Groupe motopompe à liquide, à commande pneumatique
L'invention concerne un groupe motopompe à liquide, à commande par air comprimé.
Elle a pour but, surtout, d'en simplifier la construction et d'éviter que les pièces mobiles ne soient en contact libre avec l'extérieur.
Le groupe motopompe faisant l'objet de la présente invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un corps central contenant, d'une part, une pompe à double effet sous forme d'un alésage dans lequel se déplace un piston avec de part et d'autre deux tiges reliées respectivement, à l'extérieur de l'alésage, à deux pistons dans deux chambres rapportées de façon amovible sur ledit corps et alimentées en air comprimé, d'autre part, des alésages contenant les clapets d'aspiration et de refoulement de la pompe et, enfin, incorporé également audit corps, le dispositif distributeur d'air comprimé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 de ces dessins montrent respectivement en coupe axiale et en coupe partielle transversale par
II-II, fig. 1, une pompe, à source d'énergie pneumatique, établie conformément à l'invention.
La fig. 3 montre séparément en perspective les éléments déjà illustrés en coupe sur la fig. 2.
Les fig. 4 à 7 montrent séparément et respectivement, en demi-élévation et demi-coupe axiale, en vue en bout, en deux demi-coupes par A - A et B - B, fig. 4, et en plan, le corps central de la pompe des fig. 1 et 2.
Les fig. 8 et 9 montrent le schéma d'une installation pour la commande d'un organe récepteur tel que le piston d'un cylindre ou vérin.
La fig. 10 montre partiellement le même ensemble selon une variante.
La fig. 11, enfin, montre en coupe à plus grande échelle une motopompe munie de dispositifs du genre de ceux comportés par le schéma des fig. 8 et 9.
Ledit corps central 1 se présente sous forme d'un bloc percé d'alésages qui vont être décrits, et présentant aux deux extrémités des platines 2, avec épaulements 3, pour l'appui des cylindres 4, lesquels sont montés par exemple à l'aide de tiges de fixation 5 traversant les culasses amovibles 6 ainsi que des brides 7 prévues aux dites extrémités.
Ledit bloc 1 comporte les alésages suivants: - d'une part, un alésage central 8, disposé suivant l'axe
commun aux deux cylindres 4, alésage destiné à cons
tituer le cylindre à double effet de la pompe, en étant
traversé par une tige de piston 9 reliant les deux pi;-
tons 10 coagissant avec les deux cylindres 4 susvisés,
laquelle tige, de diamètre inférieur à l'alésage, porte
le piston il de la pompe et pénètre dans ledit alé
sage par les paliers presse-étoupe 12 - d'autre part, au moins un alésage 13 destiné à con
tenir les organes de distribution pneumatique, pour
l'alimentation en air comprimé des deux cylindres
4, ces organes étant de préférence du type à tiroir,
ce pourquoi il apparaît convenable de prévoir ledit
alésage d'axe parallèle à celui de l'alésage 8;
; - et, enfin, deux autres alésages 14, de préférence trans
versaux aux deux premiers, propres à coagir avec
les deux chambres 15 délimitées dans l'alésage 8 par
le piston il de la pompe, en y étant reliés par des
lumières ou passages 16, ces alésages étant destinés
à contenir les clapets d'aspiration et de refoulement
de ladite pompe.
Pour ce qui est du dispositif distributeur pneumatique à tiroir, on l'agence par exemple de la façon suivante:
Ce distributeur comporte un tiroir 17 déplaçable dans une chambre 18 ménagée dans le bloc 1 et recevant 1'air comprimé par un ajutage 19 (fig. 6), lequel tiroir est propre à se mouvoir d'un mouvement alternatif devant une glace fixe 20 portée par un couvercle 21 sur lequel sont prévus les ajutages 22 assurant la liaison avec des chambres de travail des cylindres 4. Ledit tiroir est luimême porté par un piston allongé 23 déplaçable d'un mouvement alternatif dans l'alésage 13.
