Brevet FR2210722A1 — publié le 19740712

Dans le domaule technique des pJmpes à débit variable, les réalisations connues sont souvent compliques et conteuses. Afin de remédier d cet inconvénient général, l'invention a pour objet une pompe hydraulique qui de manière connue est constituée par - un corps de pompe, - au moines un cylindre qui est ménagé dans ledit corps5 - un piston qui est monte. coulissant dans ce cylindre et qui délimite avec ledit cylindre uce chambre de compression, et - un clapet d'admission et un clapet de refoulement qui relient sélectivement ladite chambte de compression, respectivement, avec un réservoir de fluide et avec un circuit d'utillsatLn. Cette pompe comporte en outre une capacité élastiquement variable, dont le raccord de branchement est relié hydrauliquement à la chambre de compression. Cette capacité est avantageusement contenue dans le cylindre même, son raccord de branchement étant alors constitué par ledit cylindre, et est, dans ce cas, préférentiellement, constituée par le volume rempli de gaz, compris entre un piston rompiémentaire qui est monté à coulissement étanche par rapport au cylindre et la culasse de fermeture de ce cylindre. De manière générale, la pompe possède un arbre d'entraI- nement et un attelage mobile qui relie le piston audit arbre d'entraînement. En variante, elle comporte en outre un organe élastique qui est interposé entre le piston et son attelage mobile. Dans ce cas, de manière préférée, un piston complémen taisre est monté coulissant par rapport audit piston et délimite avec celui-ci une enceinte fermée emplie de gaz, cependant que ledit attelage mobile est relié audit piston complémentaire et que5 pendant la phase de compression de la pompe, ledit piston complémentaire tend à comprimer ledit gaz. L'invention sera mieux comprise et des caractéristiques secondaires ainsi que leurs avantages apparaîtront, au cours de la description de réalisations données ci-dessous à titre d'exemple. I1 est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'a titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - les figures 1 A 3 sont des coupes axiales de trois pompes conformes a l'invention - la figure 4 est ur diagramme de fonctionnement de la pompe représentée sur la figure 1. Dans la réalisation de la figure 1, la pompe comporte - un corps de pompe 1, - un cylindre 2 ménagé dans le corps 1, - un piston 3 qui est monté coulissant dans le cylindre 2 et qui délimite avec ledit cylindre une chambre de compression 4, - une culasse 5 qui assure la fermeture de la chambre de compression ~c, - un clapet d'admission 6, - un clapet de refoulement 7, - un conduit d'aspiration 8 qui relie le clapet d'admission 6 à un réservoir de fluide hydraulique 9, - un conduit de refoulement 10 qui relie le clapet de refoulement 7 à un circuit d'utilisation 11, - un arbre d'entratnement 12 du type vilebrequin à tourillon porteur 13 et à maneton d'entranement 14, - une bielle 15 dont la tête est articulée autour du maneton 14 et dont le pied est articulé autour d'un axe 16 monté sur le piston 3. Un conduit 17 relie un orifice 18 percé dans la culasse 5 et catuniquant avec la chambre de compression 4 avec le raccord de branchement 19 d'un accumulateur de fluide sous pression 20. Cet accumulateur 20 est constitué par un volume 21 de gaz délimité par une membrane élastique 22 qui est elle-mEme contenue dans un corps 23 qui est précisément muni du raccord 19. De manière connue, des vis 24 assurent la fixation de la culasse 5 sur le corps 1 du cylindre 2. La réalisation de la figure 2 est proche de celle de la figure 1. On y retrouve tous les éléments de la réalisation de cette figure 1, repérés d'ailleurs par les mêmes références, sauf l'accumulateur de fluide sous pression 20 distinct du corps 1 et,naturellement, l'orifice 18 et le conduit 17. On remarque par contre qu'un piston complémentaire 25 est monté coulissant dans le haut d; cylindre 2 et délimite avec ledit cylindre 2 et la culasse 5 une capacité 26 emplie de gaz compressible. On peut également noter, à titre indicatif, que les clapets 6 et 7 ne sont plus montés dans la culasse 5 comme darus la réalisatio2 de la figure 1 et sont maintenant montés dans le corps llui-même. La capacité 26 est séparée de manière étanche de la chambre de compression 4. La réalisation de la figure 3 est, elle aussi, proche de celle de la figure 1. Les éléments analogues y sont repérés par les mêmes références que ceux de cette figure 1. Elle se distingue cependant de la réalisation de la figure 1 en ce qu'on ne retrouve pas l'accumulateur de fluide sous pression 20 distinct du corps 1, ni l'orifice 18 et le conduit 17. Par ailleurs,le piston 3 qui est