des tiges 23 vissées à leurs extrémités pour s'engager dans les alésages axiaux 24 ménagés dans les soupapes à clapet,les tiges glissant à frottement dur dans les passages axiaux 25 du piston 20 et étant fixées par les écrous 26. Ces deux sou-
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papes à clapet peuvent ainsi se mouvoir d'une seule pièce par rapport au piston 20. Le piston est rainuré à sa périphérie pour recevoir un segment expansible 27, du type décrit dans la demande de brevet britannique n 494.397, de façon à s'appliquer étroitement contre le cylindre de la pompe, et il est pourvu de trois orifices axiaux 28,29 et 30.
A chaque extrémité, le piston est pourvu d'un évidement autour de son bord intérieur, ainsi qu'on le voit en 31 et 32, et il contrôle les lumières 33 et 34 de la paroi de la tige de piston 6. La face supérieure du piston est pourvue d'une rainure annulaire 35, dans laquelle débouchent les orifices 28,29 et 30. Le mouvement du piston 20 sur la tige de piston est limité vers le haut par l'extrémité du manchon 36 qui est soudé à la tige 6. et, vers le bas, par la partie supérieure du chapeau 5.
La soupape à clapet supérieure 22 est établie avec un jeu faible, mais nettement défini, 37 autour du manchon 36 et avec deux conduits axiaux 38, qui sont hors d'alignement avec les orifices 28,29 et 30, mais qui coïncident axialement avec la rainure 35. La soupape à clapet inférieure 21 est également réalisable avec un jeu restreint, mais nettement défini, 39 autour du chapeau 5 et avec deux orifices axiaux 40 et 41, qui sont également hors d;alignemement avec les orifices 28, 29 et 30. La soupape à clapet inférieure comporte une saillie annulaire 43 en regard de la face inférieure du piston.
En vue d'augmenter la quantité de liquide refoulée pendant la course de rentrée par rapport à celle refoulée pendant la course de sortie, et de tenir compte de cette manière de la différence d'effort musculaire disponible naturellement, ainsi qu'il a été expliqué plus haut, on peut prévoir une soupape destinée à réduire le débit à travers l'ensemble pendant la course de rentrée par rapport à la course de sortie . Cette soupape affecte la forme d'une saillie 42 ménagée sur la face supérieure de la soupape à clapet 21 et disposée de telle sorte qu'elle ferme l'orifice 30 en prenant contact avec la face inférieure
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du piston 20.
En cours de fonctionnement, la position des éléments pendant la course de rentrée est montrée par la figure 3.
Le manchon 36 pousse devant lui le piston 20, la face infé- rieure du piston étant en contact avec la saillie 42, et (en supposant que la pompeest dirigée vers le bas), la soupa- pe 13 reste sur son siège 17, tandis que la soupape 14 est soulevée de son siège 18. La soupape 21, qui dès lors s'avance, se meut à travers le liquide dans le cylindre . Une partie du liquide est refoulée à travers les lumères 34 vers l'inté- rieur de la tige de piston 6, y monte, et s'écoule ensuite par le tuyau de refoulement 3. Le reste du liquide déplacé passe par les orifices 28 et 29 du piston et de là à travers la soupape 22, et au delà de celle-ci, vers l'autre coté de l'ensemble du piston .
Durant cette course, aucun liquide n'est aspiré dans le cylindre de la pompe, mais l'ensemble de piston se meut à travers une colonne ininterrompue de liqui- de, une quantité suffisante de liquide passe à la face supérieure de l'ensemble de piston pour assurer le fonctionnement effica- ce à la course suivante.
Durant la transition entre la course de rentrée et la course de sortie, le liquide compris entre la soupape 22 et le piston 20 peut être considéré comme renfermé, et, quand le piston se soulève par rapport à la soupape, ce liquidea un effet amortisseur et réduit très nettement la cessation ou l'arrêt qui se produit dans le refoulement des pompes de ce genre du type actuel. Cet effet amortisseur est augmenté par la présence de la saillie annulaire 43.