Ce mouvement alternatif est obtenu, en fonction du va-et-vient des pistons 10 dans les cylindres 4, suivant le principe connu de la fuite, c'est-à-dire que le piston 23, recevant la pression en son centre dans la chambre 18. comporte des orifices de fuite calibrés 24, faisant communiquer ladite chambre. par des conduits 25, 26 et à travers lesdits orifices, avec les chambres extrêmes de l'alésage 13, tandis que des moyens sont prévus pour permettre de mettre momentanément à l'atmosphère I'une desdites chambres, lorsque le piston 10 correspondant arrive à fond de course, d'où un déséquilibre de pression ayant pour effet de déplacer le piston 23 vers son autre position de travail et ainsi de suite.
Cette mise à l'atmosphère a lieu par des petits clapets 27 montés dans les culasses qui viennent fermer l'alésage 13 à ses extrémités, clapets actionnables à l'aide de poussoirs 28 susceptibles d'être rencontrés par les pistons 10 à fond de course. Des deux chambres 29, 30 délimitées par chaque piston 10 dans son alésage, celle 30 adjacente au bloc 1 est toujours à l'atmosphère, par exemple par des orifices 31, ce qui assure donc le fonctionnement correct des susdits clapets 27.
On a représenté par des traits 32 les conduits à prévoir entre les ajutages 22 et ceux, 35, assurant l'admission de l'air comprimé aux chambres 29.
Pour ce qui est maintenant des clapets d'aspiration et de refoulement de la pompe, à monter dans les alésages 14, on les agence de toute manière appropriée, par exemple de celle illustrée en détail sur la fig. 3.
Selon ce mode de réalisation, on monte dans chaque alésage un clapet d'aspiration 34 et un clapet de refoulement 35, avec une partie conique 36 coagissant avec un siège 37 et un corps 38 de section polygonale, monté à l'intérieur d'une douille 39. Les deux clapets avec leur siège sont séparés par une pièce d'écartement 40, avec créneaux 41 et passage annulaire central 42, de façon à assurer les liaisons avec le passage 16 allant à l'alésage 14.
La pièce 40, ainsi qu'une pièce terminale 45, servent au guidage des clapets. De toute façon, l'ensemble forme un bloc susceptible d'être aisément extrait.
Aux extrémités de l'alésage 14, le corps 1 présente
des platines ou brides 43 (fig. 4) sur lesquelles on peut monter les raccords 44 (fig. 2) permettant d'assurer les liaisons avec l'appareil récepteur, à charge constante ou à charge variable, coagissant avec la pompe.
Les clapets 34, 35 sont à fond creux (fig. 3), ce qui permet d'y loger un ressort de rappel.
Ensuite de quoi on peut établir des appareils présentant. par rapport à ceux existants, de nombreux avantages.
On peut faire ressortir en particulier que ces appareils sont d'un encombrement très faible, qu'ils ne présentent aucune pièce mobile en contact avec l'extérieur
et qu'ils peuvent se prêter à des applications très dif
férentes.
Dans ce qui précède, on a envisagé plus spécialement
l'application à des pompes, pompes qui peuvent être, soit à fonctionnement entièrement automatique, si l'ar
rWt de la pompe est conditionné par l'obtention d'une certaine pression de refoulement, soit à fonctionnement commandé.
Mais on pourrait aussi utiliser les appareils du genre en question comme vérins, auquel cas l'une au moins des culasses 33 serait traversée de façon étanche par une tige de vérin commandée reliée au piston 10 correspondant.
Le fonctionnement d'un tel vérin pourrait être automatique, étant entendu que ses deux courses pourraient être réglées de toute façon appropriée par un choix approprié des sections de passage des pièces 22, 32 ou 33 corrélativement avec l'utilisation de clapets de retour rapide ou éventuellement par le réglage de la mise à l'atmosphore de la pièce 21.
On pourrait faire en sorte en effet, par un choix convenable de ces orifices calibrés, que l'une des courses du tiroir 17, 23 soit très lente, tandis qu'au contraire l'autre. en sens inverse, soit rapide.
