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1 " POMPE A PISTON ANIME D'UN MOUVEMENT EXCENTRIQUE ".-
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La présente invention est relative à une pompe dont le piston cylindrique est animé d'un mouvement excen- trique dans une enveloppe cylindrique de plus grand diamè- tre et du type, dans lequel la pièce coulissante prévue pour séparer les chambres de pompage est fixée à une des deux parties et est guidée, de manière coulissante, dans l'autre partie, de façon à empêcher une rotation continue du piston animé d'un mouvement excentrique .
On connaît des pompes de ce genre. Ces pompes pré- sentent l'avantage d'une vitesse relative assez faible de l'enveloppe du piston coulissant à l'intérieur de l'envelop- pe du cylindre .
La présente invention a pour objet une pompe de ce genre, qui fonctionne entièrement sans lubrifiants liquides, gras ou libérant des vapeurs, qui présente une structure sim- ple et robuste et dont les surfaces de glissement exigent ur traitement minimum .
L'invention a encore pour objet une pompe, qui permet d'atteindre un vide élevé, même si elle comporte un seul étage .
L'invention a également pour objet une pompe, qui travaille avec de faibles pertes par frottement et atteint, par conséquent, un rendement élevé .
Un autre objet de l'invention est une pompe, qui présente un grand débit du fluide à pomper, à des pressions levées, du cote échappement .
L'invention a encore pour objet de réduire à un minimum l'espace nuisible dans de telles pompes .
Enfin, l'invention a aussi pour objet un système de pompe, grâce auquel, pour un diamètre constant du cylin- dre et une même longueur du piston; on obtient simplement
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par un choix différent du nombre de tours et par un choix correspondant du diamètre du piston,. le même volume véhiculé ce qui permet avec un minimum d'éléments de construction de satisfaire aux besoins les plus divers de la pratique .
D'autres particularités et détails de l'objet de l'invention ressortiront de la description suivante des des- sins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique montrant la structure essentielle de la pompe,; - la figure 2 est une coupe verticale parallèle à l'axe de la pompe représentée à la figure 1; - les figures 3 et 4 montrent deux possibilités d'exécution différentes, en coupes partielles, pour les élé- ments d'étanchéité entre piston et envelqppe cylindrique ; - la figure 5 est une coupe axiale d'une forme d'exécution analogue à celle de la figure 2, la pompe étant cependant, dans ce cas, une pompe à plusieurs étages; - la figure 6 est une coupe verticale perpendicu- laire à l'axe de la pompe représentée à la figure 5 ;
- la figure 7 est une coupe partielle analogue à celle de la figure 6, mais établie dans un autre plan de coupe parallèle; la figure 8 est une coupe verticale parallèle à l'axe d'une autre forme d'exécution de la pompe à plusieurs étages ; - les figures 9 et 10 sont respectivement une vue en élévation et une coupe longitudinale d'une paroi frontale du piston respectivement du couvercle du cylindre avec des pièces intercalaires destinées à réduire les frottements; - les figures 11 et 12 sont respectivement une vue on élévation et une coupe transversale d'une paroi fron-
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tale avec des pièces intercalaires agencées de maniera quelque peu différente;
- la figure 13 montre, en coupe axiale- schématique, une autre possibilité de fermeture étanche des faces fronta- les ; - la figure 13a montre, à plus grande échelle, un détail de la figure 13 ; - la figure 14 est une autre coupe axiale de la forme d'exécution illustrée à la figure 13; - la figure 15 est une vue en élévation frontale du piston sans disque de démarrage selon les.figures 13 et 14; - la figure 16 est une vue de 1'intérieur du disque de démarrage du piston à monter sur le cylindre pour le fer- mer; - la figure 17 est une coupe schématique d'un pis- ton présentant des rainures, dans lesquelles sont montées dès pièces servant à diminuer les frottements; - les figures 17a et 17b montrent,. à plus grande échelle, en coupe détaillée partielle la position occupée par les pièces en question dans diverses positions du piston;
- la figure 18 montre, en coupe parallèle à l'axe, comment les pièces en question sont appuyées dans leurs rai- nures ; - la figure 18b est, à plus grande échelle, une vue de détail montrant la disposition de ressorts; - la figure 19 représente un segment d'étanchéité divisé , qui peut être utilisé dans des agencements tels que ceux illustrés aux figures 17 et 18 et qui permet également une fermeture étanche du c8té des faces frontales; - la figure 19a montre un détail du segment repré- senté à la figure 19;
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- la figure 20 montre le montage de plaques de fermeture et de ressorts sur les segments d'étanchéité selon la figure 19 ;
- la figure 21 montre une forme dtexétution modi- fiée, dans laquelle une enveloppe de piston fendue en di- rection longitudinale entoure le piston et peut être appli- qu@e contre la paroi du cylindre; - la figure 21a est une coupe transversale analo- gue partiellement brisée, montrant l'enveloppe du piston dans une autre position; - la figure 22 est une coupe partiellement brisée et parallèle à l'axe, qui.correspond à la figure 21; - les figures 23 et 24 montrent en coupes schéma- tiques diverses possibilités pour le refroidissement de la pièce coulissante par l'air d'aspiration; - les figures 25,26 et 27 montrent respectivement des coupes et une vue en élévation dans trois plans diffé- rents d'une soupape d'aspiration, qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du piston;
- les figures 28,29 et ,30 sont des représentations analogues d'une soupape de pression, qui s'étend également pratiquement sur toute la longueur du piston ; - la figure 31 est une vue en élévation frontale d'un piston équipé d'éléments d'étanchéité autrement agencés - la figure 32 montre schématiquement les vitesses de glissement se présentant dans la pompe suivant l'inven- tion entre les parties mobiles l'une par rapport à l'autre; - - la figure 33 est-un 'diagramme montrant la rela- tion entre ces vitesses et la position angulaire du piston, et - la figure 34 est un diagramme montrant la rela-
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tion entre le diamètre du piston et le nombre de tours, pour un même diamètre de cylindre, une même longueur de piston, une même vitesse et une même puissance de pompe.
