Pompe. La présente invention a pour objet une pompe à débit variable, comprenant un corps de pompe muni de cylindres radiaux et un organe 4'actionnement soumis à une force tendant à l'amener dans une position corres pondant à une course maximum des pistons, et un servomoteur, actionné par du fluide mis sous pression par la pompe, pour déplacer cet organe vers une position correspondant à un débit nul.
Cette pompe est caractérisée suivant l'in vention par un organe distributeur, actionné par la pression de refoulement à l'encontre d'une force engendrée par un .dispositif élas tique, et commandant la communication entre le servomoteur et un canal relié au refoule ment de la pompe et un canal d'échappement, de façon que le débit de la pompe varie en fonction de la pression de refoulement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la pompe selon l'in vention, et deux variantes de détail.
La fig. 1 est une coupe longitudinale à travers cette forme d'exécution.
La fig. 2 est unie coupe selon A-B de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue à plus grande échelle, en coupe selon un plan perpendicu laire au plan de coupe de la fig. 1, d'un détail de cette forme d'exécution.
Les fig. 4, 5 et 6 montrent schématique ment une variante du tiroir -distributeur de cette forme d'exécution dans trois différentes positions.
La fig. 7 montre schématiquement une va riante de la commande du tiroir distributeur de cette forme d'exécution.
La pompe représentée comprend une enve loppe cylindrique 1 fermée par des flasques 1a .dont l'un est traversé par un arbre de commande 1b qui entraîne un bloc de cylindre 6 monté -de façon à pouvoir tourner sur un tourillon 7 fixé à l'autre flasque et pourvu de canaux de distribution. Un anneau 2a est monté au moyen d'oreilles 2, de façon à pou voir osciller sur un arbre 3 porté par l'enve loppe et l'un des flasques 1a. Cet anneau en toure le bloc 6 et peut prendre une position pour laquelle il a même axe que ce bloc.
Un anneau 2b coaxial à l'anneau 2a est monté au moyen de rouleaux 2c, de façon à pouvoir tour ner librement à l'intérieur,de l'anneau 2a. Cet anneau 2b est relié par un accouplement à l'arbre 1b qui l'entraîne en rotation en même temps que le bloc 6. Dans le bloc de cylindre 6 sont pratiqués des trous cylindriques radiaux et dans chacun de ceux-ci est engagée une chemise 5. Un piston constitué par une bille 4 coulisse dans la chemise 5 et est en contact avec un chemin 26 de l'anneau 2b.
Le tourillon 7, qui est immobile, présente des percements cylindriques dont l'un 7a com munique par l'une de ses extrémités avec la source de liquide à pomper et par l'autre extrémité avec un orifice 7c débouchant dans la surface cylindrique du tourillon 7. Les autres percements 7b communiquent avec une lumière 7d opposée à la lumière 7c. Ces lu mières 7c et 7d coopèrent avec des lumières du bloc 6 qui communiquent avec les cy- lindres radiaux.
L'anneau 2a est repoussé vers sa position d'excentricité maximum correspondant à -une course maximum des pistons 4 par un piston 12 commandé par un ressort 11 et agissant à l'extrémité d'un rebord 2d que présente laté ralement l'anneau 2a. Le piston 12 est en outre soumis à l'action de la pression de refoulement. L'effet du piston 12 est contre carré par un piston 8, dont le diamètre est plus grand que celui du piston 12, et coulis sant dans un cylindre 9 porté par -Lin bloc 10 monté dans l'enveloppe 1. Le piston 12 est monté dans un cylindre 13 porté également par le bloc 10.
16 indique un canal faisant communiquer le refoulement de la pompe avec un passage 17 conduisant au cylindre 13.
Dans -une variante, la pression hydrau lique seule peut être utilisée pour repousser le piston 12, et le ressort 11 supprimé, quoique ceci n'assurerait pas automatiquement le débit lorsqu'on opère dans des conditions de non- pression, tandis que dans. une autre variante, le ressort 11 seul peut être utilisé.