II est à noter enfin que l'appareil est aisément démontable dans toutes ses parties essentielles et qu'il est d'un prix de revient peu élevé.
D'une facon générale, les motopompes conformes à l'invention peuvent être utilisées en combinaison avec tous appareils récepteurs (vérins, etc.) de machinesoutils ou autres.
Selon l'une des formes d'exécution représentées sur les fig. 8 à 11, on alimente la motopompe à l'aide d'une source de liquide à basse pression (pression obtenue à partir de la pression pneumatique dont on dispose), et on combine, avec la pompe, un dispositif de by-pass muni d'un clapet antiretour et tel qu'il permette, d'une part, une course d'avance rapide de l'organe récepteur par alimentation en basse pression à travers le by-pass et son clapet antiretour, jusqu'à ce que le travail résistant appliqué audit organe provoque la fermeture dudit clapet et assure ainsi l'intervention de la pompe à haute pression.
et, d'autre part, la course de retour rapide à l'aide d'un distributeur pneumatique faisant intervenir la pression pneumatique pour soulever momentanément ledit clapet et pour refouler le liquide à partir dudit organe à travers le by-pass et vers la source de basse pression mise à l'échappement.
De préférence, l'ensemble du dispositif de by-pass et de son clapet antiretour est agencé sous forme d'un bloc raccordé de façon amovible à l'appareil motopompe et comportant des ajutages de liaison respectivement avec la source basse pression de liquide, avec l'organe à commander et avec la source de pression pneumatique, de sorte que. le tout une fois monté, et l'organe à commander étant relié à l'ajutage de sortie correspondant dudit dispositif, ledit organe travaille selon l'une des manières susvisées, par la simple manoeuvre du distributeur pneumatique.
On a représenté, sur la fig. 8, une motopompe à huile (ou autre liquide) P, du genre de celle décrite plus haut, cette pompe étant actionnée par de l'air comprimé provenant d'une source SP et recevant du liquide à basse pression d'un réservoir ou autre tel que R (soumis par exemple à la pression de la source SP), pour le refouler sous haute pression vers un appareil d'utilisation représenté sur la fig. 8 par un piston U se déplaçant dans le cylindre.
Disposant d'une telle pompe, on se propose, dans ce
qui suit, d'assurer, en delîors de la période de travail
proprement dite, l'avance rapide et le recul rapide du piston U.
A cet effet, on combine, avec la motopompe, un dis
positif by-pass 50, de préférence à grosse section, que
l'on vient monter entre l'entrée et la sortie de la pompe, c'est-à-dire entre les deux points A, B, situés respecti- vement en amont et en aval des clapets d'aspiration et de refoulement 34, 35 comportés par ladite pompe, ledit dispositif 50 comprenant sur son parcours un clapet antiretour C agencé de façon à laisser passer le fluide basse pression vers le piston U, mais tendant à se fermer si la pression d'aval vient à croître du fait du fonctionnement de la pompe, un tel ensemble permettant, comme on va le montrer, d'assurer l'avance rapide préalable à l'exécution du travail utile.
Et l'on prévoit en outre des moyens, commandés par un distributeur approprié D, monté sur l'arrivée d'air comprimé, pour permettre d'assurer pneumatiquement le retour rapide par refoulement du liquide à travers le by-pass 50, vers le réservoir R, lesdits moyens venant par exemple, entre autres réalisations possibles, agir con curremment sur le piston U, sur le clapet C en vue de provoquer son ouverture (par exemple par un vérin et sur le réservoir R pour le mettre momentanément à l'échappement.
L'ensemble fonctionne de la façon suivante, illustrée sur les fig. 8 et 9.
Deux fonctionnements sont possibles, suivant que le distributeur occupe l'une ou l'autre des deux positions pour lesquelles: - ou bien, comme représenté sur la fig. 8, il permet
de relier la source de pression pneumatique SP au
réservoir R par un conduit 51, et à la pompe P par
un conduit 52, tandis que la chambre arrière 53 du
cylindre d'utilisation U est mise à l'atmosphère par
des conduits tels que 54, 55, ou bien, comme représenté sur la fig. 9, ledit distri
buteur permet de relier la source de pression pneu
matique à la chambre 53, ainsi qu'au petit vérin V
par les conduits tels que 54, 56, tandis que le réser
voir R est à l'échappement.
