Brevet FR2396186A1 — publié le 19790126

On connatt des dispositifs d'alimentation en fluide sous pression, dans lesquels le moteur d'entraînement des pompes possède une puissance maximale qui est inférieure à la somme des puissances maximales des pompes qu'il entraîne. Compte tenu du fait que, dans de tels dispositifs, certaines des pompes sont du type à cylindrée variable, cependant que certaines autres sont du type à cylindrée constante et alimentent des circuits d'utilisation prioritaires, le fonctionnement a été rendu possible, à ce jour, en munissant les pompes à cylindrée variable de régulateurs de débit perfectionnes. On a cependant constaté que de tels régulateurs étaient compliqués et coûteux, et étaient une contrainte difficilement supportable à lutilisation des dispositifs d'alimentation précités. On a trouvé un remède à ces inconvénients en proposant des dispositifs permettant de réduire la cylindrée d'une ou plusieurs pompes à débit variable en réponse à une chute de la vitesse du moteur d'entraînement, ceci au moyen d'une valve particulière de régulation commandée par un régulateur dont l'action est fonction de la vitesse dudit moteur. De tels dispositifs, décrits par exemple dans le brevet français 2 247 112, fonctionnent de manière satisfaisante, sauf dans une circonstance : celle dans laquelle, brutalement, un récepteur, précé- demment non alimenté, doit l'tre à la place d'un autre. Dans ce cas, on constate que l'inertie des commandes des dispositifs existants est trop grande pour que la régulation réagisse suffisamment rapidement pour éviter de grands écarts de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement. On constate effectivement de tels écarts qui sont pour le moins surprenants. La présente invention se propose d'assurer une régulation plus rapide qui, à la fois, réduit la valeur de la chute de la vitesse de rotation du moteur et réduit le temps du fonctionnement perturbé. L'invention a donc pour objet un dispositif d'ali- mentation en fluide sous pression constitué par : -un réservoir de fluide, -au moins deux récepteurs, l'un d'eux étant constitué par une pompe d cylindrée variable, -un moteur d'entraînement desdits récepteurs, dont la puissance maximale est inférieure A la somme des puissances maximales d'entraînement de ces récepteurs, et -un dispositif de régulation de la puissance totale d'entrainement des récepteurs à une valeur au plus égale à la puissance maximale du moteur, lui-mme constitué par : . un régulateur, dont l'action est fonction de la vitesse de rotation du moteur, et qui est attelé à l'arbre de sortie dudit moteur, . une source de fluide de pilotage, . un vérin dont l'organe mobile est attelé au moins a l'organe de commande de cylindrée d'au moins une pompe à cylindrée variable, et qui comporte une chambre motrice reliée à la source de fluide de pilotage par un conduit de pilotage, . et une valve d'obturation comportant un corps de valve, une tuyère alimentée en fluide de pilotage, un organe d'obturation sélective de l'orifice de sortie de ladite tuyère, qui est monté coulissant dans le corps de valve et qui est disposé en regard dudit orifice de sortie, un organe de rappel en position dudit organe d'obturation dans le sens correspondant à l'obturation de la tuyère, et un conduit de retour au réservoir du fluide contenu dans le corps de valve, cependant que l'organe de sortie du régulateur est attelé à l'organe d'obturation de la valve de manière telle qu'à son déplacement correspondant à une diminution de la vit-esse de rotation du moteur correspond une variation de la section du passage ménagé entre l'organe d'obturation et la tuyère, qui provoque une variation de la pression du fluide d'alimentation dudit vérin et, par suite, des déplacements de l'organe mobile de ce vérin et de l'organe de commande de cylindrée qui y est attelé dans le sens de la diminution de la cylindrée correspondante. La source de fluide de pilotage a une pression variable en fonction de la variation de la vitesse du moteur d'entraine- ment. Les dispositions suivantes sont en outre avantageusement adoptées : -la loi de variation