Si l'anneau intérieur 2b est coaxial aii bloc de cylindre 6, les billes resteront immobiles dans les cylindres du bloc 6. Mais si l'anneau 2a est amené dans une position excentrique, les billes 4 seront animées d'un mouvement de va-et-vient dans les chemises 5 durant la rotation du bloc -de cylindre et de l'anneau 2b, d'où une action de pompage.
Lorsque le bloc 6 est en rotation et qu'une bille se dé place vers sa position extrême extérieure dans la chemise 5, du fluide est aspiré dans le cy- lindre correspondant par la lumière<I>7c et</I> le percement 7a. Le refoulement a lieu lorsque la bille se meut de sa position extérieure à sa position intérieure.
Les percements de refoulement 7b commu niquent avec la conduite du liquide sous pres sion. Lorsque l'anneau 2a oscille autour de l'arbre 3, la course des billes 4 varie d'une va leur nulle, lorsque l'anneau intérieur 2b est coaxial au bloc 6, à une valeur maximum, lorsque cet anneau est excentré au maximum.
Si l'on se reporte à présent à la fig. 3, on voit que le tiroir distributeur 14 est sollicité vers la droite par le ressort métallique à bou din 15, et vient s'appuyer contre un arrêt 18a. Dans cette position, une partie de diamètre réduit 14a de ce tiroir est engagée dans un forage 14b, de façon à permettre au liquide contenu dans le cylindre 9 de passer par la chambre 31 et l'espace formé entre cette partie 14a et la paroi -clii forage 14b dans la chambre 30 et de là par les orifices 20 vers l'aspira tion.
Lorsque le tiroir 14 est à droite, la com- munication entre la chambre 32 dans laquelle débouche le canal 16 et la chambre 31 est interrompue, étant donné que l'extrémité de ce tiroir pénètre alors dans le passage 33 au diamètre duquel cette extrémité est ajustée à frottement doux. Lorsque la pression de refoulement est en dessous de la valeur nor male, la soupape sera dans la position repré sentée, dans laquelle le piston de soupape 14 repose contre l'arrêt 18a.
Dans ces conditions, le ressort 11 et la pression :de refoulement qui, par le passage 17, agit toujours dans le cylindre 13, maintiendront donc l'anneau 2a dans sa position d'excentricité maximum, donc de course maximum des pistons 4. Lorsque la pression de refoulement atteint la valeur normale, le tiroir 14, sur lequel agit cette pression par le passage 33, s'est. déplacé, en surmontant l'action du ressort 15, sur une distance suffisante pour permettre à la partie .de plus grand diamètre du tiroir 14 d'entrer dans le forage 14b et de couper ainsi la com munication entre le cylindre 9 du servo moteur de la chambre 30.
Si la pression monte encore, c'est-à-dire au-dessus de la valeur normale, le ressort .15 est comprimé davan tage jusqu'à ce que le fluide provenant du canal 16 puisse entrer dans le cylindre 9 par le canal 18 en passant par l'extrémité amincie du tiroir 14.
Vu la différence de diamètre entre le piston 8 du servomoteur et le pis ton 12, l'action du fluide sur le piston 8 sur- monte l'action combinée du ressort 11 et l'effet de la pression dans le cylindre 13 et, par conséquent, le piston 8 déplace l'anneau vers la position de débit nul jusqu'à ce que, par suite de la diminution de débit, la pres sion dans le canal 16 décroisse suffisamment pour permettre au ressort 15 de ramener le tiroir 14 vers une position dans laquelle l'ali mentation en fluide à partir du canal 16 vers le canal 18 et le cylindre 9 est coupée.
Deux gorges 14e sont ménagées dans le tiroir 14 et communiquent l'une avec l'autre par le fo rage 14d. Dans le cas -de réduction extrême ment brusque .dans la consommation du li quide pompé, la pression dans le canal 16, qui correspond à la pression -de refoulement, peut continuer à monter pendant l'action du servo ,moteur 8, 9.
