Brevet FR2420042A1 — publié le 19791012

Domaine technique. La présente invention concerne des perfectionne mentis aur pompes hydrauliques volumétriques à haute pression, à pistons, au moins partiellement immergées. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Il existe depuis longtemps des pompes hydrauliques volumétriques à pistons commandées, soit par une came, soit par un système bielle-manivelle. Dans l'un et l'autre cas, la lubrification, nécessite des précautions particulières qui augmentent le prix de revient, De plus, il existe une composante radiale des efforts du piston contre la chemise. Toutes ces pompes comportant des clapets, constitués par une bille qui est rappelée sur son siège par un ressort ; ce ressort, est une source de défaillance -quand il survient une rupture. La présente invention est destinée à remédier à ces divers inconvénients. Exposé de l'invention. Les pompes de l'invention sont caractérisées principalement par le fait que chaque ensemble chemise et pistons correspondants, constamment écartés élastiquement l'un de l'autre par un ressort pour contribuer à la variation du volume de la chambre de compression dans la phase d'aspiration, forme un tout mobile maintenu seulement à chaque bout, coincé entre une rotule femelle fixe, comportant l'orifice de refoulement et recevant la rotule male correspondante du piston, cette dernière rotule étant percée d'un conduit de communication avec la chambre d compression, et un excentrique calé sur l'arbre de commande et enveloppé partiellement par le fond borgne de la chemise, ledit fond présentant un conduit d'aspiration latéral constamment immergé dans le fluide hydraulique et débouchant sous le siège d'un clapet d'aspiration, le tout étant disposé de manière que l'ensemble chemise-piston oscille autour de la rotule femelle avec le mouvement de l'excentrique, la chemise étant, en plus, animée d'un mouvement alternatif contribuant à déplacer, par inertie, le clapet d'aspiration. Une autre particularité de l'invention réside dans le fait qu'un conduit est foré dans le fond borgne de la chemise pour relier la chambre de compression à la portée de la chemise sur l'excentrique afin de lubrifier celui-ci à une pression directement proportionnelle à l'effort qu'il a à exercer lors de la compression de l'huile dans ladite chambre. Suivant une forme préférée de réalisation, les rotules femelle s correspondant à chaque ensemble chemise et piston sont creusées sur un meme côté d'une traverse comportant longitudinalement autant de conduits qu'il y a de rotules, chaque conduit débouchant dans sa rotule propre et aboutissant à un clapet de refoulement débouchant dans un collecteur, les clapets étant groupés à au moins une extrémité de la traverse. Solution aux problèmes et avantages. Le fait d'avoir des ensembles chemise-piston qui oscillent autour de la rotule femelle supprime les efforts radiaux sur la paroi des chemises pour ne conserver que des efforts axiaux de compression de l'huile. I1 en résulte un mouvement d'oscillation des rotules en bout de pistons qui améliore la portée de cette rotule et l'étanchéIté à cet endroit. Le clapet d'aspiration se trouve au fond de la chemise et est soumis à un mouvement alternatif dont les accélérations contribuent à l'ouvrir et à le fermer aux moments qui conviennent. Par ailleurs, on comprend tous les avantages qui résultent de l'absence de bielle au point de vue encombrement et prix de fabrication. il n'est non plus pas besoin de pompe d huile de lubrification puisque c'est la propre pompe qui contribue à résoudre ce problème. Le mode de construction de l'invention permet aus Si une construction modulaire avec une disposition de plusieurs cylindres où tourne un excentrique et due plusieurs excentriques sur un même arbre. Enfin la réparation est facilitée par ltdchan- ge rapide d'un cylindre par simple déboîtement de l'ancien et emboîtement du nouveau. Brève description des figures. La figure 1 est une coupe verticale transversale, perpendiculaire à l'axe de l'arbre de commande, de la pompe de l'invention, avec coupe partielle d'un cylindre. La figure 2 est une coupe longitudinale de la pompe de l'invention suivant I-I de la figure 1 avec coupe partielle d'un autre cylindre. Descrlotion d'un mode de réalisation. La pompe comprend plusieurs cylindres 1 composés chacun d'un piston 2 et d'une chemise 3, et coincés entre une traverse fixe 4 et un excentrique 5 ou 6 calé sur