de la pression est du type quadratique ; -la source de fluide de pilotage est constituée par le conduit de refoulement d'une pompe tachymétrique attelée au moteur d'entrainement, une restriction étant disposée sur un conduit raccordé en dérivation audit conduit de refoulement ; -une restriction est disposée sur le conduit de pilotage entre la source de fluide de pilotage et le branchement d'alimen- tation de la tuyère ; -le régulateur est un régulateur centrifuge du type à masselottes ; -le moteur d'entraînement étant un à combustion interne (du type"Diesel"), comportant un régulateur de vitesse, le régulateur du dispositif d'alimentation est constitué par ledit régu- lateur de vitesse ; -la tuyère est réglable en position dans le corps de la valve ; -l'organe d'obturation comporte un élément qui est monté coulissant sur l'organe de sortie du régulateur, cependant qu'un organe élastique est interposé entre ledit élément et ledit organe de sortie et a un effet de poussée de cet élément vers l'orifice de sortie de la tuyère. L'invention sera mieux comprise, et des caracté- ristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexes dans lesquels : -la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, et -la figure 2 représente le diagramme comparatif des fonctionnements d'un dispositif conforme à l'invention et d'un dispositif antérieur La figure 1 représente un schéma dans lequel, de l'arbre de sortie 1 d'un moteur du type"Diesel"2, sont solidaires en rotation des pignons dentés 3 et 4, qui engrènent respectivement avec des pignons 5 et 6. L'arbre d'entraînement 7 d'une pompe principale 8à cylindrée constante est solidaire en rotation du pignon 3, cependant que l'arbre d'entraînement 9 d'une pompe principale 10 à cylindrée variable est solidaire en rotation du pignon 5. L'arbre d'entraînement 11 d'une pompe tachymétrique 12, à cylindrée constante, est solidaire en rotation du pignon 4, alors que l'arbre d'entraînement 13 d'un régulateur à masselottes 14 est lui-mme solidaire en rotation du pignon 6, le plateau 15 comportant les masselottes 16 du régulateur 14 étant lui-mme solidaire en rotation de l'arbre 13. On note que la pompe 8 est reliée à un réservoir de fluide 17 par son conduit d'aspiration 20 et à un premier circuit d'utilisation 18 par son conduit de refoulement 19. La pompe 10 est reliée au réservoir 17 par son conduit d'aspiration 21 et à un deuxième circuit d'utilisation 22 par son conduit de refoulement 23. Par ailleurs, cette pompe 10 comporte un organe 24 de réglage de la valeur de sa cylindrée, qui est constitue, par exemple par un plateau inclinable dans le cas d'une pompe à pistons axiaux. La pompe 12 est reliée au réservoir 17 par son conduit d'aspiration 25 et à une valve 42 par son conduit de refoulement 27. De manière connue en soi, un conduit de décharge 28 est raccordé en dérivation au conduit de refoulement 27 qu'il relie au réservoir 17, un clapet de décharge taré 29 étant disposé sur ce conduit 28. On remarque que la tige de piston 30 d'un vérin 31 est attelée à l'organe de réglage 24, un ressort 32 étant interposé entre le cylindre 33 et le piston 34 du vérin 31, et ayant un effet de poussée sur le piston, dans un sens tel que le déplacement correspondant de l'organe de régulation 24 provoque une diminution de la cylindrée et donc du débit de la pompe 10. Le vérin 31 possède une chambre motrice 35 qui est reliée à la sortie de la valve 42 par le conduit 27. L'effet de la pression du fluide contenu dans la chambre 35 sur le piston 34 est antagoniste de celui du ressort 32. Un conduit 37 est raccordé en dérivation au conduit 27, entre la pompe 12 et la valve 42 et relie ce conduit 27 au réservoir 17. Une restriction 26, disposée sur le conduit 37, contrôle l'écoulement du fluide vers le réservoir 17. La loi dudit écoulement traduit de manière approchée et suffisante que la perte de charge A P à travers la restriction 26 est proportionnelle (facteur constant K) au carré du débit Q de la pompe 12 : /P P-= K x Q2 (1) La pompe 12 étant du type tachymétrique, le débit Q est lui-mme égal au produit de la cylindrée C par la vitesse