Comme le montrent les figures 1 et 2, le piston 1: animé d'un mouvement excentrique est monté, de manière à pouvoir tourner, par l'intermédiaire de paliers à rouleaux 14 sur un excentrique 17 dans le cylindre 11. L'arbre de l'excentrique 17 est désigné par la notation de référence 13. La pièce coulissante ou tiroir 15 est fixée à la partie supérieure du carter de la pompe et est engagée dans une rainure du piston cylindrique, garnie d'éléments de glissement ou autres pièces 16 destinées à réduire les frot- tements. La rainure en question s'élargit en forme de tra- pèze 20 à sa partie inférieure en--sorte que la pièce cou- lissante possède une liberté de mouvement appréciable.
Dans le même but, les éléments de,glissement ou autres pièces 16 destines à réduire les frottements présentent des surfaces extérLeures cylindriques, de façon à permettre un certain , pivotement ou basculement de la pièce coulissante 15 par rap- port au piston cylindrique 12. A cet égard, la possibilité est également offerte de munir la pièce coulissante 15 à sa partie inférieure de prolongements élastiques (non représen- tés) en forme de lèvres ou de languettes, qui s'appliquent; lors du déplacement de la pièce coulissante, contre les pa- rois de la rainure ou de sa partie élargie 20 et améliorent ainsi l'étanchéité, c'est-à-dire qu'ils empêchent un passage du fluide entre la pièce coulissante et les éléments de glissement 16.
Lors de l'entraînement de l'arbre d'excentrique 13, l'excentrique 17 tourne à la vitesse dudit arbre et déplace
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le piston cylindrique 12 dans le carter cylindrique, de façon que ce piston vienne en contact par des parties suc- cessives de sa. périphérie avec la paroi du cylindre. Cepen- dant,, le piston 12 est incapable de subir une rotation, à cause de la pièce coulissante engagée dans la fente précitée, à tel point que le piston ne peut pas rouler à plat sur la paroi du cylindre , mais exerce sur celle-ci un certain frottement , qui est cependant tellement faible qu'il peut être rendu inoffensif à l'aide de lubrifiants solides,' tels que le graphite, les matières artificielles auto-lubrifian- tes, les résines de silicone et analogues.
La rainure de guidage pour-la pièce coulissante 15, ménagée dans le pis- ton, cylindrique, est élargie vers le bas, pour donner suf- fisamment de jeu à la pièce coulissante lorsque le piston subit une déviation latérale. Pour les mêmes raisons, les éléments de glissement '16 peuvent être bombés extérieurement.
Au surplus la pièce coulissante 15 peut également être arti- culée, de manière connue e soi, au carter de la pompe .
Comme le révèle la figure' 3, la paroi du cylindre présente des rainures 23'en forme de queue d'aronde, qui s'étendent parallèlement à l'axe et dans lesquelles des segments de forme trapézoidale correspondante en matière ,artificielle auto-lubrifiante, graphite ou analogue peuvent être placés, ces segments étant soumis à l'action d'un res- sort, de façon à venir en contact avec le piston 22 lors du déplacement de celui-ci, mais pouvant être rétractés dans une mesure telle que le piston 22 prenne directement appui sur la paroi 21 du cylindre.