Dans la course de sortie, la position des éléments est montrée par la figure 4. Le piston est maintenant poussé en avant par le chapeau 5 et s'est élevé par rapport aux soupapes à clapet. Une partie du liquide déplacé est refoulée hors du cylindre par les lumières 33, et le reste passe par les orifi-
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ces axiaux pendant que tout l'ensemble est en mouvement. Pen- dant cette course le cylindre de la pompe se remplit de nou- veau de liquide sous l'effet de l'aspiration aidée par la hau- teur correspondant à la pesanteur.
Pendant cette course de sortie, le liquide coule autour de la rainure 35, dans son passage des orifices 38 aux orifices
28, 29 et 30; en d'autres termes, il coule le long d'un trajet de résistance . Dans la pratique, on trouve que des résultats bien meilleurs sont obtenus en formant le trajet de résistance de cette manière plutôt qu'en diminuant le diamètre des orifi- ces axiaux. A la course de rentrée, el existe une résistance équivalente étant donné que l.es orifices 40 et 41 sont hors d'alignement axial avec les orifices 28 et 29.
Dans la variante que montrent les figures 10 et 11, il n'y a qu'une seule soupape à clapet, figurée en 44 et montée au-dessus du piston 20. Elle est portée par des axes 45 qui passent par des alésages pratiqués dans le piston 20, et son mouvement extérieur par rapport à la tige de piston 6 est limité par une bague 46 pourvued'un épaulement et fixée à la tige, bague qui sert lors de la course de rentrée (que montre la figure 10) à obturer l'espace 37 entre la soupape et la tige du piston. Dans cette course, el existe un trajet de résistance formé par l'espace existant entre le bord de la bague 46 et les orifices 38.
Au commencement de la course de sortie, le piston vient en contact avec la soupape 44 et, pendant le mouvement qui amène ce résultat, le liquide se trouvant entre le piston et la soupape est refoulé hors de l'espace existant entre les deux lors de la course de rentrée, réduisant ainsi matériellement la cessation du l'arrêt du refoulement. La position des éléments hors de la course de sortie est montrée sur la figure 11.
Pour illustrer l'effet produit, on dennera maintenant
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quelques chiffres. Ils ont tous été obtenus avec une pompe contenant 1 litre, 136 de liquide et avec une tige de piston creuse de dimensions normales pour une telle pompe. Avec l'organisation représentée sur les figures 1 à 9, le volume de liquide refoulé à la course descendante de rentrée est de 181 cm3 et, à la course ascendante de sortie, de 11 cm3, 2 soit donc 29,5 cm3 pour la double course, le second volume étant d'environ 60% du premier . Si l'on supprime la saillie 42, le premier volume tombe à 17 cm3, et le second reste inchangé, le pourcentage s'élevant à 65 %.
Avec l'organisation représentée sur les figures 10 et 11, le premier volume tombe à 13 cm3 et le second est encore de 11 cm3. soit donc un pour- centage de 85% et une réduction du volume total de la double course de 24 cm3. Ces chiffres, bien qu'ils ne soient pas aussi favorables que ceux obtenùs avec deux soupapes, le sont assez pour faire de la pompe un extincteur efficace. Quand, toutefois, la soupape 44 est placée de l'autre côté du piston, c'est-à-dire du côté opposé au levier de commande, le volume refoulé à la course de rentrée descendante est de 17 cm3. mais celui de la course ascendante de sortie de 65 cm3 seulement, ce qui est insuffisant pour faire de la pompe un extincteur d'incendie utile . Finalement, quand on omet les deux soupa- pes, les chiffres respectifs sont de 13 et de 6,5 cm3 respec- tivement .
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DESCRIPTIVE MEMORY, filed in support of a request for
PATENT OF INVENTION the company: THE PYRENE COMPANY LIMITED "Improvements to hand pumps" Priority of a patent application filed in Great Britain on July 1, 1943 in the name of Richard ZIESCHANG.
The present invention relates to a double-acting hand pump, of the kind in which the reciprocation of a piston is used in a cylinder placed in a container containing a liquid to be delivered, a check valve being provided at each end so that the pump can be used in both directions. The invention is particularly applicable, but is not limited, to pumps of this type, the piston of which is carried by a hollow piston rod with intake ports controlled by the piston, commonly in use as fire extinguishers.