de rotation N : Q = C x N (2) Dans la formule (1), le remplacement de Q par sa valeur exprimée en (2) aboutit à l'expression de la formule (3) /\P= (CxK) xN (3) En admettant que la cylindee C est sensiblement constante pendant le temps de réponse de la régulation, on constate que la variation de pression provoquée par une variation de la vitesse de rotation du moteur est de type quadratique. Observant en outre que cette variation se répercute directement sur la valeur de la pression dans le conduit 27 qui relie la pompe 12 à la chambre 35 du vérin 31, on comprend qu'une baisse de la vitesse de rotation N du moteur 2 provoque une dimi- nution de la valeur de la pression dans la chambre 35, selon une loi quadratique et, par conséquent, un déplacement de l'organe de réglage 24 de la cylindrée de la pompe à cylindrée variable 10 dans le sens de la réduction de la cylindrée Ce réglage est pratiquement instantané. Les essais effectués représentés sur le diagramme e de la figure 2 avec le dispositif antérieur (courbe I)-et avec le nouveau dispositif, muni de la restriction 26 (courbe II), montrent l'amélioration obtenue par adoption du nouveau dispositif. Alors qu'antérieurement la vitesse N, en tour. par minute, du moteur 2, baissait de 2300. à 1000 pour remonter à 2200, le tout en 2 secondes, avec le nouveau dispositif cette vitesse N baisse de 2300 à seulement 2000 et remonte à 2200, pendant un laps de temps de seulement 0,5 seconde, quel que soit le moment to ou se produit la perturbation initiale. La présente invention n'est pas limitée uniquement à la réalisation hydraulique représentée qui comprend la pompe 12, le conduit 37 et la restriction 26, mais s'étend au contraire à toutes les réalisations analogues. I1 s'agit de provoquer une réponse rapide par réglage de la pression dans la chambre 35 en réaction à une variation de la vitesse N du moteur. L'homme du métier possède un catalogue de dispositifs connus qui trouvent ici leur application. Ainsi, la réalisation qui a été décrite peut tre remplacée par la combinaison d'une dynamo tachymétrique et, à la place de la restriction 26, d'une restriction réglable, dont le réglage est effectué par le signal donné par-la dynamo. Une autre variante de réalisation consisterait à adopter un dispositif de réglage mécanique, tel qu'un régulateur centrifuge, et à y atteler le ressort de réglage d'une restriction réglable disposée à la place de la restriction 26. L'attelage du ressort au régulateur peut tre réalise au moyen d'une came, dont le profil donne la loi de variation de la pression en fonction de la vitesse de rotation N du moteur, loi quadratique ou éventuellement d'un autre type. On rappellera maintenant pour mémoire à la fois la constitution et le fonctionnement de la valve 42. Ce rappel reprend des dispositions déjà connues notamment par le brevet français 2 247 112 déjà cité. On note donc 1'existence de la pédale 38 d'un accélérateur, de la tringlerie 39 de commande de l'alimentation en carburant du moteur 2, et de la tringlerie 40 de commande de la position initiale des masselottes 16 du régulateur à boules 14. Naturellement, le moteur"Diesel"2 possédant lui-mme un régulateur à masselottes pour la régulation de sa vitesse de rotation, le régulateur 14 peut parfaitement tre constitué par ce régulateur de vitesse lui-mme. L'organe de sortie du régulateur 14 est constitué par une bague 41. Enfin, la valve 42 est disposée sur le conduit 27. Elle est constituée par un corps 43 et par une tuyère 44 qui est maintenue en position dans le corps 43 par un écrou de blocage 45 et qui possède un orifice de sortie 46. Un cylindre 68 est solidaire d'une tige de liaison 52 qui est en appui sur la bague 41 du régulateur 14. Un piston 69 est monté coulissant dans le cylindre 68, et est disposé en regard de l'orifice de sortie 46 de la tuyère. Un ressort 70 est interposé entre le piston 69 et le cylindre 68 et a pour effet de créer une poussée sur le piston 69 tendant à déplacer ce piston dans le sens provoquant la fermeture de l'orifice de sortie 46. Le conduit 27 traverse l'intérieur 55 de la tuyère 44 qu'il alimente en