Brevet FR2112335A1 — publié le 19720616

la présente invention concerne le transfert d'énergie d'un moteur hydraulique ou pneumatique à une pompe. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif de dérivation destiné à accroître le rendement des pompes d'un appareil de transfert par division du courant 5 fourni par la pompe en deux courants allant vers un système utilisateur et un système de dérivation, en fonction de la demande en fluide du système utilisateur. On utilise des appareils hydrauliques ou pneumatiques de transfert d'énergie lorsqu'il est souhaitable de prélever de l'énergie 10 d'un système à fluide pour l'utiliser dans un second système. On réalise ceci en reliant un moteur du premier système à une pompe du second, de manière que le moteur transfère de l'énergie à la pompe sous foxme d'un couple mécanique, la pompe transformant cette énergie en pression d'un fluide du second système. On utilise de tels 15 appareils ou ensembles de transfert dans les aéronefs et les navires ainsi que dans d'autres installations comprenant de doubles systèmes à fluide sous pression destinés à assurer une redondance, de manière que, lorsque la pompe d'un système tombe en panne, le second système puisse entraîner la pompe dû premier. Chaque système peut être hy-20 draulique ou pneumatique, et l'invention s'applique à ces deux types de systèmes,mai^an l'a décrite^rincipalement dans le présent mémoire en se référant à des pompes hydrauliques. Aux vitesses moyennes et élevées, le moteur du premier système entraîne efficacement la pompe du second système; ainsi, 1'éner-25 gie passe d'un système à l'autre, avec des pertes relativement faibles dues au frottement interne de la pompe. Cependant, aux faibles vitesses de la pompe/du moteur, par exemple à 100 tours/minute environ, le frottement interne de la pompe augmente et le rendement est faible. Lorsque la demande en fluide sous pression est faible dans le systè-30 me utilisateur alimenté par la pompe, celle-ci a tendance à faire caler le moteur, et la vitesse est souvent très variable. On sait que le fait de dériver une partie du refoulement de la pompe dans une canalisation de retour ou un réservoir, sans circulation vers le système utilisateur, permet l'utilisation de vitesses 35 de fonctionnement permettant un meilleur rendement, lorsque le système lui-môme ne nécessite pas un débit très élevé. Pour réduire un fonctionnement erratique, on a relié dans le 71 31556 2 2112335 passé un clapet de retenue de l'orifloe de sortie de la pompe, entre celle-ci et la charge, avec une canalisatioqfâe purge reliée à l'aspiration de la pompe, du cdté du clapet associé & celle-ci. Ceci permet la réduction de la pression dans la pompe, au niveau néces-5 saire au démarrage, sans réduction de la pression dans le système alimenté par la pompe. Le clapet de retenue se feme et la oanalisa-tion de purge réduit la pression dans la pompe. Les fuites internes de la pompe peuvent être suffisamment grandegfcour que la pression de refoulaient soit égale à la valeur 10 nécessaire, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une dérivation supplémentaire, dans le cas où des variations importantes de la pression de refoulement sont acceptables lors d'une faible utilisation de fluide. Ces variations importantes sont dues aux variations très grandes du rendement de la pompe en fonction de la vitesse, pour 15 les faibles vitesses. Cependant, dans d'autres cas, lorsque la pression de refoulement doit rester à peu près constante dans toute la plage d'utilisation à faible débit, il est parfois nécessaire d'utiliser un courant de dérivation. Si ce courant supplémentaire est constant, il 20 accroît l'énergie fournie par le moteur dans toute la plage de travail, car le fluide circule simplement à l'intérieur dans la pompe et n'assure aucun travail utile dans le système alimenté. Ainsi, les dispositifs de la technique antérieure comprennent un courant de dérivation à la fois lorsque c'est nécessaire et lorsque cela ne l'est 25 pas ; d'autres pompes ne comprennent pas du tout de dérivation ou seulement des dérivations insuffisantes. L'invention concerne essentiellement un dispositif de dérivation variable tel que, lorsque le système alimenté par la pompe n'a pas besoin de fluide, il existe un courant dérivé suffisant pour 30 maintenir un transfert efficace d'énergie, le courant de dérivation étant réduit lorsque le courant nécessaire à l'utilisation augmenté. Le refoulement de la pompe passe dans un système de charge et dans un système de dérivation. Le cas échéant, la diminution du courant de dérivation est pratiquement égale à l'augmentation du courant d'a-35 limentation. La pompe a donc un débit pratiquement constant dans toute la plage de travail, depuis une alimentation nulle à une alimentation égale à la valeur maximale du courant de dérivation. 