Si l'augmentation de pres sion est suffisante pour déplacer le tiroir 14 jusqu'à ce que la gorge 14e de gauche sorte du forage 14b et se trouve ainsi -dans la chambre 30 et que la gorge 14c de droite se trouve entre l'entrée du forage 14b et le guide de la chambre 31 dans lequel coulisse le tiroir, le canal 16 se trouvera en communi cation, par la gorge 14e de droite et le fo rage 14d, avec la chambre 30, et donc avec l'aspiration. Le côté refoulement de la pompe communiquera ainsi par le canal 16, le pas sage 33, la gorge 14e et le forage 14d avec l'aspiration.
25 désigne une soupape de sûreté, chargée par un ressort, et reliée par un conduit au côté refoulement de la pompe.
Dans la variante à laquelle se rapportent les fig. 4 à 6, le dispositif de commande com prenant le tiroir 14 est remplacé par un dis positif comprenant un tiroir 14 coulissant dans un cylindre communiquant avec le canal 16 et dans lequel débouchent latéralement le canal 18 menant. au cylindre 9 du servo moteur et un canal d'échappement 20. Pour le reste, cette variante est identique à la pompe des fig. 1 et 3.
Lorsque la pression se trouve sous la va leur normale, le ressort 15 maintient le tiroir 14 dans la position représentée à la fig. 4. Dans cette position, le canal 18 menant au servo,-inoteur 8, 9 est relié au canal d'échappe ment 20, de sorte que le piston 8 n'exerce pas de force sur l'anneau 2a. Le ressort. 11 agis sant sur l'anneau 2a maintient ce dernier dans la position de débit maximum.
Lorsque la pression de refoulement atteint la valeur normale, cette pression, agissant par le canal 16 sur l'extrémité du tiroir 14, amène d'abord ce dernier à interrompre la liaison entre le canal 18 du servo-moteur et le canal d'échappement 20. Dans un mouvement ulté rieur, le tiroir 14 .dépasse le canal 18, reliant ainsi au moyen de celui-ci et du canal 16 le côté refoulement de la pompe au servomoteur, ce qui correspond à la position représentée à: l'a fig. 5. Le fluide entrant dans le servo moteur déplace le piston 8 qui déplace l'an neau 2a à l'encontre de l'effort du ressort 11, de façon à faire diminuer le débit.
Si la dimi nution -de débit n'est pas assez rapide pour l'adapter immédiatement aux nouvelles con ditions, le tiroir 14 se déplace encore, de ma nière à libérer le. canal d'échappement 20 et à établir la communication entre le canal 16, donc entre le côté refoulement de la pompe et le canal d'échappement 20, de faon que dans ce cas, le tiroir 14 agisse comme une soupape de réduction de pression. Cette position est indiquée à la fig. 6.
Pendant l'action de ré duction de pression du tiroir 14, la pression dans le canal 16 continue à agir sur le piston 8, de faon que le débit de la pompe soit graduellement diminué suivant les conditions extérieures jusqu'à ce que la chute du débit amène la pression à être rétablie à la nor male. Le tiroir 14 interrompt alors la commu nication entre le canal 16 et le canal d'échappement 20 et, ensuite, ferme le canal 18 menant au servomoteur.
Pour le cas d'augmentations de pression très brusques, lorsque, par suite de l'inertie du tiroir 14, ce tiroir ne fonctionne pas suffi samment rapidement comme réducteur de pression, la soupape de sûreté 25, quia une surface comparativement grande et une petite amplitude de mouvement, s'ouvre vers l'aspi ration. Cette soupape de sûreté est, de préfé- rence, réglée de manière, que dans des condi tions normales de travail, elle reste fermée.
Si les conditions changent de façon que le débit de la pompe ne suffise pas pour main tenir la press'i'on de refoulement normale, le tiroir 14 revient vers la position représentée à la fig. 4, ouvrant ainsi le canal 18 du servo moteur vers l'échappement; le ressort 11 agis sant contre le servomoteur augmente ensuite le débit de la pompe jusqu'à ce que la pres sion, qui augmente, ramène le tiroir 14 dans la position de pression normale dans laquelle il obture le canal 18.
Dans la variante des fig. 4 à 6, le canal d'échappement 20 com prend un étranglement 23 (représenté aux fig. 4 et 5 seulement).