un arbre de commande 7. Une particularité essentielle de l'invention réside dans la constitution des cylindres 1 ; la chemise 3 présente un fond borgne 8 et une portée hémicylindrique 9 qui coiffe partiellement l'excentrique 5- ou 6. Le fond 8 présente un conduit d'aspiration latéral 10, qui est constamment immergé dans le fluide hydraulique dont le niveau est repéré par Il et qui débouche sous le siège à clapet d'aspiration 12 constitué par une bille qui est maintenue prisonnière par une rondelle élastique 13, de manière bien connue.Dans la version avec bâti 27 ajouré, le conduit latéral 10 peut etre prolongé par un tube ou cheminée cintrée vers le bas qui plonge dans l'huile meme si le niveau est inférieur à celui de l'arbre 7. Dans l'alésage de la chemise 3, coulisse le piston 3, qui est creux et présente une chambre de compression 14 mise en communication avec la rotule femelle correspondante par un conduit 15.Le fond de la chambre de compres sion 14 sert d'appui à un ressort hélicoidal 16 qui s'appuie, par ailleurs, sur la rondelle 13 et tend à écarter constamment le piston 2 de la chemise 3 de façon à appliquer convenablement la portée hémicylindrique 9 contre l'excentrique 5 ou l'excentrique 6, d'une part, et la rotule mâle du piston 2 dans la rotule femelle correspondante de la traverse fixe 4, d'autre part. Une particularité importante de l'invention résulte du fait qu'un conduit 17 est foré dans le fond borgne 8 de la chemise 3 et relie la chambre de compression 14 avec la portée 9. Le rôle de ce conduit 17 est d'amener de l'huile sous pression sur la portée 9 afin d'en assurer la lubrification à l'encontre de la surface de l'excentrique 5, 6. On comprend, de cette fagon, que la lubrification de cette portée est assurée à une pression variable qui varie exactement de la meme façon que la pression à l'intérieur de la chambre de compression 14, elle-même en relation avec l'effort mécanique fourni par l'excentrique 5 ou 6 sur la chemise 3. On a vue que les rotules femelles 18 et 19 étaient creusées dans la traverse 4. Chaque rotule 18 et 19 est prolongée par un évidement radial 20, 21 percé en face du conduit de communication 15. En outre, la traversé 4 est percée, dans le sens de la longueur, par autant de conduits 22, 23 qu'il y a d'évidements 20, 21. Chaque conduit 22, 25 aboutit à un clapet de refoulement 24, 25 débouchant dans un collecteur 26. Les clapets 24, 25 sont groupés à une extrémité de la traverse 4 pour pouvoir déboucher dans te nême collecteur 26. Un bati 27 relie la traverse 4 aux paliers 28, 29 de l'arbre 7. Ce bâti 27 a une longueur variable suivant le nombre d'excentriques 5, 6 et de cylindres l correspondant. On a représenté, dans les dessins, une pompe à deux cylindres, mais le nombre de cylindres est indéfini. On peut augmenter le nombre d'excentriques 5, 6, calés sur un meme arbre 7, et allonger le bat i 27 pour loger le nombre de cylindres 1 correspondant. On peut aussi prévoir une disposition des cylindres 1 à plat ou en étoile de manière que chaque excentrique 5, agisse sur plusieurs cylindres 1. Couramment on peut prévoir trois cylindres 1 sur un même excentrique 5 ou 6. A la partie supérieure du bâti 27 se trouve un trou permettant de purger l'air qui pourrait y être emprisonné. Ce trou peut être muni d'un clapet purgeur automatique. Fonctionnement. Lorsque la pompe est plongée dans de l'huile à un niveau minimum qui correspond au niveau 11, et que l'on fait tourner l'arbre 7 et l'excentrique 5, 6, le cylindre l et > notamment, le piston 2, sont animés d'un mouvement d'oscillation autour des rotules 8, 19. De plus, la chemise 3 est animée d'un mouvement alternatif parallèle à l'axe du cylindre 1. Ce mouvement alternatif est commandé, dans la phase de compression, par l'excentrique 5, 6, et, dans la phase d'aspiration, par le ressort 16. La bille constituant le clapet 12 est appliquée fortement sur son siège, par inertie, dans la phase de compression, par le mouvement de la chemise 3 qui se rapproche du piston 2. Elle n'a donc pas besoin de ressort de rappel. D'une façon générale, l'huile entre dans le bâti 27 dans un mouvement qui-est matérialisé par la flèche 30. Elle pénètre dans chacun des cylflndrYs par le conduit d'aspiration 10 et le clapet i2 au moment où le cylindre i s'étend sous l'effet du ressort 16. Dans le mouvement de compression, lorsque l'excen- trique 5 ou 6 repousse la chemise 3 contre le piston 2, en compri mant le