<Desc/Clms Page number 1>
COMMANDE DE POMPE AXIALE A PISTONS.
L'invention concerne une pompe axiale à pistons, à débit varia- ble, dont les pistons sont actionnés par un plateau oscillant à inclinaison constante, et dans laquelle un déplacement axial du plateau oscillant conjoin- tement avec les pistons, par rapport à des ouvertures de distribution prati- quées dans les cylindres, provoque une variation de la course des pistons qui est efficace pour le débit, et par conséquent une variation du débit lui- même. Lorsqu'une telle pompe est munie, suivant la figure 2 du brevet fran- çais 943.030 demandé le 11 mars 1947, d'un ressort principal 31 agissant con- tre les pressions hydrauliques des pistons, le débit de la pompe diminue au- tomatiquement avec l'augmentation de la pression de travail.
La construction de ce ressort principal ne présente pas de difficulté tant que la pression de travail est relativement basse, de 10 à 20 atm. par exemple, pour la cour- se de travail entière des pistons, c'est-à-dire pour le maximum d'admission, tandis qu'elle est relativement grande, par exemple de 250 à 300 atm., pour le minimum de débit, par exemple pour une admission de 10 à 20% Toutefois, s'il s'agit d'atteindre une pression plus haute de 50 à 60 atm. avec l'admis- sion maximum et une pression relativement basse de 200 atm.
par exemple avec l'admission minimum, la différence entre les pressions hydrauliques des pis- tons de refoulement agissant contre le ressort principal,-dans la position la plus basse et dans la position la plus haute du plateau, n'a qu'une petite valeur et le caséchéant elle est même négative; dans le premier cas, il fau- drait donc monter un ressort principal très long et mou, de sorte que.le corps de pompe devrait avoir une longueur indésirable ou un grand diamètre. Dans le deuxième cas, un réglage par des moyens aussi simples n'est même pas pos- sible du tout.
On rencontre les mêmes difficultés lorsqu'il s'agit de pompes dans lesquelles, suivant le brevet belge 492.659 demandé le 10 décembre 1949, d'une part de grands et de petits pistons refoulent simultanément pour le débit maximum et, d'autre:'part, seuls les petits pistons refoulent pour le
<Desc/Clms Page number 2>
débit minimum et la pression maximum, la pression hydraulique des petits pis- tons dirigée contre le ressort principal étant naturellement relativement petite.
Pour remédier à cet inconvénient , on utilise, suivant l'inven- tion, au moins un piston auxiliaire monté dans le corps de pompe de manière que son axe soit à peu près parallèle aux pistons de travail, et pouvant cou- lisser axialement sous la pression ,du fluide de travail de la pompe, ce pis- ton auxiliaire agissant contre le piston principal dans le même sens que les pistons qui servent à refouler le fluide sous pression.
Un exemple de l'objet de l'invention est représenté dans le des- sin ci-joint, dans lequel : .La figure 1 est une coupe longitudibale d'une pompe:.:
La figure 2 représente une variante.
Les figures 3 et 4 sont des vues de détail de différentes dispo- sitions du piston auxiliaire.
1 est un bloc de cylindres dans lequel sont pratiqués plusieurs, par exemple 12 alésages cylindriques 2, 3 dans lesquels travaillent les pis- tons 4, 5. Ces alésages sont disposés encercle autour de: l'axe 6, auquel ils sont parallèles. Les pistons 4, 5 sont pressés au moyen de ressorts 8 contre l'anneau porteur 9 monté à rotation au moyen de roulements à billes 10 et 11 dans une position oblique sur le plateau oscillant 13, qui est relié à l'arbre moteur 18 de manière à ne pouvoir tourner par rapport à lui, mais à pouvoir coulisser longitudinalement. Les ressorts 8 sont appliqués par leur extrémité inférieure sur une douille 15 guidée par sa partie restreinte , 16 dans l'alésage 17 du corps de pompe.
L'arbre 18 de la pompe est monté dans le corps de pompe au moyen de roulements à billes 20 et 21 et il est entraîné à sa partie supérieure par le moteur d'entraînement 19, non repré- senté en détail, au moyen de son bout d'arbre à clavette 22 engagé dans l'ar- bre de la pompe. Le plateau oscillant 13 s'applique.au, moyen du palier axial 23 sur la douille de réglage 24 que le ressort principal 27 appliqué sur le couvercle 25 presse vers le bas.