Le ressort 15 agissant sur le tiroir 14 peut être comparativement faible, permettant ainsi dans des dimensions raisonnables l'emploi d'un ressort dont la force varie seulement légèrement dans la longueur requise de course, ce qui réduit donc à un minimum l'in tervalle de pression entre les positions de débit maximum et de débit nul.
Le ressort unique 15 pourrait être rem placé, dans la pompe des fig. 1 à 3, par le dis positif montré à la fig. 7, dans lequel deux ressorts 15 agissent sur le tiroir 14 par l'in termédiaire d'un mécanisme à genouillère comprenant des bielles 22. De cette façon, à mesure que les ressorts métalliques à boudin sont comprimés par le déplacement du tiroir 1.4 repoussé vers l'extérieur par la pression de refoulement, leur action sur ce tiroir dimi nue. On pourrait aussi utiliser une came pour obtenir un effet analogue.
On peut agencer le dispositif de façon que la résultante en direction du tiroir des actions des ressorts varie peu d'une extrémité à l'autre de la course de ce tiroir.
Au lieu de munir le canal d'échappement 20 .d'un étranglement, une tendance au bal- lotement .du tiroir 14 pourrait être contre balancée autrement par l'introduction d'un étranglement dans le canal 16, le canal d'échappement ayant alors, de préférence, une résistance hydraulique aussi petite que possible. Etant donné que .dans ce cas la pres- sion sur le piston 8 est diminuée, il faudra phvs de temps au piston 8 pour réagir à une pression de refoulement élevée et pour dé placer l'anneau 2a dans sa position de débit minimum.
Tout excès de pression dans la con duite ,de refoulement sera toutefois évité par un déplacement du tiroir 14 dans sa position extrême pour fonctionner comme soupape de réduction de pression.
Pump. The present invention relates to a variable flow pump, comprising a pump body provided with radial cylinders and an actuating member subjected to a force tending to bring it into a position corresponding to a maximum stroke of the pistons, and a servomotor, actuated by fluid pressurized by the pump, to move this member to a position corresponding to zero flow.
This pump is characterized according to the invention by a distributor member, actuated by the delivery pressure against a force generated by an elastic device, and controlling the communication between the booster and a channel connected to the delivery. of the pump and an exhaust channel, so that the pump flow varies according to the discharge pressure.
The drawing shows, by way of example, one embodiment of the pump according to the invention, and two variant details.
Fig. 1 is a longitudinal section through this embodiment.
Fig. 2 is a plain section along A-B of FIG. 1.
Fig. 3 is a view on a larger scale, in section along a plane perpendicular to the section plane of FIG. 1, of a detail of this embodiment.
Figs. 4, 5 and 6 show schematically a variant of the spool -distributor of this embodiment in three different positions.
Fig. 7 schematically shows a variant of the control of the distributor spool of this embodiment.
The pump shown comprises a cylindrical casing 1 closed by flanges 1a, one of which is crossed by a control shaft 1b which drives a cylinder block 6 mounted so as to be able to rotate on a journal 7 fixed to the other flange and provided with distribution channels. A ring 2a is mounted by means of ears 2, so as to oscillate on a shaft 3 carried by the casing and one of the flanges 1a. This ring turns the block 6 and can take a position for which it has the same axis as this block.
A ring 2b coaxial with the ring 2a is mounted by means of rollers 2c, so as to be able to rotate freely inside the ring 2a. This ring 2b is connected by a coupling to the shaft 1b which drives it in rotation at the same time as the block 6. In the cylinder block 6 are formed radial cylindrical holes and in each of these is engaged a sleeve 5. A piston consisting of a ball 4 slides in the sleeve 5 and is in contact with a path 26 of the ring 2b.
The journal 7, which is stationary, has cylindrical openings, one of which 7a communicates through one of its ends with the source of liquid to be pumped and through the other end with an orifice 7c opening into the cylindrical surface of the journal 7. The other openings 7b communicate with a slot 7d opposite to the slot 7c. These lights 7c and 7d cooperate with lights of unit 6 which communicate with the radial cylinders.