ressort 16 > l'huile contenue dans la chambre de conpression 14 est refoulée par le conduit de communication 15, dans les évidements 20, 21, les conduits 22, 23 et soulève les clapets de refoulement 24, 25 pour etre envoyée dans le collecteur 26 et vers l'utilisation comme celà est matérialisé par la flèche 31. Dans la pratique, on peut immerger complètement la pompe ou alors la placer partiellement immergée ai bien que l'on doive alors utiliser un joint d'étanchéité 32. On a réa lise des pompes dont la vitesse de rotation est de 540 ou de 1000 tours/mn, ce qui correspond aux vitesses de rotation des prises de force de tracteur. Cependant on peut entrainer l'arbre 7 par tout moteur électrique ou thermique. Comme l'effort moteur de la chemise 3 est touJours concentrique à l'effort résistant qui se fait par le piston 2, il n'y a pratiquement plus de composantes radiales de chemise par rapport au piston ce qui évite 1'ovalisation de la chemise et du piston et diminue les pertes d'énergie. Le frottement de la rotule mâle du piston 2 dans les rotules femelles 18 corres pond au frottement d'un pied de bielle. Il a en outre l'avantage d'améliorer l'étanchéité de la rotule par le rodage qui s'effectue dans les portées. On constate > en effet une empreinte de la portée sphérique du piston 2 dans le fond de la rotule femelle 18 et cette empreinte permet d'éliminer tout défaut d'usinage. Le bâti 27 peut avoir une constitution Quelcorque. Dans l'exemple représenté, on a dessiné un bâti moulé en alliage léger. On peut toutefois le réaliser par mécano-soudure à partir d'élémeits en tôle emboutie. Les pièces d'usure sont interchangeables et, en particulier, les cylindres 1 comme la traverse 4 fixe peuvent être remplacés. La traverse 4 est en effet fixée par une vis 33 entre cuir et chair. REV NDICATIONS 10/ Perfectionnements aux pompes hydrauliques volumétriques à haute pression, à pistons, au moins partiellement immergées, c a r a c t d r i s é e s par le fait que chaque ensemble chemise et piston correspondant, constamment écartés élastiquement l'un de l'autre pour contribuer à la variation du volume de la chambre de compression dans la phase d'aspiration, forme un tout mobile maintenu seulement à chaque bout, coincé entre une rotule femelle fixe comportant l'orifice de refoulement et recevant la rotule mâle correspondante du piston, cette der niera rotule étant percée d'un conduit de communication avec la chambre de compression, et un excentrique calé sur l'arbre de commande et enveloppé partiellement par le fond borgne de la chemise, ledit fond présentant un conduit d'aspiration latéral constamment immergé dans le fluide hydraulique et débouchant sous le siège d'un clapet d'aspiration, le tout étant disposé de manière que ensemble chemise piston oscille autour de la rotule femelle avec le mouvement de l'excentrique, la chemise étant, en plus, animée d'un mouvement alternatif contribuant à déplacer, par inertie, le clapet d'aspiration. 20/ Pompe hydraulique, telle que définie dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'ur conduit, foré dans le fond borgne de la chemise, relie la chambre de compression à la portée de la chemise sur l'excentrique afin de lubrifier celui-ci à une pression directement proportionnelle à l'effort qutil a à exercer lors de la compression de l'huile dans ladite chambre. 30/ Pompe hydraulique, telle que définie dans l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é e par le fait que les rotules femelles ecrrespon- dant à chaque ensemble chemise et piston, sont creusées sur un momie côté d'ure traverse comportant longitudinalement autant de conduits qu'il y a de rotules, chaque conduit débouchant dans sa rotule propre et aboutissant à un clapet de refoulement débouchant dans un collecteur, les clapets étant groupés à au moins une extrémité de la traverse. 40/ Pompe hydraulique, telle que définie dans l'une ou l'autre des revendications 1, 2 ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'un bâti relie la traverse aux paliers de l'arbre à excentriques. 50/ Pompe hydraulique, telle que définie dans la revendication 5 > c a r a c t é r i s é e par le fait que le bâti a une longueur variable suivant le nombre d'excentriques et de cylindres correspondants. 60/ Pompe hydraulique,-telle que définie dans la revendication 5 > c a r a c t é r i s é e par le fait que le bâti a une forme permettant de faire agir chaque excentrique sur plusieurs cylindres.