Pour le premier de ces fonctionnements, c'est-à-dire pour la première position du distributeur (fig. 8), on réalise successivement l'avance rapide et la phase de travail.
Le distributeur D se trouvant dans cette position,
I'air comprimé a accès dans le réservoir R selon la flèche ft, ainsi que dans la pompe selon la flèche f. Si l'on a soin de donner au conduit 51 une plus grande section qu'au conduit 52, I'air comprimé se dirige prioritairement vers le réservoir R dont il chasse l'huile, sous la pression de l'air comprimé (par exemple de 6 bars), à travers le by-pass de grosse section 50, selon les flèches fS, puis dans la chambre de travail 57 du cylindrerécepteur. Le piston U est donc chassé à vitesse rapide jusqu'à sa position de travail et cela en refoulant l'air qui se trouve dans la chambre 53, à travers la canalisation 54 (flèche f4) mise à l'échappement en 55.
Pendant ce temps, I'air comprimé arrive également à la pompe par le conduit 52 mais, celui-ci étant de faible section, la pompe n'est pas immédiatement mise en route.
Cette mise en route se produit seulement lorsque le piston U arrive à sa position de travail: à ce moment, la pompe P débite de l'huile sous haute pression vers le point B, c'est-à-dire vers le cylindre-récepteur, la pression étant par exemple de l'ordre de 120 bars.
Cette haute pression se communique également à la portion BC du by-pass, ce qui amène la fermeture du clapet antiretour C et empêche tout retour d'huile vers le réservoir R.
Le cylindre de travail 57 reçoit donc la pression sous un débit faible correspondant à celui de la pompe P.
Ce débit étant faible, on voit que l'intérêt d'une telle installation est de permettre de fournir un travail en quelque sorte statique, c'est-à-dire une pression de maintien (par exemple pour des machines telles que les presses).
Lorsque le travail est terminé, on amène alors le distributeur D dans sa deuxième position, celle qui est représentée sur la fig. 9.
On voit que, pour cette position, la pompe P cesse d'être alimentée en air comprimé et que, d'autre part, le réservoir R est mis à l'échappement (flèche f5). Par ailleurs, la source d'air comprimé est mise en relation avec le conduit 54 et le conduit 56, de sorte que l'air comprimé a accès à la chambre 53 (flèche f6), ainsi qu'au vérin V (fiche f7).
Ledit vérin soulevant le clapet C, il s'ensuit que l'air comprimé assure le refoulement du liquide contenu dans la chambre de travail 57, à travers le by-pass 50 (flèche f,) jusqu'à faire retour au réservoir R.
En réalité, il y a intérêt à effectuer l'actionnement du clapet antiretour C en deux temps, savoir, d'une part une faible levée de ce clapet (ou d'un clapet auxiliaire) permettant une décompression immédiate du cylindre 57, puis une levée plus complète assurant le retour rapide.
Un mode de réalisation de cette dernière disposition est donné plus loin en référence à la fig. 11, étant entendu que l'on peut procéder de toute autre manière.
I1 est à noter, et comme illustré sur la fig. 10, que l'on pourrait remplacer éventuellement la pression pneumatique par un ressort, pour provoquer le retour rapide du piston U; ce ressort est visible en 58 sur la fig. 10, la chambre 53 étant ici ouverte à l'air libre.
Pour mettre en pratique les dernières dispositions qui viennent d'être décrites, on a recours avantageusement à une disposition telle que l'ensemble du by-pass et de son clapet antiretour soit agencé en un même bloc (pouvant être constitué de plusieurs parties assemblées), bloc que l'on vient adapter sur le bâti de la pompe telle que décrit en référence aux fig. 1 à 7, cela de telle manière que ledit bloc puisse, d'un côté, recevoir le liquide du réservoir R (en matérialisant le point A de la fig.