A la figure 4, les rainures 23 en forme de queue d'aronde, dans lesquelles sont logés des segments, sont ména- gées dans le piston 22 .Le mode d'action, lors du déplacement
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@u piston 22,par rapport à la paroi 21 est la même qu'à la figure 3. Comme matière de glissement, en particulier pour les éléments de glissement 16, on peut utiliser, au lieu des matières susmentionnées, également des métaux fritte La pompe peut comporter un bottier ou carter @ixe ou rotatif et convient pour des vitesses de rotation élevées, car il ne se présente que relativement peu de frottement .
On a constaté, non sans surprise, que, grâce au fait que l'on évite la lubrification par huile, il ne se présente qu'une faible chaleur de compression;. Au surplus, par suite des faibles vitesses relatives des parties mobiles l'une par rapport à l'autre, il ne se forme qu'un faible échauffement par frottement, en sorte que les mesures de refroidissement peu- vent être réduites en conséquence .
Les paliers à rouleaux 14 peuvent évidemment être lubrifiés à l'aide d'huile ou de graisse, parce qu'ils ne viennent nullement en contact aved l'espace ou chambre de la pompe, en sorte qu'il ne peut pas se décharger de vapeurs d'huile ou de graisse dans le fluide à pomper. Ceci peut être aussi particulièrement significatif dans le cas de pompes à liquide, lorsque le liquide à pomper ne possède pas en lui- même une action lubrifiante appréciable, mais ne doit pas être souillé par des matières lubrifiantes .
Le même mode de construction peut être appliqué , sans plus, à une pompe à plusieurs étages, en prévoyant dans la chambre de la pompe plusieurs divisions ou cloisons . A cet égard, une possibilité d'exécution réside dans le fait que la chambre de la pompe est divisée radialement en pré- voyant une seconde pièce coulissante ou plus de deux pièces coulissantes sur le piston cylindrique .
Il est cependant également possible de diviser ou
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partager axialement l'espace creux ou la chambre de la pompe par une ou plusieurs cloisons de séparation ou de prévoir un piston cylindrique creux commun ou deux ou plus de deux pistons cylindriques creux, qui sont calés sur un seul et même arbre ou sur un seul et même excentrique .
Dans maints cas, il est alors avantageux de faire en sorte que l'arbre soit partiellement creux et serve de canal ou passage d'aspiration, des passages pouvant, dans ce cas,être ménagés dans le piston cylindrique, pour l'amenée du fluide aspiré dans la chambre de la pompe .
Unet elle forme d'exécution est illustrée à la fi- gure 5. Dans cette forme d'exécution, le carter cylindrique est désigné par la notation de référence 31 et peut présen- ter des ailettes ou nervures de refroidissement 32 et des pieds 33. La notation de référence 34 désigne un piston cy- lindrique ou tambour, qui est monté sur un excentrique 35 à l'aide de paliers ou roulements à aiguilles 36, L'arbre d'entraînement est désigné par la notation de référence 37 et porte des poulies à courroie trapézoidale pour son entra±- nement . A son extrémité de droite, l'arbre présente un ca- nal d'aspiration 38, dans lequel sont ménagées des fentes 39, qui sont en communication, par un alésage ou une fente 40, avec la chambre proprement dite de la pompe.
Dans une rainu- re 41 du carter cylindrique est logée la pièce coulissante, qui est engagée dans une rainure 43 du piston et peut être guidée dans celle-ci en y prévoyant des moyens propres à réduire les frottements.
Une seconde pièce coulissante, pouvant glisser sur le piston, n'est pas représentée à la figure 5, mais peut être montée, comme il ressort de la figure 6. Dans cette der- nière figure, les mêmes notations de référence désignent les
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mêmes éléments qu'à la figure 5. On voit également à la figure 6 une pièce coulissante 44, par exemple en carbone, graphite ou analogue, qui est guidée dans une poche ou rainure 45 du carter et qui est pressée par un ressort, de façon à s'appliquer par sa face frontale sur le piston, De cette manière, la chambre de la pompe est divisée ou parta- gée en plusieurs parties, ce qui permet de réaliser un pompa- ge en plusieurs étages.
Un orifice d'évacuation 47 peut être commandé par une soupape 48 et des fentes 49. La tubulure d'évacuation proprement dite est désignée par la notation de référence 50 .
Dans la coupe partielle représentée à la figure 7, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments qu'aux figures 5 et 6 . A la figure 7, la notation de réfé- rence 51 désigne un orifice d'évacuation qui est égale- ment commandé par une soupape 52 et des fentes 53 et débou- che dans la tubulure d'évacuation 54. Au surplus, l'arbre creux présente à la figure 7 les fentes 39. Le passage de dérivation allant de l'espace situé devant la pièce coulis- sante à l'espace situé derrière celle-ci n'est pas représen- té. Pour le reste, le mode de fonctionnement de la pompe est évident pour tout homme de métier, en sorte qu'une descrip- tion plus détaillée de ce mode de fonctionnement est super- flue .