In these pumps, the liquid must be extracted from the bottom of the container and a check valve or shut-off valve must be placed at this point, because otherwise this valve would not remain submerged in the liquid when the level of the liquid drops for the operation of the pump. It is necessary
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make sure that, when the piston is lowered (in whatever direction the pump is held), the liquid enters the part of the cylinder located above the piston so that this part contains liquid that can be forced back into the Piston rod hollow during the upward stroke of the piston.
In pumps of the current type, there are two stop valves, one at each end of the cylinder, and these are not directly exposed inside the container; on the contrary, they are located in the wall of a suction tube crossing almost the entire length of the container, so that when the piston descends, the liquid is sucked into the cylinder by this suction tube and by the upper shut-off valve.
As pumps of this kind of the present type employed as fire extinguishers are intended for use directed upwards or downwards, the suction tube itself is provided at each end with a controlled inlet port. by a ball valve, the upper ball being applied to its seat during use, while the lower ball is moved away from its seat. To ensure positive movement of the lower ball away from its seat, a rod is placed in the suction tube to slide and come into contact with the lower ball. Since the stem and ball valves are mounted idle, they are subject to unwanted vibrations or movements; especially if they are transported horizontally in an automobile.
Apart from the advantage of eliminating this relatively small inconvenience and simplifying the construction of the pump, there is an important factor which must be taken into consideration.
When the pump is used as a fire extinguisher, it should, ideally speaking, provide an equal volume on each stroke and should continue to provide that same volume on each stroke from the beginning to the end of the pumping operation. Ur, it is easier for the average person to direct the jet exactly, to control and operate the pump easily-
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ment and uniformly if we make aorta that the pump ejects a little less liquid in its output stroke than in its input stroke, so that the force required corresponds to the steering force normally available.
Since the pumps are generally directed downward toward the source of the fire, it is the upward exit stroke that requires less effort than the downward retraction stroke, and it is less important to take this into account. happens when the pump is pointed up.
In pumps of the species in question of the present type, the difference in the amount of muscle energy required is the inevitable result of the construction, which is such that at each stroke only about a quarter of the liquid contained in the cylinder the working side, or at high pressure of the piston, is discharged in the form of a jet, while the remainder is discharged into the container by bearings in which the assembly comprising the cylinder is mounted so as to be able to rotate in the pump . On the downward stroke of re-entry, these bearings are immersed in the liquid, and the resistance they offer to the passage of the liquid is greater than on the upward stroke of exit, when the bearings through which the liquid is forced are not not submerged.
This difference in resistance has two results: it allows the pump to operate uniformly without requiring an extraordinary effort during the output stroke; on the other hand, it results in the discharge of a smaller volume of water at this stroke than at the re-entry stroke.
However, this has the consequence of an important drawback, namely that if the amount of liquid contained in the container decreases, the liquid jet is reduced in volume, and, towards the end of the complete operation, it becomes completely irregular. The object of the present invention is a pump capable of delivering the volumes of liquid determined in advance at each stroke from the beginning to the end of pumping, said pump being free from the drawbacks to which it has been made.
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hint.
In pumps of the current type, there is a marked cessation or stopping of the delivery of the liquid during the passage from the downstroke of re-entry to the upstroke of exit, and this, regardless of any difference in the volumes ejected during the two strokes, results in an irregularity in the discharge of the liquid. The invention also aims to reduce or eliminate this cessation or stoppage,
Another result of the current type of construction is the need to provide therein a device for removing liquid from the hollow piston rod immediately downstream of the bearing at the end of the pump through which the piston rod passes. through the top of the container to join a control handle.
The Applicant has sought moreover to avoid the need for a removal device of this kind.
In accordance with the present invention, use is made of a compound piston assembly comprising a piston provided with one or more axial ports and a flap valve on the piston side near the control handle, the whole assembly being at each stroke a back and forth movement through an uninterrupted column of liquid and pushing in front of it a determined fraction of the liquid of the cylinder located on the front side of the assembly, the remainder passing through said assembly towards its rear side. The system will be understood more easily by considering a pump cylinder full of liquid and including a piston which works therein in a fluid-tight manner.
If the cylinder were closed at both ends and the piston rod were completely sealed, the piston, if full, would be, immobile; on the other hand, if large axial orifices were made in the piston, it would pass through the liquid with such ease that there would be only negligible discharge of the liquid. But if we practice
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that in the piston of the restricted axial orifices, one can still easily give it a back-and-forth movement, but it will meet in its passage a sufficient resistance to give the pressure * necessary to force a fraction of the liquid out of the cylinder towards the 'discharge nozzle.