monté coulissant dans le cylindre 2 ne supporte plus l'axe de pied de la bielle 15. Ce piston 3 est évidé en un cylindre 27 dans lequel est monté coulissant un piston complémentaire 28 qui délimite avec le piston 3 une capacité 29 emplie d'un gaz donné. L'axe 16 de pied de bielle est monté sur lepiston complémentaire 28. Enfin, une plaque 30 formant arrêtoir est fixée de manière amovible sur la tranche intérieure du piston 3. A noter que les clapets 6 et 7 sont montés dans la culasse 5. Le diagramme de la figure h représente les variations de la course C du piston 3 > de la pression P dans la chambre de compression 4, et du débit Q refoulé a travers le clapet de refoulement 7, en fonction de l'angle de rotation A du maneton par rapport à l'axe 31 de l'arbre 12. Trois courbes de pression P1, P2, P3 et trois courbes de débit Q1, Q2 Q3 sont représentées et correspordent à des valeurs distinctes aussi bien de la pression dans le conduit de refoulement 10, que de la pression initiale du gaz contenu dans le volume 21 de l'accumulateur 20. I1 est précisé que les variantes des figures 2 et 3 ont un fonctionnement analogue a celui de la réalisation de la figure 1 et que, pour ce motif, seul est explicité le fonctionneAent de cette réalisation de la figure 1. Lorsque le maneton 14 effectue une rotation d'un tour (360 degrés), la courbe C varie de zéro au point mort bas du piston 3 à sa valeur maximale CM au point mort haut, puis décroft jusqu'a zéro. L'angle A, égal à zéro au point mort bas, est égal 180 degrés au point mort haut, puis à 360 degrés lorsque le piston revient au point mort bas. De manière évidente, la course C ntest liée qu'a la définition géométrique de la pompe, et reste inchangée lors de modifications éventuelles des pressions dans le conduit de refoulement 10 et dans le volume 21. Il n'en est Fs de iSme de la pression P dans la chambre de compression 4 et du débit Q, comme cela va maintenant autre vu. Premier cas, où la pressier dans le conduit de refoulement 10 est grande, égale à PM1, et où la pression initiale du gaz du volume 21 est faibles pratiquement nulle. tette pression initiale est celle correspondant au point mort bas du piston 3, c'est-d-dire aux angles 0 et A4. La variation de la pression P est représentée par la courbe P1, et celle du débit Q par la courbe Q1. De O a Al, la pression dans la chambre de compression 4 étant inférieure à PM1, le piston 3 ne refoule aucun débit a travers le clapet 7, de sorte que Q1 = O pour A compris entre O et A1. La course ascendante du piston 3 a pour effet de comprimer le gaz du volume 21. En A1, P = PM1. Le clapet 7 s'ouvre et le débit refoulé varie de QD1 à QM, pour décroître ensuite jusqu' zéro au point mort haut (angle A2). Entre A1 et A2, la pression est restée égale d PM1. Dès que le piston 3 dépasse le point mort haut (angle A2), la pression P devient inférieure à PM1 jusqu'd s'annuler en A3 et rester nulle de A3 a A4. Le débit Q reste égal å zéro entre A2 et A4. Puis, un nouveau cycle peut recommencer. Deuxieme cas, où la pression dans le conduit de refoulement 10 est faible, égale à PM2, et où la pression initiale du gaz du volume 21 est, la encore, sensiblement nulle. Les courbes de pression et de débit sont, respectivement, P2 et Q2. Ce sont des courbes analogues aux courbes P1 et Q1 à ceci près que le clapet de refoulement 7 s'ouvre plus tôt en A = A5, puisque la contre-pression dans le conduit de refoulement 10 est faible. La pression P2 est non nulle pour A compris entre 0 et A6 (avec 5 inférieur à A3), puis nulle entre A6 et A4. Le débit Q2 est îui-meme non nu 1 pour A compris entre A5 et A2. Troisième cas, où la pression dans le conduit de refoulement 10 est grande, égale b PM1, et où la pression initiale du gaz du volume 21 est, elle aussi, grande, égale à PM3. Les courbes de pression et de d é b i t s o n t r e s p e c t i v e m e n t P3 e t Q3. P croît de PM3 à PM pour A variant de O à A7. Puis de A7 à A2, P3 = 3 I a A2, P3 PM. Enfin, P3 décrott de PM1 à O pour A variant de 2 9 A8. P3 = O .quand A est compris entre A8 et A4. Le débit Q3, nul pour A compris.eatre 0 et A7, est non nul pour A variant entre A7 et A2. Q3 redevient nul quand A est compris entre A2 et A4. On constate donc que, dans tous les cas, le débit Q refoulé dans le conduit 10 n'est pas constant. Le débit refoulé par un cylindre est pulsatoLre, ta fréquence des impulsions peut naturellement être modifiée en entraînant simultanément par un même arbre plusieurs pistons 3, et en calant les manetons 14 d'entraSnement des divers pistons de manière régulière, comme cela -est déjà bien connu dans le domaine des pompes à pistons classiques. Cette génération d'un débit pulsatoire de