Dans la forme d'exécution illustrée à la figure 8, le boîtier cylindrique 61 est muni d'ailettes de refroidis- sement 62 et de pieds 63. Dans le carter¯est monté un piston 64, qui est monté, de manière à pouvoir tourner librement, sur un excentrique 65 par l'entremise de paliers ou roule- ments à rouleaux 66 et quiest entraîné par l'arbre 67 au moyen de poulies à courroie trapézoïdale non représentée:
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La notation de référence 68 désigne la chambre de pompage proprernent dite et la notation de référence 69 désigne l'o- rifice d'aspiration, qui peut être commandé par une soupape
70 ou des fentes 71. La notation de référence 72 désigne l'orifice de sortie ou d'évacuation, qui est également com- mandé par une soupape 73 ou des fentes 74.
Il va de soi qu'il est également possible de pré- voir séparément les orifices de sortie pour les diverses par- ties de la chambre de pompage et de prévoir des conduites de dérivation connues en soi entre les divers étages de la pom- pe . Ces conduites peuvent aussi bien s'étendre sous forme de conduites séparées à l'extérieur du carter qu'être ména- gées dans l'enveloppe de celui-ci*
Enfin, il est également possible de faire passer ces canaux de dérivation à travers le piston. ou l'arbre creux. Le choix de l'une ou l'autre de ces formes, d'exécu- tion dépend simplement des conditions de refroidissement ou du mode de refroidissement utilisé (refroidissement à l'air, refroidissement à l'air comprimé, refroidissement par liquide ou analogue) et de l'agencement spatial.
Dans tous les cas, il est possible de commander les canaux ou passages d'aspiration et/ou de refoulement ou d'évacuation et éven- tuellement aussi les conduites de dérivation, de manière connue en soi, à l'aide de soupapes ou de fentes ou lumières.
Dans tous les cas, les parties mobiles l'une par rapport à l'autre de la chambre de la pompe sont munies de revêtements ou de pièces intercalaires en une matière réduisant les frot- tements, telle que du graphite, de la matière artificielle auto-lubrifiante, du sulfure de molybdène ou un autre lu- brifiant non volatil ou non soluble, ces revêtements et piè- ces n'étant pas représentés spécialement aux figures 5 à 8.
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Une autre forme d'exécution apparaît à la figure 9, dans laquelle des pièces en carbone ou en graphite 78 sont logées dans une paroi frontale 77 et ce, comme le montre plus clairement la figure 10, de façon que les pièces 78 ne fassent saillie que d'environ 1/10e de millimètre par rapport à la paroi frontale 77. Lors du mouvement du piston, la matière des pièces anti-friction 78 incorporées à la pa- roi frontale 77 est répartie sur la surface de cette derniè- re, de façon qu'une étanchéité complète du piston vis-à-vis de la paroi frontale soit .assurée sans que l'on doive faire appel à un lubrifiant ou à un dispositif d'étanchéité quel- conque .
La disposition représentée à la figure 11 agit de la même manière. Dans ce cas, des anneaux 79 sont encastrés dans la paroi frontale 77. Comme le montre la figure 12, ces anneaux ne font également saillie que d'environ 1/10e de millimètre par rapport à la surface'de la paroi frontale 77.
Ces anneaux sont, de préférence, concentriques à l'arbre ou à l'enveloppe extérieure de la paroi du cylindre, tandis que le piston peut, par suite de sa position excentrique, étaler la matière des anneaux encastrés sur toute'la surface. de la paroi frontale. Dans ce cas, on peut, au lieu de graphite, de matières artificielles auto-lubrifiantes ou analogues, uti- liser également des matières, telles que le sulfure de molybdè- ne, qui donnent une surface particulièrement lisse et forment un joint bien étanche- Par ailleurs, on peut également-prévoir sur les deux faces frontales du piston, un disque, qui est sou- mis à l'action de ressorts montés sur les couvercles du cylin- dre et qui assure une bonne fermeture étanche, auquel cas on prévoit dans le couvercle du cylindre des segments en une ma- tière,
telle que le carbone, les matières artificielles auto- lubrifiantes ou analogues, qui obture complètement l'inter- valle entre le piston et les couvercles du cylindro. A cette
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Ilu, on prevoit dans Le piston des ressorts qui pressens faiblement un disque contre le couvercle du cylindre.
Ainsi, le piston, qui est monté librement en direc. tion longitudinale dans le cylindre, s'applique étroitement par ses deux faces frontales sur les couvercles du cylindre, de manière à réaliser une grande étanchéité entre ces pièces
L'étanchéité du disque de démarrage vis-à-vis du piston est obtenue dans ce cas, à l'aide d'un anneau en ma- tière résistant à la chaleur, cet anneau étant monté dans une rainure et devant être soumis à une tension préalable telle que, même lorsque le piston est monté dans le cylindre, l'anneau en question présente encore une certaine tension.