In the absence of a control valve, it can be seen in practice, thanks to the construction of numerous forms of piston for experimental purposes, that with a pump marl dimensions such as those which long experience has shown to be the best for a hand extinguisher intended to be used in any direction, the best result is obtained when the volume of liquid ejected in the downstroke of re-entry is less than that obtained in pumps of the current type, and when the volume ejected in the upstroke of exit is about half that of the downstroke of entry. Any attempt to increase volumes by reducing the dimensions of the axial piston ports results in turbulence and extremely irregular results.
In addition, an abnormal force is required of the person operating the pump.
By making use of a flapper valve, it is possible to solve any problems that arise.
Preferably, the Applicant makes use of two flap valves, one on each side of the piston and it is preferable that they are in mechanical connection, so as to act as a single unit.
The invention will be understood more easily by referring to the appended drawing in which:
Figure 1 shows, mainly in section through the axis, the preferred embodiment of the pump;
Figure 2 is a view of the separate elements forming the piston assembly;
Figure 3 is an axial section, on a larger scale, of the piston assembly and its associated elements during the downstroke, when the pump is held in the position shown in Figure 1;
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Figure 4 is a section similar to that of figure
3 but showing the upward stroke;
Figures 5, 6 and 7 are sections through V-V, VI-VI and VII-VII respectively of Figure 3;
Figures 8 and 9 are sections through VIII-VIII and IX-IX respectively of Figure 1;
Figures 10 and 11, finally, are sections similar to those of Figures 3 and 4 through a modified pump.
The pump shown in Figure 1 comprises a container 1 in which a cylinder or pump body 2 is mounted so as to be able to rotate about its axis: for this purpose it pivots at its lower end on a fixed central delivery tube 3 is ending with nozzle 4. This tube 3 passes through the closed end 5 of a hollow piston rod 6, which passes through the head 7 of the pump, in which it pivots, and which in turn forms a cushion for the closed upper part 8 of the cylinder 2. The piston rod 6 carries a control handle 9, which is held in the head 7 by means of a bayonet seal when the pump is not in use, and which , in this position, serves to close the upper end 10 of the delivery head 3.
The cylinder 2 has two intake ports 11 and 12 controlled by the ball stop valves 13 and 14 carried by the linings 15 and 16 attached to the cylinder and which rest on the valve seats 17 and 18 respectively in the two toppings. The pump elements described so far are identical in principle to equivalent elements of existing pumps of the type in question.
The hollow piston rod 6 carries a composite piston comprising a piston 20 and two. flap valves 21 and 22.
The latter two are rigidly connected to each other by rods 23 screwed at their ends to engage in the axial bores 24 formed in the flap valves, the rods sliding with hard friction in the axial passages 25 of the piston 20 and being fixed by the nuts 26. These two
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Flap valves can thus move in one piece relative to piston 20. The piston is grooved at its periphery to accommodate an expanding ring 27, of the type described in British Patent Application No. 494,397, so as to apply tightly against the pump cylinder, and it has three axial ports 28, 29 and 30.
At each end, the piston is provided with a recess around its inner edge, as seen at 31 and 32, and it controls the slots 33 and 34 in the wall of the piston rod 6. The upper face of the piston is provided with an annular groove 35, into which the orifices 28, 29 and 30 open. The movement of the piston 20 on the piston rod is limited upwards by the end of the sleeve 36 which is welded to the rod 6.and, down, through the upper part of the cap 5.
The upper reed valve 22 is set with a small, but clearly defined, clearance 37 around the sleeve 36 and with two axial conduits 38, which are out of alignment with the ports 28, 29 and 30, but which coincide axially with the groove 35. The lower flap valve 21 is also achievable with a small but clearly defined clearance 39 around the bonnet 5 and with two axial ports 40 and 41, which are also out of alignment with the ports 28, 29 and 30 The lower flap valve has an annular projection 43 facing the underside of the piston.
