Brevet FR2611236A1 — publié le 19880826

Perfectionnements aux pompes hydrauiiques La présente invention concerne uni perfectionnement aux pompes hydrauliques qui sont munies de clapets de refoulement, de type clapet anti- retour. Lorsqu'une pompe de ce type alimente un équipement hydraulique qui fonctionne de façon intermittente, on dispose soit un système mécanique pour débrayer l'entraînement de la pompe soit un système hydraulique qui renvoie au réservoir le liquide fourni par la pompe lorsque l'équipement ne fonctionne pas (Distributeur hydraulique ou clapet de surpression). La solution consistant à renvoyer au réservoir le liquide pompé de façon continue peut, dans certains cas, présenter l'inconvénient que le liquide s'échauffe ce qui rend nécessaire de disposer des moyens de refroidissement additionnels si l'on veut éviter que le liquide n'atteigne une température trop élevée. De plus la circulation du fluide impose une consommation d'énergie; cette dernière est alors dépensée en pure perte. La solution consistant à débrayer l'entraînement de la pompe est le meilleur vis à vis des problèmes de dépense d'énergie et d'échauffement du liquide hydraulique, mais il nécessite la mise en place de mécanismes onéreux. La présente invention a pour objet d'apporter à ces problèmes une solution simple et très efficace. La pompe hydraulique selon la présente invention est caractérisée par le fait qu'un au moins de ses clapets de refoulement est porté par des moyens permettant de le rendre inopérant de sorte que le liquide pompé est refoulé dans la conduite d'alimentation. Selon un premier mode de réalisation, il est prévu de rendre simultanément inopérants tous les 2 26 11236 clapets de refoulement de sorte que la pompe fournit un débit nul. Selon un deuxieme mode de réalisation concernant une pompe multi-débit, il est prévu de ne rendre inopérants que les clapets de refoulement de certains débits de sorte que certains débits sont annulés les autres étant maintenus. Selon un troisième mode de réalisation, il est prévu des moyens permettant de rendre séquentielle la mise hors service des clapets, de sorte que l'on obtient une annulation ou un rétablissement progressif du ou des débits de la pompe. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés: Figure 1, une vue partielle en coupe d'un exemple de réalisation de l'invention; Figure 2, une vue partielle de la figure 1 illustrant le changement de position d'un clapet; Figure 3, une vue en coupe selon AA de la figure 1; Figure 4, une vue partielle en coupe d'une première variante de réalisation; Figure 5, une vue d'une variante de la figure 4; Figure 6, une vue en coupe selon AA de la figure ; Figure 7, une vue en coupe d'une deuxième variante de réalisation; Figure 8,une vue en coupe selon AA de la figure 7. En se reportant aux figures 1 à 3, on voit que la pompe hydraulique comporte, d'une façon connue en soi une pluralité de pistons 1, creux, qui coulissent dans des cylindres 2 sous l'action d'un plateau biais 3 entraîné en rotation par un arbre 4. Le liquide hydraulique arrive dans la chambre d'admission 5 de la pompe par un orifice 6. Lors de la phase d'aspiration, le liquide hydraulique passe par un passage 7 gravé dans le plateau biais 3 et pénètre dans la tête 8 du 3 2611236 piston 1 qu'il traverse de façon a remplir le pistDon i qui est creux. Lors de la phase de refoulement, la communication entre la tête 8 du piston et le passage ? est interrompue et le liquide est refoule par la canalisation 9 qui débouche par un orifice 11 dans une chambre 10 dans laquelle débouche également une canalisation 12 qui communique avec un orifice de sortie 13. Dans la chambre 10, entre les canalisations et 12 est placé un clapet anti-retour désigne par la référence générale 14: le liquide refoulé par le mouvement du piston 1 soulève ledit clapet et arrive a l'orifice de sortie 13 par la canalisation 12. Comme cela est représenté à la figure 3 toutes les chambres de la pompe sont reliées les unes aux autres par les canalisations 12. Cette disposition est usuelle et largement connue. Lorsque la;pompe alimente un appareil hydraulique à