71 31556 3 2112335 Plus précisément, l'invention concerne un distributeur destiné à créer une perte de charge réglée et comportant une dérivation. Le distributeur est monté entre le refoulement de la pompe et la charge, et il est sensible à la différence de pression qu'il subit. 5 Oelle-ci dépend de la consommation par la charge, et elle augmente lorsque cette consommation augmente. Cette différence de pression commande aussi le distributeur qui règle un courant de dérivation partant du refoulement de la pompe jusqu'à un système de dérivation ou un réservoir. Lorsque la différence de pression entre le refoulaient ÎO et la charge croît, ce qui indique une demande élevée en fluide, le distributeur réduit automatiquement ou interrompt le courant de dérivation} la fermeture peut avoir une vitesse linéaire et être proportionnelle à 3 'augmentation du courant d'utilisation. Ainsi, le courant dérivé/r^cluit lors de l'augmentation du courant d'utilisa-15 tion et inversement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel : la figure 1 est un schéma d'éléments de deux systèmes à flui-20 de d'un appareil de transfert d'énergie, et elle comprend une coupe longitudinale d'un dispositif de dérivation selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et montre la partie doseuse du distributeur fermée et la partie de dérivation ouverte ; la figure 2 est une coupe partielle du dispositif de la figure 25 1, montrant la partie doseuse en position grande ouverte et la partie de dérivation fermée ; et la figure 3 est un diagramme donnant en ordonnée le débit de fluide dans les parties de dosage et de dérivation du distributeur, en fonction de la position de l'élément mobile, porté^en abscisse. 30 L'appareil de transfert d'énergie à fluide représenté à ti tre d'illustration comprend un premier système A qui comporte un moteur 10 entraîné par un fluide soûs pression arrivant par la canalisation 12 et repartant par la canalisation 14. Le moteur fait tourner un arbre 16 qui fournit de l'énergie sous forme d'un couple 35 mécanique à une pompe 18 reliée à un second système B. Un fluide hydraulique parvient à l'entrée de la "pompe 18 par la canalisation 20 d'aspiration reliée à un réservoir 21. La pompe 71 31556 4 2112335 fournit du fluide sous pression à la canalisation 22 de refoulement. Celle-ci rejoint une chambre 24 de distributeur placée dans un alésage cylindrique borgne 25 d'un corps de distributeur ou carter 26. Le courant de refoulement parvient à la chambre 24. Le corps 26 qui 5 comporte l'alésage 25 peut faire partie du carter de la pompe, ou il peut en être séparé. La canalisation 22 parvient à une extrémité de l'alésage 25 dans la chambre 24. Un orifice doseur 28, de la paroi de l'alésage 25, peut comprendre une gorge périphérique placée tout autour de 10 l'alésage 25, comme représenté, ou il peut avoir une forme rectangulaire et déboucher dans l'alésage. Cet orifice est relié à un passage ou un conduit 29 qui, en cours de fonctionnement, est relié à la charge W du système utilisateur. Un tiroir 35 peut coulisser axialement dans l'alésage 25. Le 15 tiroir 35 comprend deux parties cylindriques dis-tentes 36 et 37, séparées par une gorge 38. Une butée 23 du cylindre 36 limite le déplacement du tiroir 35 à la position dans laquelle l'orifice 28 est juste fermé par le bord de la face 39, exposé à la pression qui règne dans la chambre 24 et qui limite le cylindre 36. Un dispositif 20 élastique 40 repousse le tiroir 35 vers la position représentée sur la figure 1 et dans laquelle l'orifice 28 est juste fermé, grâce au contact linéaire du bord du cylindre 36. La pression dans la chambre 24 crée une force opposée à celle du ressort 40. Ainsi, le cylindre 36 et l'orifice 28 coopèrent de manière à former un disposi-25 tif de dosage qui règle le passage du courant de refoulement vers le système utilisateur. Cette partie du distributeur s' ouvre progressivement lors du déplaçaient ver^ la droite du tiroir 35, à partir de la position représentée sur la figure 1. La figure 2 représente cette partie en position grande ouverte. 30 Une canalisation dérivée 47 relie le passage 29 avec la par tie de l'alésage 25 qui se trouve derrière le cylindre 37 dû tiroir (vers la droite sur la figure 1 ), et elle assure l'égalisation des pressions dans la chambre 41 (dans laquelle se trouve le ressort 40) et dans le passage 29. La pression qui règne dans la chambre 41 coopè-35 re avec le ressort 40 pour repousser le tiroir 35 vers la position représentée sur la figure 1 et dans laquelle l'orifice 28 est fermé. 