Dans ce cas, les couvercles du cylindre et le disque de dé- marrage peuvent également être appliqués l'un contre l'autre, de manière étanche, à l'aide d'anneaux en carbone ou en une matière destinée à réduire les frottement. Une telle forme d'exécution est représentée aux figures 13 à 16. Dans ce cas, le piston est désigné par la notation de référence 81 et la rainure destinée à recevoir la pièce coulissante par la notation de référence 82. La notation 83 désigne le man- chon d'appui excentrique et la notation 84 le disque de dé- marrage, qui est appliqué de manière étanche contre le pis- ton, grâce à un dispositif d'étanchéité 85.
Un ou plusieurs ressorts 86'répartis sur la périphérie du dispositif pressent le disque 84 contre la face frontale non représentée du car- ter de la pompe ,et assurent ainsi une bonne fermeture à la paroi frontale.
La figure 13 est une coupe suivant la ligne A-B de la figure 15 et la figure 14 est une coupe suivant la li- gne C-D de la figure 15. La figure 16 montre la face infé- rieure du disque 84. Un dispositif particulier pour réaliser une étanchéité de l'envel-oppe du piston par rapport à la paroi du cylindre est représenté aux figures 17 à 18a. ±,;tant
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donné que ce dispositif d'étanchéité peut également servir à assurer l'étanche@ité avec les faces frontales du cylindre, les même notations de référence désignent des éléments iden- tiques.Ainsi, la notation 81 désigne le piston présentant une rainure 62 pour la pièce coulissante 87;
La notation de référence 83 désigne le manchon excentrique, par lequel le piston est monté, de manière à pouvoir tourner, sur l'arbre excentrique.
Les éléments d'étanchéité consistent, dans ce cas, en segments $$ affectant sensiblement la forme d'un T, qui sont maintenus dans des rainures 89 de forme correspondante méangées dans le piston 81,et son repoussés par des ressorts 90 vers l'extérieur. ,
Comme le montrent, clairement les figures 17a et 17b les.segments d'étanchéité 88 sont rétractés complètement dans la rainure 89, dès qu'ils viennent,en contact avec la paroi du cylindre et ce à l'encontre de l'action des ressorts 90, tandis que, comme lé montre. la figure 17b, ces segments font très légèrement saillie vers l'extérieur, dès que'le piston 81 s'éloigne de la paroi du cylindfe.
Comme le montrent également ces figufes et, en par- ticulier, la figure 18a, les segments d'étanchéité-88 peuvent être de forme rectangulaire ou trapézoïdale et être munis d'une plaquette de tête 88a avec laquelle les ressorts 90, constitués par exemple par une ou plusieurs lames de ressort ondulées à plat, viennent en contact.
La figure 19 montre un tel segment d'étanchéité 88 en coupe longitudinale parallèle à la plaquette 88a. Dans ce cas, le segment d'étanchéité est réalisé en deux parties, les deux parties se recouvrant l'une l'autre à leurs extrémi- tés en 92. Dans la partie chevauchante est ménagée une ouverture 93, dans laquelle est monté un ressort de pression
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94, qui sert à repousser les segments vers l'extérieur dans la direction ue la paroi frontale et permet. ainsi d'obtenir une bonne fermeture étanche à cet endroit.
La figure 19a est une coupe transversale d'un seg- ment d'étanchéité à l'endroit où ses deux parties se recou- vrent.
Comme le montre plus clairement la figure 20, à l'endroit du chavauchement, les plaquettes 88a présentent une longueur telle qu'il reste une fente permettant aux par- ties des segments de se mouvoir en direction longitudinale.
Dans ce cas, on prévoit également des ressorts 90, qui peu- vent être fixés par vissage dans des manchons 94 formés dans les segments d'étanchéité, comme le montre la partie de gau- che de la figure 20, ou qui peuvent être placés librement entre la rainure et la plaquette 88a, comme le montre la par- tie de droite de la figure 20. Il est cependant possible éga- lement de visser directement la vis 95 dans un trou taraudé formé dans le carbone, dont est constitué le segment d'étan- chéité.
Un dispositif d'étanchéité, qui peut être utilisé en remplacement ou.en plus des dispositifs décrits ci-dessus, est obtenu en prévoyant autour du piston une enveloppe fendue en direction longitudinale, qui est maintenue dans des rainu- res longitudinales et est soumise à l'action de ressorts qui l'appliquent sur la paroi du cylindre, de façon à réaliser un joint étanche entre le piston et la paroi du cylindre.