fréquence principaledonnée peut étre intéressante, notamment dans la réalisation de dispositifs d'alimentation de générateursde vibrations. Par ailleurs, la valeur du débit moyen refoulé dépend, comme cela a été vu à l'exposé des trois cas de fonctionnement étudiés, non seulement de la pression dans le conduit de refoulement 10 (et, par suite, dans le circuit d'utilisation 11), mais, aussi, de la pression initiale PM3 du gaz de l'accumulateur de fluide sous pression. I1 est notamment constaté que, lorsque PM3 est différent de zéro, le courbe P3 est distincte au moins en partie de la courbe P1, ce qui corrélativement rend Q1 différent de Q3. La quantité totale de fluide refoulé au cours d'un cycle, égale à la surface comprise entre la courbe Q considéréeet l'axe des abscisses (angle A), est supérieure dans le cas de la courbe Q3 9 celle de la courbe Q1. Cette particularité est intéressante, car elle est liée a la valeur de la pression initiale PM3 du gaz du volume 21.Régler la valeur de PM3, c'est régler la valeur du débit moyen refoulé par le piston 3. Ce réglage, qui est facilement réalisable, équivaut donc a un réglage du débit refoulé. La pompe décrite est une pompe à débit variable et pulsatoire. La variante de la figure 2 est évidemment très proche de celle de la figure 1, car elle revient à disposer l'accumulateur fluide sous pression dans le cylindre 2 lui-même. L'équivalent du volume 21 est constitué par la capacité 26. Enfin, la variante de la figure 3 reste, elle aussi, dans le cadre inventif de la réalisation de la figure 1, puisqu'en fait le réglage du débit moye' réside dans le réglage d'une certaine encore morte du pied de bielle et de l'axe 16, pendant laquelle le piston 3 ne refoule aucun débit. Cette course morte, obtenue par compression du gaz du volume 21 de la figure 1 , ou du gaz de la capacité 26 de la figure 2, est obtenue par compression du gaz de la capacité 29 de la figure 3. Naturellement, on aura bien noté que les pistons complémentaires 25 et 28 auraient également pu étre rappelés dans leur position initiale, éloignés, l'un de la culasse 5,1'autre de la tête du piston 3, par de simples ressorts, métalliques par exemple, interposés entre culasse 5 et piston complémentaire 25 ou entre piston 3 et piston complémentaire 28. Le gaz des capacités 26 et 29 n'a pour fonction, en l'espèce, que celle de rappeler élastiquement les pistons complémentaires 25 et 28. L'invention n'est pas limitée A la description précédente, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient être apportées aux réalisations décrites et qui ne sortiraient pas de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1 Pompe hydraulique constituée par : - un corps de pompe, - au moins un cylindre qui est ménagé dans ledit corps, - un piston qui est monté coulissant dans ce cylindre et qui délimite avec ledit cylindre une chambre de compression, et - un clapet d'admission et un clapet de refoulement qui relient sélectivement ladite chambre de compression, respectivement, avec un réservoir de fluide et avec un circuit d'utilisation, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une capacité élastiquement variable, dont le raccord de branchement est relié hydraiilLquen'ent à la chambre de compression. 2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite capacité est contenue dans le cylindre mme, son raccord de branchement étant alors constitué par ledit cylindre 3. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la capacité est constituée par le volume, remplidegaz, compris entre un piston complémentaire qui est monté d coulissement étanche par rapport au cylindre et la culasse de fermeture de ce cylindre. 4. Pompe hydraulique constituée par - un corps de pompe, - au moins un cylindre qui est ménagé dans ledit corps, - un piston qui est monté coulissant dans ce cylindre et qui délimite avec ledit cylindre une chambre de compression, - un clapet d'admission et un clapet de refoulement qui relient sélectivement ladite chambre de compression, respectivement, avec un réservoir de fluide et avec un circuit d'utilisation, - un arbre d'entraSnement, et - un attelage mobile qui relie ledit piston audit arbre d'entraInement, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un organe élastique qui est interposé entre ledit piston et son attelage mobile. 5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un piston complémentaire est monté coulissant par rapport audit piston et délimite avec celui-ci une enceinte fermée emplie de gaz, cependant que ledit attelage mobile est relié audit piston complémentaire et que, pendant la phase de compression de la pompe, ledit piston complémentaire tend b comprimer ledit gaz.