71 31556 5 2112335 En plus de son rôle dans la partie doseuse du distributeur, le cylindre 36 participe aussi à la formation d'une partie de dérivation dans l'alésage 25. Un orifice de dérivation, formé par une gorge circonférentielle 43 de l'alésage 25,est tel que la face 45 placée à droite du cylindre 36 se trouve en face de la gorge 43 lorsque la face 39 assure la fermeture de l'orifice 28 (la face 45 peut recouvrir la gorge 43, mais ceci n'est pas nécessaire). Un pae« sage 44 fournit du fluide sous pression de la canalisation 22 à la gorge 43» le bord de la face 45 comprend un ou plusieurs orifices 42 de dérivation, représentés sur la figure 1 sous forme d'encoches de section carrée. On peut réaliser trois telles encoches régulièrement réparties angulairement sur la périphérie de la face 45, de manière à assurer la formation d'une section convenant au passage du courant dérivé (voir figure 1). Une canalisation 46 de retour rejoint le réservoir 21 depuis la partie de l'alésage 25 qui se trouve entre les cylindres 36 et 37 du distributeur 35. On voit que les orifices 42 du cylindre 36 et la gorge 43 délimitent une partie de dérivation du distributeur, destinée à commander la partie du courant d^refoulement de la pompe qui passe dans le système de dérivation comprenant la gorge 38, la canalisation 46 et le réservoir 21. lorsque la face 39 assure juste la fermeture de l'orifice 28, les orifices 42 communiquent au maximum avec la gorge 43. Un déplacement vers la droite du„tiroir 35, depuis la position représentée sur la figure 1, provoque la fermeture progressive de la partie de dérivation, la figure 2 représente cette partie en position totalement fermée. # Grâce à ce dispositif, la pompe et le moteur peuvent fonc-tionner dans une plage efficace de travail, la pression de refoulement de la pompe étant pratiquement constante. Suivant la configuration et la dimension du distributeur, le courant qui passe dans la partie de dosage peut être proportionnel au déplacement axial du tiroir 35. Ceci est le cas lorsque l'orifice 28 comporte une gorge périphérique entière, ce qui est le mode de réalisation préféré, ou un orifice rectangulaire, et lorsque la charge exercée par le ressort 40 est suffisamment élevée et la constante élastique du ressort suffisamment faible pour- que la perte de charge au niveau de l'orifice de dosage soit pratiquement constante 71 31556 6 2112335 sur toute la plage de débits.De manière analogue, lorsque les orifices 42 sont des encoches de section rectangulaire, le courant qui les traverse diminue proportionnellement au déplacement vers la droite du tiroir 35, car la perte de charge dans les orifices 5 rectangulaires dépend de la pression de refoulement de la pompe qui est pratiquement constante. A partir de la description du présent mémoire, les hommes du métier comprennent que la variation du débit d'alimentation, qui passe dans la partie de dosage, peut ainsi être rendue égale et opposée à la variation du débit de dérivation dans 10 la partie de dérivation, dans toute la plage des débits permis par les orifices 42. Lorsque la charge ¥ ne consomme pas de- fluide de la pompe 18, la pression dans la canalisation 29 est pratiquement égale à la pression de refoulement de la canalisation 22. La pression d'utilisation 15 se transmet par la canalisation 47 à la chambre 41 et agit avec le ressort 40 en exerçant sur le tiroir 35 une force de fermeture de la partie doseuse (dirigée vers la gauche). Ceci provoque la fermeture par le cylindre 3^-de la partie doseuse-et simultanément l'ouverture maximale des orifices 42. Le fluide de refoulement, prove-20 nant de la canalisation 22, passe par la canalisation 44, la gorge 43, les orifices 42, la gorge 38 et revient au réservoir 21 par la canalisation 46. Lorsque la charge V consomme du fluide, la pression dans la canalisation 29 diminue par rapport à celle qui règne dans la canalisation 22, et cette diminution se transmet par la canali-25 sation 47 dans la chambre 41. En réponse, le tiroir 35 se déplace vers la droite, sous l'action des forces exercées par les pressions différentes qui régnent dans les chambres 24 et 41. Le débit d'alimentation passe par la partie doseuse et simultanément, les orifices 42 se ferment en partie ou en totalité, ce qui réduit le courant 30 de dérivation. (La figure 3 représente la relation entre le débit et le déplacement lorsque l'augmentation du débit d'utilisation dans l'orifice 28 est égale à la diminution du débit de dérivation). Le déplacement vers la droite du tiroir 35 s'arrête lorsque le débit dans l'orifice doseur est tel que la pression qui agit vers la gau-35 che et le ressort de la chambre 41 exercent des forces égales à celle qu'exerce la pression dans la chambre 24. On voit que le dispositif de dérivation est variable ; il ne 71 31556 7 2112335 fonctionne pas de manière discontinue, par ouverture ou fermeture, mais il règle progressivement un courant de dérivation qui varie inversement au courant d'alimentation. On peut utiliser une pompe 18 à rendement élevé, car il n'est pas nécessaire d'utiliser une pompe 5 à fuite interne pour réaliser la dérivation. On augmente le transfert du couple, car on évite le blocage à faible vitesse pour les faibles débits d'utilisation. De plus, il n'y a pas de perte d'énergie constante, puisque le débit de dérivation diminue lorsque le débit d'utilisation croît. 