L'enveloppe fendue en direction longitudinale est avantageu- sement fixée sur le piston, en présentant des rails s'éten- dant en direction longitudinale et pouvant glisser dans des rainures longitudinales ménagées dans le piston. Dans ce cas l'enveloppe peut être sollicitée vers l'extérieur par des
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ressorts, de façon à assurer constamment une bonne étanchéité entre le piston et la paroi du cylindre.
Un tel dispositif d'étanchéité est représenté, à titre d'exemple aux figures 21, 2la et 22. Dans cette forme d'exécution, le piston proprement dit est désigné par la no- tation de référence 101, la rainure de guidage pour la pièce coulissante est désignée par la notation de référence 102, tandis que le manchon, par lequel le piston est monté sur l'excentrique, est désigné par la notation de référence 103.
Dans -la périphérie du piston cylindrique sont ménagées des rainures longitudinales 104 et 105, dans lesquelles sont non- tés respectivement des rails 106 et des plaquettes 107 soumis ses à l'action de ressorts 108, les rails 106 et les plaquet- tes 107 ayant pour effet de presser.l'enveloppe 109 qui est fendue en direction longitudinale,' contre la paroi (non repré- sentée) du cylindre, de la manière que l'on peut se représen- ter par comparaison des figures 21-et 21a.
La figure 21 mon- tre le cas oùle piston est éloigné, à sa partie inférieure, de la paroi du cylindre, auquel cas l'enveloppe fendue est , repoussée et pressée vers le bas, cette enveloppe 109. attei- gnant, au point le plus bas, la position indiquée à la figure 21a , dans laquelle cette enveloppe est appliquée, à l'en- contre de l'action des ressorts 108 et d'éventuels autres ressorts, sur l'enveloppe 101 du piston, de façon qu'une fen- te exis.tant ou se formant pendant la marche de la pompe entre le piston et la paroi du cylindre soit compensée par une ap- plication plus ou moins forte de l'enveloppe fendue 109 sur le piston 101.
De cette manière,il est possible de construire une pompe du type décrit, dans laquelle les pertes par perméabi- lité sont tellement faibles qu'il est possible d'atteindre un vide remarquablement élevé, les pertes encourues par les ,
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fentes n'étant pratiquement plus perceptibles. A cet égard, il est à noter que l'étanchéité élevée a pour effet de rédui- re le passage d'air et ainsi également le refroidissement intérieur de la pompe, refroidissement qui est opéré automa- tiquement par le courant d'air.
L'élévation de pression ainsi rendue possible du côté pression de la pompe agit dans le même sens. On a con- staté, au surplus, que les pompes exemptes d'huile suivant la présente invention présentent, par suite de la suppression du frottement intérieur, une température générale relativement faible dans le lubrifiant, en sorte que la plupart des pièces n'ont à supporter qu'une faible élévation de température.
Néanmoins, il peut être avantageux, dans divers cas, de mettre la pièce coulissante nécessaire pour séparer les chambres de la pompe et, en particulier, la pièce coulis- santé, qui est engagée dans une rainure du piston cylindri- que et qui est guidée dans cette rainure par des éléments de glissement ou analogues de manière à réduire le frotte- ment, en communication avec la mnduite d'aspiration de la po@ -pe, de façon que cette pièce soit refroidie par l'air d'as- piration. A cette fin, la conduite d'aspiration est avanta- geusement amenée à passer entièrement ¯ou partiellement dans des ouvertures ménagées dans la pièce coulissante, auquel cas des trous d'aspiration répartis le long du cylindre peu- vent être pratiqués dans la pièce coulissante.
Une telle forme d'exécution est illustrée, à titre d'exemple, à la figure 23, qui représente une coupe schémati- que ne montrant que les parties essentielles, les disposi- tifs conformes à l'invention ayant pour effet d'assurer -une étanchéité et de réduire les frottements n'étant pas représen. tés. A la figure 23, la notation de référence 111 désigne le
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piston cylindrique et la notation de référence 112 la rainure de guidage pour la pièce coulissante 113. La notation de ré- férence l' désigne les élémentsde glissement ou analogues, dans lesquels la pièce coulissante est guidée, tandis que le cylindre de la pompe est désigné par la notation de réfé- rence 115.
La notation de référence 116 désigne la tubulure d'aspiration, qui débouche en 117 dans la chambre d'aspira- tion de la pompe. Grâce à la forme et à la disposition de la fente, qui peut consister en plusieurs trous d'aspira- tion répartis sur la longueur du cylindre, la pièce coulis- sante 113 est refroidie. La notation de référence 118 désigne la tubulure de sortie de la pompe.