Les alésages 28, 29, qui aboutissent aux cylindres 2, 3, servent' à commander l'arrêt de l'admission et,dans les cylindres 3,à assurer aussi l'aspiration du liquide de travail. Les pistons fonctionnent de la manière décrite dans les brevets suisses 251.984 et 269.288. Les cylindres 2 sont munis en outre d'une soupape d'aspiration 7, de sorte que le piston 4 aspire également lorsque-les ouvertures supérieures 28 des cylindres 2 ne sont:pas ouvertes par les pistons 4.- Le liquide aspiré par les pistons 4, 5, hors du réservoir 26 entre par les soupapes de refoulement 30, 31 chargées par @ des ressorts, dans la chambre à pression 32 de la pompe, d'où il est envoyé' au point d'utilisation par la conduite 33.
Dans les figures 1 et 2, un disque 14 est inséré au-dessous du palier inférieur 21 de l'arbre. Le piston auxiliaire 34 s'applique sur le milieu de ce disque, qui est pressé vers le haut par le ressort 35. Dans la position représentée, la ressort 35 doit exercer vers-le haut une pression plus grande que la somme des forces des ressorts 8 qui pressent la douille 15 vers le bas.
Dans-le type de construction représenté dans la figure 1, un pa- lier axial 3'7 est monté entre le moyeu 36 du plateau oscillant 13 et la douil- le 16. ,Cette disposition du palier 37 -et les dimensions mentionnées pour ' le ressort 35 out pour résultat que les pièces 15, 16, 37 et 13 se déplacent toujours ensemble vers- le.haut ou vers le bas.
<Desc/Clms Page number 3>
Le piston 34 des figures 1 et 2 est en forme de champignon et porte une tête 39 guidée dans un cylindre 40 dont le diamètre est plus grand que celui de la tige 34 du piston. Ce cylindre est pourvu dé deux alésages transversaux 41 et 42 débouchant, le premier dans la chambre à pression 32 et le dernier, dans la chambre 38 où aucune pression ne règne. Contrairement à cette disposition, le cylindre 40 et les alésages 41, 42 peuvent être supprimés, la tête 39 venant alors s'appliquer également sur la surface 44 dans sa position la plus haute.
Le mode de fonctionnement du réglage de la pompe des figures 1 et 2 est le suivant :Si la pression augmente dans la chambre à pression 32, la pression exercée sur les pistons 4 et 5 pendant l'expulsion du liquide par les soupapes de refoulement 30 et 31 augmente aussi. Comme le plateau oscillant 13 est monté de manière à pouvoir coulisser axialement sur l'arbre 18 de la pompe, le ressort 27 est donc comprimé davantage et la course efficace des pistons 5 au moins diminue, et avec elle le débit. L'action des pistons 4, 5 est alors secondée par la pression hydraulique agissant sur le piston 34.
Pour une pression déterminée, la tête de piston 39 vient s'appliquer sur le fond 44 du cylindre 40 et limite ainsi le mouvement ascen- dant de ce piston, ainsi que celui de l'ensemble constitué par le plateau oscillant et les douilles 15 et 24. Il faut que les alésages 41 et 42 soient disposés de manière qu'au moment où l'arête 45 de la tête 39 ferme' l'alésage 41, l'arête 46 du piston 34 ouvre l'alésage 42. Ceci a pour effet que la pression est supprimée dans la chambre 47 au-dessus-du-piston 39 et que celui- ci est amené-rapidement à sa position la plus haute, c'est-à-dire contre la butée 44, par une grande pression effective, qui agit maintenant sur le grand diamètre de la tête 39.
En disposant les deux alésages 41 et 42 dans une position plus haute ou plus basse, on peut déterminer d'avance la position de l'ensemble dans laquelle son mouvement ascendant subit commence.
Lorsque le cylindre 40 et les ouvertures'41, 42 n'existent pas, aucun changement subit de position du piston 34, 39 n'a lieu et la'surf ace supérieure 45 du piston 39 vient simplement s'appliquer sur la surface 44 dans sa position supérieure, comme on l'a déjà dit plus haut.
Si cette ap- plication sur la surface 44 est bien étanche, le piston 39 ne donne plus lieu à aucune perte due à des fuites. ' ''- - Dans le dispositif représenté dans la figure 1, la pression du piston auxiliaire 34, 39 s'exerce par l'intermédiaire du plateau 14 sur la douille 16, puis à partir de celle-ci par l'intermédiaire du palier 37 sur le plateau oscillant et par l'intermédiaire du palier 23 sur la douille de réglage 24, pour agir dans le même sens que les pistons 4 et 5 contre le res- sort principal 27.
La disposition de la figure 2 ne diffère de celle de la figure 1 qu'en ce que la force du piston auxiliaire 34, 39, dont seule la partie supérieure est représentée, agit sur la douille de réglage 24 à partir de la douille 15, 16, non pas par l'intermédiaire de deux roulements à billes axiaux 37 et 23, mais directement par un collet 50 de la douille 15, 16.
Ceci permet d'économiser un palier 37 et ménage le palier axial 23.
La figure 3 représente une autre disposition de piston auxiliaire.
