Brevet FR2512503A1 — publié le 19830311

MACHINE REGLABLE A PISTONS AXIAUX A DISQUE EN i RITATION, AVEC CORPS BASCULANT A PALIER DE GLISSEMENT L'invention concerne une machine à pistons axiaux,réglable, pouvant fonctionner, au choix, en tant que moteur ou, de préférence, en tant que pompe, possédant un carter et un dispositif de réglage se composant au moins d'un cylindre de manoeuvre en liaison avec une conduite haute pression et, à l'intérieur de ce cylindre, d'un piston de manoeu- vre coulissant, ainsi qu'un corps de cylindre garni d'alésages de cylindre, à l'intérieur desquels peut se déplacer un piston moteur qui s'appuie contre un disque incliné (disque en nutation), lequel est formé sur un corps basculant, assemblé au dispositif de réglage et présentant une surface d'appui semi-cylin- drique, laquelle s'appuie contre une surface d'appui cylindrique creuse et disposée dans le carter, tandis que, dans l'une de ces surfaces, est disposé un évide- ment pour poche de pression, en liaison avec la conduite haute pression et dans laquelle peut se former un coussin de pression du fait de la montée en pression, évidement pouvant recevoir, par l'intermé- diaire de conduits disposés dans le corps basculant# un fluide sous pression provenant de la conduite haute pression. On sait déjà disposer l'évidement pour poche de pression dans la coquille de coussinet solidaire du carter et y introduire un fluide sous pression, depuis la conduite haute pression disposée à l'autre extrémité du carter, par l'inter- médiaire de cânduits aménagés dans le carter, ou de tuyauteries extérieures Cette disposition est très onéreuse et exige, dans le cas des conduits disposés dans le carter, un carter résistant aux hautes pressions et, dans le cas des tuyauteries extérieures, de nombreux travaux de montage, des raccords de tuyauteries oné- reux perdant facilement leur étanchéité et qui, outre de l'espace, exigent des raccords de tuyauterie, gênant l'accés au voisinage immédiat de la machine à pistons axiaux et forment des niches inaccessibles dans lesquelles peuvent se déposer des saletés Par contre, l'amenée du fluide sous pression par l'intermédiaire des pistons moteurs et de leurs patins de crosse est simple du point de vue construction, mais présente l'inconvénient qu'elle intervient lors de la formation du coussin de pression en-dessous du patin de crosse, ce qui a pour conséquence que, en cas de frottement excessif de l'embouchure du conduit dans le corps basculant, il se crée une modification de la montée en pression dans le coussin de pression -Par ailleurs, Si l'embouchure du conduit dans le corps basculant n'est pas recouverte d'un patin de crosse, il y a diminution de la pression du coussin de pression dans l'évidement pour poche de pression, ce qui a Pour conséquence que le coussin de pression ne peut Pas remplir sa fonction Par ailleurs, du fluide sous pression pénètre alors périodiquement dans la poche sous pression et en sort, ce qui provoque un courant de pertes Par ailleurs il existe le danger que les saletés se trouvant dans l'évidement pour poche de pression, par eyeaple les particules détachées des paliers par abrasion, les saletés dues au montage, etc, peuvent, par l'intermédiaire du conduit se trouvant dans le corps basculant arriver en-dessous des patins de crosse, en pouvant y provoquer une usure importante Par ailleurs, il peut se produire une post-aspiration à partir de l'évidement pour Poche de pression, et donc une cavitation (DOS 22 54 809, DOS 21 47 045 et brevet des Etats Unis d'Amérique NO 3 830 593). L'invention a pour but de créer une solution, simple du point de vue construction, pour amener le fluide sous pression à l'évidement pour poche de pression, solution dans laquelle l'évi- dement pour poche de pression reçoit en continu le fluide haute pression, les travaux nécessaires