8), d'un autre côté être relié au cylindre d'utilisation (en matérialisant le point B de ladite figure) et qu'en outre il assure, une fois monté, la liaison avec les circuits de la pompe comprenant les clapets d'admission et de refoulement tels que 34, 35, dans un alésage 14 relié au cylindre 15 de la pompe, ledit bloc étant enfin relié à la pression pneumatique pour l'actionnement du petit vérin V qu'il comporte.
Selon le mode de réalisation qui est illustré sur la fig. 11, on voit que le by-pass se compose d'un tube 59 rendu solidaire, d'un côté, d'un flasque 60 propre à être appliqué contre la partie 61 de la pompe 1 contenant les ajutages d'entrée aux clapets d'aspiration 34, et, de l'autre côté, d'un flasque 62 jouant le même rôle visà-vis de la partie 63 de la pompe comportant les orifices de sortie provenant des clapets de refoulement 35, le tout étant solidaire enfin d'un petit boîtier 64 contenant le clapet antiretour C ainsi que son vérin V, lequel peut être relié à la source pneumatique par un ajutage 65.
Pour permettre la décompression préalable à la course de retour, on fait comporter au clapet C un petit clapet auxiliaire 66 dont le téton 67 est susceptible d'être rencontré par un doigt 69 solidaire du vérin V. Les deux clapets C et 66 sont soumis à l'action de rappel de ressorts respectifs 69 et 70.
Un tel ensemble assure toutes les liaisons possibles, en étant lui-même relié simplement:
- d'une part, au réservoir R par l'ajutage d'entrée 71,
- d'autre part, au cylindre d'utilisation U, 57, par l'ajutage de sortie 72,
- et enfin, à la source d'air comprimé, par l'ajutage 65, pour l'actionnement du petit vérin V.
En reprenant les diverses opérations susvisées, on voit que:
- pour la phase d'avance rapide, le liquide à basse pression, arrivant en 71, passe directement dans le tube 59 formant by-pass, puis parvient par des orifices tels que 77 au siège du clapet C qu'il soulève, le liquide sortant ensuite en 72 vers l'organe récepteur U,
- pour la phase de travail, le liquide arrivant en 71 est transmis par les lumières 73, 74 aux parties 61 et 63, de la pompe, qui comportent les clapets 34, 35 ainsi que les conduits correspondants allant au corps de pompe.
de sorte que le liquide est finalement distribué en 75, 76 pour contourner le corps du clapet C et sortir en 72,
- pour les phases de décompression et retour rapide, le liquide sous pression, régnant dans le corps 64 du clapet C, est amené à passer d'abord, dans la phase de décompression, à travers le petit clapet 66 soulevé par la tige 68 du piston V, puis largement à travers le clapet
C lorsque celui-ci est soulevé de son siège, le liquide faisant retour au réservoir par 59, 71.
n est à noter que la phase de décompression se produit au début de la course du vérin V, puis que le reflux à plein débit se produit ensuite lorsque le vérin V, continuant sa course, vient soulever le clapet C lui-même.
Ce clapet C est guidé dans un alésage 78, et il est percé en 79 pour faire communiquer la pression de refoulement avec l'intérieur de cet alésage, de sorte que la haute pression tende à maintenir ledit clapet appuyé sur son siège 80. En outre, ce passage 79 sert à assurer la décompression, en combinaison avec le clapet 66.
Une fraisure est prévue en 81 pour faciliter le passage du liquide au moment de la décompression.
On peut ainsi, grâce aux dispositions supplémentaires des fig. 8 à 11, obtenir des motopompes qui permettent, outre les avantages déjà signalés plus haut, d'assurer une avance rapide et un retour également rapide, simplement par la commande du distributeur d'air comprimé D susvisé.
De telles pompes ne sont pas plus encombrantes que celles des fig. 1 à 7, puisque le dispositif de by-pass s'incorpore à l'appareil déjà décrit.