Un refroidissement encore sensiblement meilleur est obtenu grâce à l'agencement représenté à la figure 24, dans laquelle la tubulure d'aspiration 126 débouche en 127 dans une fente 129 ménagée dans la pièce coulissante 123, qui présente une ou plusieurs ouvertures latérales 130 communiquant avec la chambre d'aspiration de la pompe. La notation de référence 124 désigne les éléments de glissement pour la pièce coulissante 123, tandis que la notation de ré- férence 122 indique la rainure de guidage ménagée dans le pi@ ton cylindrique 121, monté dans l'enveloppe cylindrique 125.
La tubulure de sortie de la pompe est indiquée en 128.
Dans les cas où il convient spécialement d'éviter complètement ou quasi complètement l'espace nuisible, par exemple dans les pompes à vide élevé, on peut faire avanta- geusement usage de la disposition de soupapes d'aspiration et de pression illustrée aux figures 25 à 30. Ces soupapes se caractérisent essentiellement par le fait qu'une plaque de soupape s'étend sur la majeure partie de la longueur du piston et présente une levée très faible de 1,5 mm par exem-
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ple, cette soupape donnant cependant une grande ouverture de passage sur toute sa longueur..
La figure 25 est une coupe longitudinale schémati- que partielle montrant une telle soupape d'aspiration. Sur cette figure, le carter de la pompe est désigné par la nota- tion de référence 131. Dans-,ce carter est monté le boîtier de soupape 132. Un alésage taraudé 133 sert à la fixation de la tubulure d'aspiration.' La. soupape proprement dite se compose d'une plaque ou bande allongée 134, qui est appli- quée par des boulons 135 et des ressorts 136 sur le siège 137, dans le cas où elle n'est soumise à aucune sous-pression.
Des écrous.133 permettent de faire varier la tension des res- sorts 136, en sorte que la soupape peut être réglée de ma- nière à fonctionner lorsqu'elle est soumise à la sollicita- tiôn voulue. Ceci signifie que, lorsqu'il'se présente une faible sous-pression déterminée dans le carter de la pompe, la ' plaquette . 134 est soulevée, de ' son siège 137, ce ' qui ' per- met l'écoulement du fluide de.la!pompe: hors'de la tubulure d'aspiration, qui est désignée, par la notation de référence
139 à la figure 26. Cette figure est une coupe perpendicu- laire à célle de la figure 25. A la figure 26, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments qu'à la figure 25.
La figure 27 est une vue en plan de la soupape, après enlèvement de la tubulure d'aspiration. Cette figure montre uniquement les appuis 140 pour des ressorts 136, mais ne montre pas les détails des boulons 135 et des ressorts 136. Les autres notations de référence ont la même significa- tion qu'aux figures 25 et 26.
Une soupape de pression similaire est représentée aux figures 28 à 30. La notation de référence 141 désigne le
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boîtier au carter cylindrique, 142 la pièce de support des soupapes, 143 des trous pour le passage des boulons servant à la fixation de la tubulure de sortie.149 (figure 29), 144 la plaque des soupapes, 147 le siège des soupapes, et 146 les ressorts qui peuvent également être rendus réglables par des moyens appropriés.
La plaque de recouvrement 145, qui présente des ouvertures de passage, est montrée en plan à la figure 30, dans laquelle la tubulure de sortie est omise. La notation de référence 148 indique le passage d'air. Les autres nota- tions de référence de la figure 30 ont la même signification qu'aux figures 28 et '29.
La figure 31 montre deux autres possibilités d'é- tablir un joint étanche entre le piston cylindrique et la paroi du cylindre. Ces deux possibilités peuvent être utilisér au choix, tant lorsque l'on désire obtenir un vide élevé ou des pressions particulièrement élevées à la sortie'de la pompe que lorsqu'on ne désire obtenir qu'un faible vide ou de faibles pressions.
A la figure 31, 151 désigne le piston, 152 la rai- nure de guidage pour la pièce coulissante et 153 le man- chon par lequel le piston est monté, de manière à pouvoir tourner, sur l'excentrique. Au lieu de¯segments mobiles radia- lement dans des rainures correspondantes, il suffit, dans maints cas, notamment dans tous les cas où les conditions imposées au vide ou à la pression de la pompe ne sont pas trop sévères, de ménager des rainures étroites et peu profondes 154 dans la périphérie du piston, de telles rainures procu- rant une étanchéité suffisante par formation de tourbillons, lorsque la vitesse de rotation est suffisamment élevée.A cet- te fin, on prévoit, par exemple sur le pourtour du piston 151, des rainures parallèles à l'axe.
Le nombre de ces rainu-
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res dépend cependant des particularités constructives et des conditions techniques. La seconde possibilité, qui est par- ticulièrement avantageuse lorsque les conditions imposées au vide ou à la pression de la pompe sont sévères, consiste à prévoir des segments d'étanchéité, qui s'étendent dans une direction formant un petit angle avec la tangente. au pis- ton et qui sont montées dans des rainures ou évidements cor- respondants ménagés dans la périphérie du piston, ces segment, pouvant, grâce à un ressort 156, être repoussés dans une fai- ble mesure au delà de la périphérie du piston.