In order to increase the quantity of liquid discharged during the re-entry stroke compared to that discharged during the exit stroke, and to take into account in this way the difference in muscular effort available naturally, as has been explained above, a valve can be provided for reducing the flow through the assembly during the retraction stroke relative to the outlet stroke. This valve takes the form of a projection 42 formed on the upper face of the flap valve 21 and disposed such that it closes the orifice 30 by making contact with the lower face.
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piston 20.
During operation, the position of the elements during the retraction stroke is shown in figure 3.
The sleeve 36 pushes the piston 20 in front of it, the lower face of the piston being in contact with the projection 42, and (assuming the pump is directed downwards) the valve 13 remains in its seat 17, while that the valve 14 is lifted from its seat 18. The valve 21, which therefore advances, moves through the liquid in the cylinder. Part of the liquid is forced through the lumens 34 to the interior of the piston rod 6, rises there, and then flows through the discharge pipe 3. The remainder of the displaced liquid passes through the orifices 28 and 29 of the piston and thence through valve 22, and past it to the other side of the piston assembly.
During this stroke, no liquid is sucked into the pump cylinder, but the piston assembly moves through an uninterrupted column of liquid, a sufficient quantity of liquid passes to the upper face of the assembly. piston to ensure efficient operation on the next stroke.
During the transition between the retraction stroke and the outlet stroke, the liquid between the valve 22 and the piston 20 can be considered as trapped, and, when the piston rises relative to the valve, this liquid has a damping effect and greatly reduces the stopping or stopping which occurs in the discharge of pumps of this kind of the present type. This damping effect is increased by the presence of the annular projection 43.
In the exit stroke, the position of the elements is shown in Figure 4. The piston is now pushed forward by the cap 5 and has risen relative to the reed valves. Part of the displaced liquid is discharged out of the cylinder through the ports 33, and the rest passes through the ports.
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these axial while the whole assembly is in motion. During this stroke, the pump cylinder fills with new liquid under the effect of the suction aided by the height corresponding to gravity.
During this exit stroke, the liquid flows around the groove 35, in its passage from the orifices 38 to the orifices
28, 29 and 30; in other words, it flows along a resistance path. In practice, it has been found that much better results are obtained by forming the resistance path in this manner rather than by reducing the diameter of the axial ports. At the retraction stroke, there is an equivalent resistance since the ports 40 and 41 are out of axial alignment with the ports 28 and 29.
In the variant shown in Figures 10 and 11, there is only one flap valve, shown at 44 and mounted above the piston 20. It is carried by pins 45 which pass through bores made in the piston 20, and its external movement with respect to the piston rod 6 is limited by a ring 46 provided with a shoulder and fixed to the rod, which ring is used during the retraction stroke (shown in FIG. 10) to be closed the space 37 between the valve and the piston rod. In this stroke, there is a resistance path formed by the space existing between the edge of the ring 46 and the orifices 38.
At the beginning of the exit stroke, the piston comes into contact with the valve 44 and, during the movement which brings about this result, the liquid between the piston and the valve is forced out of the space existing between the two during the re-entry stroke, thus materially reducing the cessation of stopping the delivery. The position of the elements outside the exit stroke is shown in figure 11.
To illustrate the effect produced, we will now denn
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some numbers. They were all obtained with a pump containing 1 liter, 136 of liquid and with a hollow piston rod of normal dimensions for such a pump. With the organization shown in Figures 1 to 9, the volume of liquid delivered on the downward reentry stroke is 181 cm3 and, on the upward outlet stroke, 11 cm3, 2 i.e. 29.5 cm3 for the double stroke, the second volume being about 60% of the first. If the protrusion 42 is removed, the first volume drops to 17 cm3, and the second remains unchanged, the percentage rising to 65%.
With the organization shown in Figures 10 and 11, the first volume drops to 13 cm3 and the second is still 11 cm3. therefore a percentage of 85% and a reduction in the total volume of the double stroke of 24 cm3. These figures, although not as favorable as those obtained with two valves, are sufficient to make the pump an effective extinguisher. When, however, the valve 44 is placed on the other side of the piston, that is to say on the side opposite to the control lever, the volume delivered to the downward retract stroke is 17 cm3. but that of the upward exit stroke of only 65 cm3, which is insufficient to make the pump a useful fire extinguisher. Finally, when the two valves are omitted, the respective figures are 13 and 6.5 cm3 respectively.