fluide. Un conduit 51 relie l'intérieur du corps 43 de la valve 42 au réservoir 17. Par ailleurs, une restriction 53 est disposée sur le conduit 27 entre la pompe 12 et la chambre 55. Le fonctionnement de la valve 42 associée au régulateur à masselottes 14 est le suivant. Le moteur"Diesel"2 étant en marche, le pilote de l'engin règle la pédale 38 en une position donnée, à laquelle correspond la position déterminée du régulateur de vitesse du moteur 2, et donc une vitesse de rotation bien définie de ce moteur 2. I1 est rappelé que la puissance maximale du moteur 2 est inférieure à la somme des puissances maximales des pompes 8 et 10. On trouve, par exemple, respectivement des puissances égales à 100,60 et 100 cv. Par ailleurs, il est admis que le circuit d'utilisation 18 doit tre alimenté en priorité à la pression et avec le débit désiré, mais que, par contre, le circuit 22 peut, pendant de courtes périodes, n'tre alimenté qu'à un débit inférieur au débit normalement nécessaire. Tant que la somme des puissances nécessaires à l'entraînement des pompes 8 et 10 (et des auxiliaires : pompe 12 et régu- lateur 14) est inférieure à la puissance maximale du moteur 2 correspondant à la vitesse de rotation choisie, ledit moteur 2 est évidemment suffisamment puissant pour entrainer lesdites pompes. S'il arrive alors que le circuit d'utilisation doit tre alimenté à une pression plus élevée et qu'il résulte de cette circonstance une élévation telle de la puissance nécessaire à 1'entraînement de la pompe 8, que la somme des puissances nécessaires à l'entraînement des pompes 8 et 10 devient supérieure à la puissance du moteur 2, celui-ci risque de s'arrter parce que ne pouvant pas vaincre une résistance d'entrainement trop élevée. C'est alors qu'agissent le régulateur 14 et la valve 42 pour éviter cet arrt du moteur 2. Des que la puissance maximale du moteur 2 devient inférieure à la somme des puissances d'entraînement des pompes 8 et 10, une baisse de la valeur de la vitesse de rotation de ce moteur se produit. Les masselottes 16 du régulateur 14 se rapprochent de l'arbre 13, ce qui provoque un loignement relatif de la bague 41 de la valve 42. Le cylindre 68 et le piston 69 s'éloignent de l'orifice sortie 46 de la tuyère 44. La section du passage entre le piston 69 et l'orifice 46 aug- mente, provoquant la diminution de la pression dans la chambre 55, dans le conduit 27 et dans la chambre 35. L'organe de réglage 24 de la cylindrée de la pompe 10 est déplacé dans le sens de la réduction de la cylindrée de ladite pompe, et d'une valeur telle que la réduction du débit de la pompe 10 soit suffisante pour que la diminution de la puissance nécessaire à l'entraînement de cette pompe 10 permette de ramener la somme des puissances d'entraînement des pompes 8 et 10 à une valeur légèrement inférieure à la puissance maximale du moteur 2. Ce moteur peut, dans ces conditions, retrouver sa vitesse initiale. De manière simple, on a réalise les alimenta tions désirées, compte tenu, bien entendu, de la restriction momentanée admise du débit d'alimentation du circuit 22. Ce qu'il faut bien voir, c'est que l'inertie du régulateur 14 et des écoulements de fluide dans la valve 42 provoque des temps de réponse relativement grands qui expliquent le fonctionnement de la courbe (I) de la figure 2. Le but de l'invention est précisément de remplacer, pour les variations très rapides de la puissance nécessaire à l'entraînement des pompes 8 et 10, le fonctionnement de la courbe (I) par celui de la courbe (II) évidemment plus satisfaisant. Bien entendu, l'exposé ci-avant ayant permis de mettre en évidence que l'essence mme de l'invention est de pouvoir entrainer une pompe de puissance dlentrainement non réglable et une pompe de puissance réglable par un moteur unique de puissance limitée il est immédiatement compréhensible que l'invention couvre également le cas où la pompe de puissance non réglable est remplacée par un quelconque récepteur de puissance également non réglable Par ailleurs, le système a la pompe tachymtrique peut tre remplacée par une restriction placée en aval d'un récepteur hydraulique, tel