La position des segments d'étanchéité est choisie de façon qu'ils s'éten- dent des"deux côtés obliquement vers l'avant, de telle sorte .que, lors.du déplacement du piston, ces segments sont ré- tractés, à l'encontre de l'action, de ,leurs ressorts, par con- tact avec la paroi.du cylindre. ' , , La ' vitesse de . ' glissement.,des ' , parties mobiles l'une par rappot à l'autre est discutée brièvement en référence au schéma de la figure 32.
Dans cette figure : - vE désigne,la vitesse, de glissement des éléments de glissement pour la pièce coulissante par rapport au pis- ton; - vC est la vitesse de glissement de ,la pièce cou- .lissante par rapport aux éléments de glissement, et - vD indique la valeur..de la 'vitesse de glissement du piston par rapport à la paroi du cylindre.
Ces vitesses sont indiquées dans le diagramme de la figure 32 pour un angle de rotation de 360 et on constate que la plus grande vitesse de glissement du piston par rapport à la paroi du cylindre est voisine de 3,8 m par seconde et varie fortement au cours d'une rotation.
La vitesse de glissement vE est sensiblement égale à la moitié de la valeur maxima et varie évidemment entre des
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valeurs positives et négatives selon une courbe sinusoïdale.
La vitesse vC, à savoir la vitesse de glissement de la pièce coulissante par rapport aux éléments de glisse- ment. est la'plus faible. Sa valeur maxima est voisine de 0,2 m par seconde.
Ces valeurs sont valables pour une pompe dont le cylindre présente un diamètre de 300 mm et ne dépendent que dans une très faible mesure de la grandeur du!,-diamètre du piston.
Le principe de construction conforme à l'invention offre également la possibilité de construire des pompes pré- sentant les mêmes grandeurs de cylindre et les mêmes débits avec des vitesses de rotation nominales différentes, en chan- geant simplement le diamètre du piston. La relation entre le diamètre d2 du piston et le nombre de tours par minutes est indiquée dans le diagramme de la figure 34. Ceci vaut pour un diamètre de 'Cylindre constant'de 300 mm, une longueur de piston de 400 mm et une vitesse de glissement de 1,8 m par seconde.
Les valeurs particulières sont rassemblées dans le tableau suivant, qui indique les dimensions constructives de la pompe pour diverses vitesses de rotation. 'Il ressort de ce tableau que le volume véhiculé est pratiquement le mê- me pour toutes les grandeurs et est notamment d'environ 325 m3 par heure.
Tableau
Grandeurs de construction de la pompe.- 300/d/400 pour diverses vitesses de rotation Valeurs constantes : diamètre du cylindre d1 = 300 mm longueur du piston 1 = 400 mm vitesse à l'élément de glissement W = 1,8 m/sec.
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Variable indépendante : Nombre de tours . n = 700 + 3000 1/min Variable dépendante (diamètre du piston) d2 = f (n)
EMI23.1
d = d - w. 60 2 1 1re n h = Moyeu ou 2 x Excentricité Puissance
EMI23.2
et! ' 5 ( dl2 - d2 ) '. 1 . n . 60 ( h )
EMI23.3
<tb> n <SEP> d2 <SEP> h <SEP> Veffth <SEP> n <SEP> d2 <SEP> h <SEP> eff
<tb>
<tb> 1/min <SEP> mm <SEP> mm <SEP> m3/h <SEP> 1/min <SEP> mm <SEP> mm <SEP> m3/h
<tb>
<tb> 700 <SEP> 250 <SEP> 50 <SEP> 325 <SEP> 1.
<SEP> 500 <SEP> 276,5 <SEP> 23,5 <SEP> 325
<tb>
<tb> 800 <SEP> 256 <SEP> 44 <SEP> 1.600 <SEP> 278 <SEP> 22
<tb>
<tb> 900 <SEP> 261 <SEP> 39 <SEP> " <SEP> 1.700 <SEP> 279,5 <SEP> 20,5 <SEP> "
<tb>
EMI23.4
1.000 265 35 1.É06 zo 5 19, 5 tt 1.100 268 32 1.90p 28le5 ige5 "
EMI23.5
<tb> 1.200 <SEP> 271 <SEP> 29 <SEP> 2.000 <SEP> 282,5 <SEP> 17,5 <SEP> "
<tb>
<tb> 1.300 <SEP> 273 <SEP> 27 <SEP> " <SEP> 2.500 <SEP> 286,25 <SEP> 13,75 <SEP> "
<tb>
EMI23.6
1.400 275 25 " 3.000 288e5 ll, 5 "
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