à la construction de l'amenée du fluide sous pression étant réduits. L'invention concerne, à cet effet, une machine dans laquelle la liaison entre la conduite haute pression et les conduits se trouvant dans le corps basculant et en liaison avec l'évidement Pour poche de pression est prévue par l'intermédiaire du cylindre de manoeuvre et du piston de manoeuvrer de sorte que le fluide sous pression se trouvant dans le cylindre de manoeuvre puisse arriver dans l'évidement pour poche de pression en passant par le piston de manoeuvre ou par les alésages et conduits prévus dans ce dernier pour réaliser la liaison, et Par les conduits se trouvant dans le corps basculant. Il n'est pas gênant que, de cette manière, de faibles quantités du fluide sous pression sortent du cylindre de manoeuvre pendant le fonctionnement de ce derniers car il se crée une régulation immédiate réalisée par le dispositif de commande et de régulation, ce passage du fluide pouvant même, dans certains cas, être souhaitable L'invention est avantageusement utilisée dans une pompe à disque incliné, en nutetion, dans laquelle le piston de manoeuvre peut coulisser dans un cylindre différentiel, ou bien dans laquelle, en remplacement d'un cylindre différentiel avec piston de manoeuvre, deux cylindres, chacun possédant un piston de manoeuvre, entrent en contact sur des cotés différents de l'axe de pivotement du corps basculant, les deux cylindres, et donc les deux pistons de manoeuvre, ayant des diamètres différents, de sorte qu'il se crée, sous l'effet des deux pistons, des forces appuyant d'une manière continue le corps basculant sur la surface d'appui, ce qui en détermine la position, du fait de l'arrivée ou de l'évacuation du fluide sous pression du cylindre de manoeuvre de grand diamètre. Si la machine à pistons axiaux est une pompe à disque en nutation ne refoulant que dans un seul sens, c'est-à-dire dans laquelle le même conduit est toujours le conduit de refoulement et qui est prévue pour un sens de rotation donné, ce seront toujours les pistons se trouant sur un certain coté du corps de cylindre qui recevront la haute pression, et ce sera donc toujours un certain ctté du corps basculant, contre lequel s'appuient ces pistons recevant la haute pression, qui sera appuyé avec une force élevée contre la surface d'appui, l'autre coté ne recevant qu'une force plus faible Dans un cas de ce genre, il peut être avanta- geux de ne prévoir l'évidement pour poche de pression que sur le côté sur lequel s'appuient, contre le disque incliné, les pistons recevant la haute pression. D'autres formes avantageuses de réalisation de l'invention sont décrites dans la suite. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, qui représentent des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue à partir de l'axe de pivotement du corps basculant d'une pompe à disque en nutation; la figure 2 est une vue de cette même forme de réalisation, mais tournée sur un angle de lu 900 t la figure 3 est une autre forme de réalisation du dispositif de manoeuvre. le corps l est fermé par le fond de corps 2, dans lequel sont disposés les conduits destinés à l'amenée et à l'évacuation du liquide vers le corps de cylindre 3 Dans le corps 1 se trouve une surface d'appui 4, en forme de cylindre creux, contre laquelle s'appuie, par une surface cylindrique , le corps basculant 6, dans la surface cylindrique 5 duquel est formé un évidement 7 pour poche de pres- sion Sur le côté du fond-de corps 2 présenté à la Partie supérieure du dessinest prévu, dans ce der- nier, un cylindre de manoeuvre 8, dans lequel peut coulisser un piston de manoeuvre 9, bomb 6, lequel, estpour assurer l'étanchéité, garni d'une bague d'étanchéité 10 Le piston de manoeuvre 9 est solidaire de la tige de piston 11 sur laquelle est formée une rotule 12, laquelle est logée dans un coussinet