que le moteur rotatif entraînant l'hélice d'un réfrigérant. L'invention n'est pas limitée a la réalisation qui a été décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui tre apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en fluide sous pression constitué : -un réservoir de fluide (17), -au moins deux récepteurs (8,10), l'un d'eux (10) étant constitué par une pompe à cylindre variable (10), -un moteur (2) d'entraînement desdits récepteurs, dont la puissance maximale est inférieure à la somme des puissances maximales d'entrainement de ces récepteurs ; -et un dispositif de régulation de la puissance totale d'entrainement des récepteurs à une valeur au plus égale à la puissance maximale du moteur, lui-mme constitué par : . un régulateur a4), dont l'action est fonction de la vitesse de rotation du moteur, et qui est attelé à l'arbre de sortie (1) dudit moteur (2), . une source de fluide de pilotage, . un vérin (31) dont l'organe mobile (30) est attelé au moins à l'organe (24) de commande de cylindrée d'au moins une pompe (10) à cylindrée variable, et qui comporte une chambre motrice (35) reliée à la source de fluide de pilotage par un conduit de pilotage (27), . et une valve d'obturation (42) comportant un corps de valve (43), une tuyère (44) alimentée en fluide de pilotage, un organe (69) d'obturation sélective de l'orifice de sortie (46) de ladite tuyère, qui est monté coulissant dans le corps de valve et qui est disposé en regard dudit orifice de sortie, un organe (70) de rappel en position dudit organe d'obturation (69) dans le sens correspondant à l'obturation de la tuyère, et un conduit (51) de retour au réservoir (17) du fluide contenu dans le corps de valve, cependant que l'organe de sortie (41) du régulateur (14) est attelé à l'organe (69) d'obturation de la valve de manière telle qu'à son déplacement correspondant à une diminution de la vitesse de rotation du moteur correspond une variation de la section du passage ménagé entre l'organe d'obturation et la tuyère, qui provoque une variation de la pression du fluide d'alimentation dudit vérin et, par suite, des déplacements de 1'organe mobile de ce vérin et de 1'organe de commande de cylindrée qui y est attelé dans le sens de la diminution de la cylindrée correspondante, caractérisé en ce que la source de fluide de pilotage a une pression variable en fonction de la variation de la vitesse du moteur d'entraine ment (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi de variation de la pression est du type quadratique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce que la source de fluide de pilotage est constituée par le conduit de refoulement d'une pompe tachymétrique attelée au moteur d'entrainement, une restriction étant disposée sur un conduit raccordé en dérivation audit conduit de refoulement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations précedentescaractérise en ce que, de manière connue en soi, une restriction (53) est disposée sur le conduit de pilotage (27) et en ce que cette restriction est disposée entre la source de fluide de pilotage (12) et la tuyère (44). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que, de manière connue en soi, le régulateur (14) est un régulateur centrifuge du type à masselottes (16). 6. Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le moteur d'entraînement étant un moteur à combustion interne (du type"Diesel"), comportant un régulateur de vitesse, le régu- lateur du dispositif d'alimentation est constitué par ledit régulateur de vitesse. 7. Dispositif selon l'une quelconque des reven dications précédentes, caractérisé en ce que la tuyère (44) est réglable (45) en position dans le corps de la valve (43). 8. Dispositif selon l'une quelconque des reven dictions précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'obturation com porte un élément (69), qui est monte coulissant sur l'organe de sortie (41) du régulateur, cependant qu'un organe élastique (70) est interposé entre ledit élément (69) et ledit organe de sortie (41) et a un effet de poussée de cet élément vers l'orifice de sortie (46) de la tuyère (44).