Le piston auxiliaire 51 est monté latéralement dans'le corps de pompe 1 et agit directement sur la douille 15 par son extrémité supérieure 52, puis sa force est transmise vers le haut à partir de cette douille et par l'intermé- diaire du palier 37, comme dans la figure 1, ou par l'intermédiaire du collet 50, comme le montrent les figures 2 et 3 ; uncanal 54 sert à conduire la pression de la chambre à pression 32 sur la face inférieure du piston 51. Un deuxième piston 51 de même grandeur est avantageusement monté symé- triquement par rapport à l'axe 6 de la pompe, de sorte que la résultante des pressions des deux pistons se trouve dans l'axe 6 de la pompe; toutefois, il peut y avoir aussi trois ou plus de trois pistons auxiliaires répartis uniformément sur le pourtour .
Lorsque les pistons auxiliaires 51 sont du
<Desc/Clms Page number 4>
type représenté dans la figure 3, il faut que la douille 24 s'applique par son extrémité supérieure, dans sa position la plus haute, contre le couvercle
25, de manière que le ressort 27 ne puisse plus être comprimé davantage.
Dans cette disposition, les pistons 51 sont constamment soumis à la même près sion que celle qui règne dans la chambre à pression 32.
Au lieu que la chambre qui se trouve au-dessous du piston 51 soit reliée à la chambre à pression, on peut aussi relier la première de ces cham- bres à une chambre de cylindre voisine 2, au moyen du canal 53 représente- en tireté. De cette manière, le piston auxiliaire 51 ne pousse vers le haut que pendant la course de pression du piston 4.
Ce type de piston auxiliaire est utilisé d'une manière particulièrement avantageuse lorsque la pompe possède de grands et de petits pistons 5, donc par exemple trois petits pistons 4, la chambre qui se trouve au-dessous de chaque piston auxiliaire 51 étant reliée à chacun des trois petits cylindres 2 ; ces conditions, le mieux est de donner au piston auxiliaire 51 un diamètre tel que la somme des surfaces du petit piston 4 et du piston auxiliaire 51 soit égale à la surface des grands pistons 5. Relativement aux pressions des pistons et des pistons auxiliaires agissant sur le ressort principal 27, cette pompe fonc- tionne, dans ce dernier cas, comme une pompe n'ayant que de grands pistons qui sont tous les mêmes.
Cette disposition comprend un ressort 68 empêchant le piston 51 de s'écarter de la douille 15 pendant la course d'aspiration du piston 4.
On peut aussi donner au piston auxiliaire monté sur le côté la forme d'un piston étagé, comme celle du piston 34, 39 des figures 1 et 2, pour obtenir un mouvement ascendant subit de l'ensemble et respectivement un changement de position pour une position intermédiaire quelconque, déter- minée d'avance, de la douille de réglage 24. Cette disposition est indiquée dans la figure 2 sur le côté gauche du corps de pompe. L'huile sous pression arrive alors par le canal'69, indiqué en tireté, partant de la chambre à pres- sion 32.
On peut aussi provoquer ce mouvement ascendant subit pour une position déterminée de la douille de réglage 24 en utilisant deux pistons auxiliaires 55, comme cela est représenté dans la figure 4, en coupe, à une échelle un peu plus grande. De l'huile sous pression venant de la chambre à pression 32 est amenée à ce piston auxiliaire par le canal 56, dès que le piston, obéissant à la pression du ressort 27, a suivi la douille 15 jusqu'à ce que son bord inférieur ouvre le canal 56.
Alors que, jusqu'à cette posi- tion, la chambre qui se trouve au-dessous du piston était reliée à l'extérieur par l'intermédiaire des alésages 58, 59, et 60, c'est-à-dire qu'aucune pression , ne régnait dans cette chambre, à partir de ladite position l'arête 62 du pis- ton vient se placer au-dessus de l'arête supérieure 63 de l'évidement du corps de pompe, de.sorte que cette communication avec 1''extérieur est coupée et que la pression qui agit sur le piston 55 est la même que celle de la chambre à pression 32. Par suite de cette force supplémentaire des deux pistons auxi- liaires 55, qui entre en action subitement, la douille 24 est poussée immé- diatement jusqu'à sa position la plus haute.
On peut utiliser des pistons auxiliaires comme ceux de la figure 4 seuls ou en combinaison avec des pis- tons auxiliaires comme ceux de la figure 3.
Si les ressorts des pistons s'appuient non pas sur la douille 15, mais sur le fond 65 du corps de pompe l, le talon 67 étant alors suppri- mé, rien.n'est changé en principe au fonctionnement du dispositif décrit.
Le palier axial 37 peut être omis et la pression du piston auxi- liaire 34 peut être transmise au plateau oscillant 36, 13 par 1'intermédiaire des billes du palier 21 et d'une douille 66.