The ring 2a is pushed back to its position of maximum eccentricity corresponding to a maximum stroke of the pistons 4 by a piston 12 controlled by a spring 11 and acting at the end of a flange 2d which the ring 2a presents laterally. . The piston 12 is further subjected to the action of the discharge pressure. The effect of piston 12 is counter-square by a piston 8, the diameter of which is greater than that of piston 12, and sliding in a cylinder 9 carried by -Lin block 10 mounted in the casing 1. The piston 12 is mounted in a cylinder 13 also carried by the block 10.
16 indicates a channel communicating the discharge of the pump with a passage 17 leading to cylinder 13.
Alternatively, hydraulic pressure alone can be used to repel piston 12, and spring 11 removed, although this would not automatically provide flow when operating under non-pressure conditions while in. another variant, the spring 11 alone can be used.
If the inner ring 2b is coaxial with the cylinder block 6, the balls will remain stationary in the cylinders of the block 6. But if the ring 2a is brought into an eccentric position, the balls 4 will be moved in a reverse movement. back and forth in liners 5 during rotation of cylinder block and ring 2b, resulting in a pumping action.
When the block 6 is rotating and a ball moves towards its extreme outer position in the jacket 5, fluid is sucked into the corresponding cylinder by the light <I> 7c and </I> the hole 7a. . Pushback occurs when the ball moves from its outer position to its inner position.
The discharge openings 7b communicate with the pressurized liquid line. When the ring 2a oscillates around the shaft 3, the stroke of the balls 4 varies from a zero value, when the inner ring 2b is coaxial with the block 6, to a maximum value, when this ring is eccentric to the maximum .
If we now refer to fig. 3, it can be seen that the distributor spool 14 is urged to the right by the metal coil spring 15, and comes to rest against a stop 18a. In this position, a portion of reduced diameter 14a of this slide is engaged in a borehole 14b, so as to allow the liquid contained in the cylinder 9 to pass through the chamber 31 and the space formed between this part 14a and the wall - Clii borehole 14b in the chamber 30 and from there through the orifices 20 towards the suction.
When the drawer 14 is on the right, the communication between the chamber 32 into which the channel 16 opens and the chamber 31 is interrupted, given that the end of this drawer then enters the passage 33, the diameter of which this end is. soft friction fit. When the discharge pressure is below the normal value, the valve will be in the position shown, in which the valve piston 14 rests against the stopper 18a.
Under these conditions, the spring 11 and the discharge pressure which, through passage 17, still acts in cylinder 13, will therefore maintain ring 2a in its position of maximum eccentricity, therefore of maximum stroke of pistons 4. When the delivery pressure reaches the normal value, the spool 14, on which this pressure acts through the passage 33, is. moved, overcoming the action of the spring 15, a sufficient distance to allow the part .of larger diameter of the spool 14 to enter the borehole 14b and thus cut off the communication between the cylinder 9 of the servo motor of room 30.
If the pressure rises further, i.e. above the normal value, the spring 15 is compressed further until the fluid from channel 16 can enter cylinder 9 through channel 18 through the thinned end of the drawer 14.
Considering the difference in diameter between the piston 8 of the servomotor and the pis ton 12, the action of the fluid on the piston 8 overcomes the combined action of the spring 11 and the effect of the pressure in the cylinder 13 and, by Therefore, the piston 8 moves the ring to the zero flow position until, as a result of the decrease in flow, the pressure in the channel 16 decreases sufficiently to allow the spring 15 to return the spool 14 to a pressure. position in which the supply of fluid from channel 16 to channel 18 and cylinder 9 is cut off.
Two grooves 14e are formed in the drawer 14 and communicate with each other through the fo rage 14d. In the case of an extremely abrupt reduction in the consumption of the pumped liquid, the pressure in the channel 16, which corresponds to the discharge pressure, may continue to rise during the action of the servo, motor 8, 9.
If the increase in pressure is sufficient to move the spool 14 until the left groove 14e exits the borehole 14b and is thus in the chamber 30 and the right groove 14c is between the inlet of the borehole 14b and the guide of the chamber 31 in which the slide slides, the channel 16 will be in communication, through the right-hand groove 14e and the fo rage 14d, with the chamber 30, and therefore with the suction. The discharge side of the pump will thus communicate through channel 16, pitch 33, groove 14e and borehole 14d with the suction.