sphérique 13, qui, par un tenon 14, pénètre dans un alésage correspondant aménagé dans le corps basculant 6. D'une manière analogue, il y a dans la partie du fond de corps 2, située à la partie inférieure du dessin 1, un cylindre de manoeuvre , à l'intérieur duquel peut coulisser un piston de manoeuvre 16, le piston de manoeuvre 16 étant, tout comme le piston de manoeuvre 9, sphérique et garni d'un joint d'étanchéité 17 Le cylindre de manoeuvre présente cependant un diamètre plus faible que le cylindre de manoeuvre 8 Les deux cylindres de manoeuvre 8 et 15 sont reliés au conduit de refoulement 18 haute pression par des alésages et un dispositif de régulation non représentés. Dans le piston de manoeuvre 16 est disposé dans un alésage 19 dans lequel passe un ressort d'appui 209 lequel s'appuie, d'une part, contre une coupelle de ressort 21 et, d'autre parts contre une coupelle de ressort 22, laquelle, à l'aide d'une calotte sphérique 23, s'appuie sur le fond du cylindre de manoeuvre 15 et, pour assurer le guidage du ressort 20, présente un prolongement 24. Dans la coupelle de ressort 21, est prévu ur alésage 25 en liaison avec un alésage 26 aménagé dans la partie 27 de la tige de Piston, cette partie 27 de la tige de piston étant solidaire du piston de manoeuvre 16, tout comme la tige de piston 11 est solidaire du piston dé manoeuvre 9 Dans la partie amincie de la partie 27 de la tige de piston, l'alésage 26 se prolonge par un alésage 28, qui débouche contre la surface de la rotule 29 p laquelle est logée dans un coussinet sphérique 30, lequel présente un prolongement 31 qui s'appuie dans un alésage correspondant aménagé dad le corps basculant 6 Dans le coussinet sphérique 30 et dans le tenon 31 se trouve aussi un alésage 32, lequel est en liaison, pour toute position de la partie 27 de la tige de piston, avec l'alésage 28, et qui, par ailleurs, est en liaison avec un alésage 33 aménagé dans le corps basculant 6 et qui débouche dans l'évidement 7 pour poche de pression. Tânt que la machine à pistons axiaux est en marche, la chambre de pression 34 se trouvant dans le cylindre de manoeuvre 8 et la chambre de pression 35 se trouvant dans le cylindre de manoeuvre reçoivent une haute pression, le volume renfermé dans la chambre de pression 34 étant régulé par un dispositif de commande et de régulation non-représenté. Il en résulte que sont exercées sur les pistons de manoeuvre 9 et 16 des forces de pression qui s'appuient sur e corps basculant 6 contre la surface d'appui 4, le volume renfermé dans la chambre de pression 34 déterminant la position de pivotement que prend le corps basculant 6 Le fluide sous pression s'écoule de la chambre de pression 35, passe par les alésages 19, 26, 28, 32 et 33, arrive dans la poche de pression 7 et y forme un coussin de pression, lequel exerce sur le corps basculant 6 une force opposeé à la force exercée par les pistons moteurs pouvant se déplacer à l'intérieur du corps de cylindre 3, et aux forces exercées par les pistons de manoeuvre 9 et 16. On voit, en figure 2,' que les cylindres de manoeuvre 8 et 15, de même que l'évidement 7 pour pozhe de pression se trouvant dans le corps basculant 6 ne sont disposés que sur le c 8 té haute pression de la machine à pistons axiaux, c 8 té sur lequel les pistons 36 se trouvant dans le corps de cylindre 3 reçoivent la haute pression et sur lequel est disposé le conduit haute pression 18, tandis qu'un tel évidement dans le corps basculant 6 n'est pas prévu sur le côté aspiration, sur lequel est disposé le conduit d'aspiration 37 Alors qu'en figure 1, le corps basculant 6 est représenté en position basculée, en figure 2, le-corps basculant 6 est représenté en position "course nulle". La figure 2 présente une forme de réalisation légèrement différente, en ce que, ici, la partie 38 de la tige du piston de manoeuvre 16 