10 II est bien entendu que l'invention n'a été décrite et «pré sentée qu'à titre d'exemple préférentiel/qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 31556 8 2112335 BEVBMDICATIOHg 1. Dispositif de dérivation variable du refoulement d'une pompe entraînée par un moteur d'un appareil de transfert d'énergie à fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de sortie 5 dans lequel passe le courant de refoulement de la pompe, un distributeur de dosage commandant le passage du fluide du refoulement à un système utilisateur alimenté par la pompe, un dispositif de commande du distributeur de dosage, destiné à ouvrir progressivement celui-ci lorsque la consommation du système d'utilisation augmente 10 et à fermer progressivement ce distributeur lorsque cette consommation diminue, un distributeur de dérivation commandant le passage du courant de refoulement de la pompe dans un système de dérivation, et un dispositif de commande de ce distributeur, destiné à l'ouvrir lorsque le distributeur doseur se ferme, de manière que le distri-15 buteur de dérivation soit totalonent ouvert lorsque le distributeur doseur est fermé et inversement, les distributeurs doseur et de dérivation coopérant à la séparation du débit de refoulement entre l'utilisation et la dérivation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux distributeurs comprennent des orifices rectangulaires. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que les deux distributeurs comprennent un seul tiroir qui peut coulisser axialement devant des orifices débouchant latéralement dans un alésage. 5. Dispositif de dérivation destiné à séparer le débit de refoulement d'une pompe à fluide entre un système utilisateur ali- 35 menté par la pompe et un système de dérivation, caractérisé en ce qu'il comprend un orifice d'utilisation par lequel doit passer le débit d'utilisation, un distributeur doseur mobile progressivement 71 31556 9 2112335 par rapport audit orifice de manière à commander le passage du débit de refoulement dans ledit orifice, un orifice de dérivation destiné à assurer la communication avec un système de dérivation, un dispositif de communication reliant l'orifice de dérivation à 5 la canalisation de refoulement de la pompe, un distributeur de dérivation mobile progressivement par rapport à l'orifice de dérivation et destiné àfoommander le passage du débit de refoulement par ledit orifice de dérivation vers le système de dérivation, et un dispositif de commande de distributeur sensible à la consommation 10 du système utilisateur et destiné à ouvrir progressivement le distributeur doseur lorsque la consommation du système utilisateur augmente et à fermer simultanément le distributeur de dérivation de façon progressive. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce 15 que le dispositif de commande est sensible à la différence de^pres- la sion^ui régnent dans/ canalisation de refoulement de la pompe et dans le système utilisateur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un piston soumis d'un côté 20 à la pression du fluide de la canalisation de refoulement de la pompe et du côté opposé à la pression du fluide dans le système utilisateur, et un dispositif destiné à repousser le piston dans la direction de fermeture de l'orifice d'utilisation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce 25 que le piston fait partie à la fois du distributeur doseur et du distributeur de dérivation, et en ce que son déplacement commande à la fois les deux distributeurs. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le distributeur de dérivation comprend un orifice à section 30 rectangulaire placé dans un piston mobile devant l'orifice de dérivation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice de dérivation est une gorge périphérique interne d'un alésage et donne une section maximale de passage vers le sys- 35 tème de dérivation lorsque le distributeur doseur est fermé. 71 31556 10 2112335 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'orifice utilisateur est une gorge périphérique interne d'un alésage et en ce que le distributeur doseur comprend un piston mobile devant ladite gorge, de manière à régler le débit rigrm celle-ci.