25 designates a safety valve, loaded by a spring, and connected by a conduit to the discharge side of the pump.
In the variant to which figs relate. 4 to 6, the control device comprising the drawer 14 is replaced by a positive device comprising a drawer 14 sliding in a cylinder communicating with the channel 16 and into which the leading channel 18 opens out laterally. to cylinder 9 of the servo motor and an exhaust channel 20. For the rest, this variant is identical to the pump of FIGS. 1 and 3.
When the pressure is below the normal value, the spring 15 maintains the spool 14 in the position shown in FIG. 4. In this position, the channel 18 leading to the servo, -inotor 8, 9 is connected to the exhaust channel 20, so that the piston 8 does not exert force on the ring 2a. The spring. 11 acting on the ring 2a maintains the latter in the maximum flow position.
When the delivery pressure reaches the normal value, this pressure, acting through the channel 16 on the end of the spool 14, first causes the latter to interrupt the connection between the channel 18 of the servomotor and the exhaust channel 20. In a subsequent movement, the spool 14 goes beyond the channel 18, thus connecting by means of the latter and the channel 16 the discharge side of the pump to the servomotor, which corresponds to the position shown at: a fig. 5. The fluid entering the servo motor moves the piston 8 which moves the ring 2a against the force of the spring 11, so as to reduce the flow.
If the decrease in flow rate is not fast enough to adapt it immediately to the new conditions, the spool 14 still moves, so as to release it. exhaust channel 20 and to establish communication between channel 16, therefore between the discharge side of the pump and the exhaust channel 20, so that in this case the spool 14 acts as a pressure reducing valve. This position is shown in fig. 6.
During the pressure reducing action of the spool 14, the pressure in the channel 16 continues to act on the piston 8, so that the pump output is gradually reduced according to the external conditions until the drop of the pump. flow brings the pressure back to normal. The drawer 14 then interrupts the communication between the channel 16 and the exhaust channel 20 and, then, closes the channel 18 leading to the booster.
For the case of very sudden pressure increases, when, owing to the inertia of the spool 14, this spool does not function quickly enough as a pressure reducer, the safety valve 25, which has a comparatively large surface area and a small range of motion, opens towards aspiration. This safety valve is preferably adjusted so that under normal working conditions it remains closed.
If the conditions change so that the pump output is not sufficient to maintain the normal discharge pressure, the spool 14 returns to the position shown in fig. 4, thus opening the channel 18 from the servo motor to the exhaust; the spring 11 acting against the servomotor then increases the flow rate of the pump until the pressure, which increases, returns the spool 14 to the normal pressure position in which it closes the channel 18.
In the variant of FIGS. 4 to 6, the exhaust channel 20 com takes a constriction 23 (shown in Figs. 4 and 5 only).
The spring 15 acting on the spool 14 can be comparatively weak, thus allowing in reasonable dimensions the use of a spring whose force varies only slightly in the required length of stroke, thus reducing the interval to a minimum. pressure between the maximum flow and zero flow positions.
The single spring 15 could be replaced in the pump of FIGS. 1 to 3, by the positive say shown in fig. 7, in which two springs 15 act on the spool 14 via a toggle mechanism comprising connecting rods 22. In this way, as the metal coil springs are compressed by the movement of the spool 1.4 pushed towards outside by the delivery pressure, their action on this spool decreases. One could also use a cam to obtain a similar effect.
The device can be arranged so that the resultant in the direction of the spool of the actions of the springs varies little from one end to the other of the stroke of this spool.
Instead of providing the exhaust channel 20 with a constriction, a swinging tendency of the spool 14 could be counterbalanced otherwise by the introduction of a constriction in the channel 16, the exhaust channel having then preferably as little hydraulic resistance as possible. Since in this case the pressure on the piston 8 is decreased, it will take a long time for the piston 8 to react to a high discharge pressure and to move the ring 2a to its minimum flow position.
Any excess pressure in the discharge pipe will however be avoided by a displacement of the spool 14 in its extreme position to function as a pressure reducing valve.