présente une partie cylindrique coté piston et est garnie d'un collet 39, cintre lequel s'appuie le ressort , lequel vient ici en remplacement du ressort 20 selon la figure 1 Ici aussi, il est prévu dans le piston de manoeuvre 16 et dans la partie 38 de la tige de piston un alésage 41 qui se prolonge par un alésage 42 dans _ a partie de diamètre plus faible de la partie 38 de la tige de piston, et qui est en liaison avec un alésage 43 aménagé dans le coussinet sphérique , la partie fonds de l'alésage aménagée dans le corps basculant 6, alésage dans lequel est installé le tenon 30, est en liaison avec un alésagetransversial 44, lequel est fermé par un bouchon 45, cet alésage trans- versal 44 étant en liaison avec l'alésage 43, lequel est lui-mtme en liaison avec la poche de pression 7 La surface d'appui 4 est formée contre un coussinet en métal de glissement 46 Pour assurer le corps basculant 6 en position contre un décalage latéral, il est prévu entre ce corps basculant et le corps 1 une t 8 le d'appui 47 pour que cette dernière ne se décale pas lors du basculement du corps basculant 6, elle est garnie d'un estampage 48, lequel pénètre dans un alésage 49 du corps 1. Dans la forme de réalisation Selon la figure 3, le carter 51 correspond pour l'essen- tiel au corps 1 des formes de réalisation selon les figures 1 et 2 et le fonds de corps 52 ("fonds de réglage") correspond au fonds de corps 2 Dans le fonds de corps 52, le piston de manoeuvre 59, de grand diamètre, et le piston da manoeuvre 66, de petit diamètre, sont fixés d'une manière rigide Sur le piston de manoeuvre 59, le cylindre de manoeuvre 58 ne peut se déplacer que d'une manière axiale, c'est-à- dire seulement selon un déplacement linéaire purement translationnel Le cylindre de manoeuvre 58-est garni d'une rotule 60, laquelle pénètre dans un coussinet sphérique 61 d'une pièce intermédiaire 62, laquelle, pour sa part, s'appuie par un pivot sphérique 63, d'une manière articulée, dans un évidement 64 du Corps basculant 6 Le piston de manoeuvre 59 possède un alésage 65, par l'intermédiaire duquel la chambre de pression 66 a peut recevoir le fluide sous pression. D'une manière analogue, le piston de manoeuvre 66, de diamètre plus petit, est fix 4 d'une manière rigide dans le fonds de carter 52, et, sur ce dernier, est placé un cylindre de manoeuvre 68, ne pouvant coulisser que dans le sens longitudi- nal Le cylindre de manoeuvre 68 est garni d'une rotule 69, sur lequel s'appuie, au moyen d'un coussinet sphérique 70, la pièce intermédiaire 71, laquellet Pour sa part, s'appuie par l'intermédiaire d'une rotule 72 dans le coussinet sphérique 73, lequel est placé, à l'aide d'un tenon 74, dans un alésage corres- pondant du corps basculant 56. Le tenon de fixation 75 du piston de manoeuvre 66 est fixé dans un alésage 76. L'alésage-77 est le conduit pour fluide haute pres- sion Ce conduit 77 pour fluide haute pression est, par l'intermédiaire d'un alésage transversal 78, relié à une rainure circulaire 79 se trouvant sur la Pièce 75, tendis que de la rainure circulaire 79 part un alésage transversal 80, lequel est en liaison avec un alésage longitudinal 81, lequel débouche sur la surface frontale du piston de manoeuvre 66, et donc dans la chambre de pression 82 Il est pré vu dans le cylindre de manoeuvre 68 un alésage 83, qui débouche contre la surface de la rotule 69 et qui est en liaison avec un alésage 84, lequel débouche contre la surface de la rotule 72 et y est en communication avec un alésage 85, lequel débouche dans un alésage 86, ce dernier débouchant, Pour sa part, dans l'évidement 57 pour poche de pression Le cylindre 68 s'appuie contre le ressort 87. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci- dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 1 Machine réglable à pistons axiaux, avec un corps etun dispositif de réglage, composé d'au moins un cylindre de manoeuvre en communication avec la conduite haute pression et d'un piston de manoeuvre pouvant coulisser dans Ce cylindre, et avec un corps de cylindre circulaires avec des alésages dans lesquels peuvent coulisser des pistons moteurs qui s'appuient contre un disque oblique en nutation, lequel est formé contre un corps basculant, lequel est en liaison mécanique avec le dispositif de réglage et présente une surface d'appui semi-cylindrique, laquelle s'appuie contre une surface d'appui de forme semi-cylindrique et disposée dans le corps, tandis que dans l'une de ses surfaces est disposé un évidement pour poche de Pression, en communication avec la conduite haute- Pression et recevant, par l'intermédiaire de conduits disposés dans le corps basculant, un fluide sous pression provenant de la conduite haute pression, machine caractérisée en ce que la liaison entre la conduite haxte pression et l'évidement ( 7) pour poche de pression es 'éalisée par une chambre de pression ( 35, 82) du cy Lindre de manoeuvre et des pistons de manoeuvre ( 16, 27, ou 16, 38 ou 68). 2 Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de manoeuvre ( 16) est guidé, par une partie sphérique, d'une manière pivotante dans le cylindre de manoeuvre ( 15) et s'appuie contre le corps basculant par l'intermédiaire d'un joint à rotule ( 29, 30), tandis que, dans le piston de manoeuvre ( 16, 27 ou 16, 38) et dans le joint à rotuve ( 29, 30), sont disposés des alésages ( 26, 28 ou 41, 42) en liaison les uns avec les autres et avec le conduit ( 33) se trouvant dans le corps basculant ( 6). 3 Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caraetérisée en ce que le piston de manoeuvre possède un guidage Coaxial lui permettant de coulisser dans le cylindre de manoeuvre et s'appuie, par l'intermédiaire d'un Joint à rotule, contre un organe intermédiaire, lequel, pour sa part, s'appuie par l'intermédiaire d'un joint à rotule contre le corps basculant ( 6), tandis que, dans le piston de manoeuvre et dans l'organe intermédiaire, de même que dans les deux joints à rotule, se trouvent des alésages en liaison les uns avec les autres, et avec le conduit ( 33) aménagé dans le corps basculant ( 6). 4 Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de manoeuvre ( 66) et le cylindre de manoeuvre ( 68) sont disposés de façon à ne pouvoir que se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre, le piston de manoeuvre ( 66) étant relié d'une manière rigide au corps ( 1, 2), le cylindre de manoeuvre ( 68) étant relié, par l'intermédiaire d'un joint à rotule ( 69, 70), à un organe intermédiaire ( 71), lequel, pour sa part, s'appuie, au moyen d'un Joint à rotule ( 72, 73), contre le corps basculant ( 56), tandis qu'il est prévu dans le piston de manoeu- vre ( 66) un alésage longitudinal ( 81) et, dans le cylindre de manoeuvre ( 68), un alésage longitudinal ( 83), lequel est en liaison avec un alésage longitudi- nal ( 84) aménagé dans le corps intermédiaire ( 71), alésage qui, pour sa part, est en liaison avec un alésage ( 85) aménagé dans la partie coussinet ( 73) du joint à rotule ( 72, 73), l'alésage ( 85) étant en liaison avec un conduit ( 86) aménagé dans le corps basculant ( 56), lequel est en communication avec l'évidement ( 57) pour poche de pression. Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, ayant la configuration d'une pompe à pistons axiaux ne refoulant que dans un seul sens, machine caractérisée en ce que l'évidement ( 7, 57) pour poche de pression aménagé dans le corps basculant ( 6, 56), de même que les conduits et alésages transportant le fluide sous pression vers l'évidement ( 7, 57) pour poche de pression ne sont disposés, sur le corps basculant ( 6, 56) que sur le côté sur lequel les pistons recevant la haute pression s'appuient contre le corps basculant ( 6, 56).