fonctionnement intermittent, on dispose soit des moyens mécaniques pour débrayer l'entraînement de l'arbre 4, soit des moyens hydrauliques, comme par exemple un distributeur hydraulique assurant le retour du liquide pompé par les pistons 1 vers le réservoir (non représenté). Selon la présente invention, le clapet de refoulement 14 est constitué par un corps creux 15 qui- est coaxial à la chambre 10 de façon à pouvoir coulisser dans la chambre 10 le long de cet axe. A l'intérieur du corps creux 15 est placé, de façon coulissante, le clapet proprement dit 16 qui est contretenu par un ressort 17, prenant appui contre un bouchon 18, fixé au corps creux coulissant 15. Chaque corps creux coulissant 15 fait saillie, par son extrémité 15a, opposée au clapet 16, dans une chambre 19 dans laquelle se déplace un piston 20. Ce piston 20 est soumis d'un côté à un ressort de rappel 21 et de l'autre à une pression hydraulique, amenée par une canalisation 22, en provenance d'un émetteur hydraulique 23, actionné par une commande 24. 4 2Z611236 Lorsque la commande 24 est actionnée selon 1a flèche F, comme représente à la figure 2, l'émetteur hydraulique 23 agit par la canalisation 22 pour repousser le piston 20 à l'encontre du ressort 21. Le piston 20 fait coulisser tous les corps creux coulissants 15, dans leurs chambres 10, ce qui a pour effet que les clapets 16 viennent obturer les orifices 11 des canalisations 9. Dans cette position, tous les clapets 16 deviennent actifs, c'est-à-dire qu'ils remplissent normalement leur fonction de clapets anti- retour de refoulement lorsque l'arbre 4 est entraîné. Le liquide refoulé par chacun des pistons 1, soulève le clapet 16 correspondant à l'encontre de son ressort 17 et le liquide hydraulique emprunte la canalisation collectrice 12 pour sortir par l'orifice de sortie 13. Lorsque la commande 24 est mise dans la position représentée à la figure 1, le ressort 21 repousse le piston 20; le liquide hydraulique se trouvant à l'arrière du piston 20 est refoulé par la canalisation 22 et arrive au réservoir 25 à travers le clapet anti- retour 26. Dans cette position, le réservoir 25 communique avec la chambre de l'émetteur hydraulique 23 par l'orifice 27. Le retrait du piston 20 a pour résultat que les clapets 16 ne sont plus maintenus appliqués contre leur siège, au fond de la chambre 10 de sorte que l'ensemble clapet 16 corps creux 15 est repoussé par le liquide refoulé par chaque piston 1 et les canalisations 9 communiquent toutes entre elles par les canalisations collectrices 12. Il s'ensuit que le liquide refoulé par les pistons 1 qui sont en phase de refoulement pénètre librement dans les alésages 2 des autres pistons 1 qui sont en phase d'aspiration et qu'ainsi la pompe délivre un débit nul. Il n'y a donc aucune perte d'énergie et aucun échauffement du liquide bien que la pompe soit toujours entraînée par l'arbre 4. Ainsi par exemple, si la pompe est destinée à alimenter le vérin de soulèvement d'une benne basculante pour camion, il n'est plus nécessaire, comme 2 611236 cela se fait actuellement de disposer une comma&n'de d'embrayage mécanique pour l'arbre 4 de la pompe. La pompe est continuellement entraînee par la boite d-e vitesse du camion, la commande 24 etant darns la position représentée à la figure 1. Lorsque le conducteur du camion désire actionner la benne, il luc suffit d'agir sur la commande 24 selon la flèche F pour l'amener dans la position représentée à la figure 2; les clapets 16 sont alors tous ramenés en position active par le piston 20 et la pompe fournit le débit et la pression hydraulique nécessairesà la manoeuvre de la benne. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à ce cas particulier d'utilisation qui n'est mentionne qu'à titre d'exemple pour illustrer l'avantage de la disposition, objet de la présente invention, par rapport aux dispositifs antérieurs connus. Les figures 4 à 6 illustrent deux variantes de réalisation dans lesquelles les mêmes éléments portent les mêmes références. Dans ces variantes, le mouvement du piston 20 qui commande la mise en oeuvre des clapets anti-retour est inversé par rapport à l'exemple précedent en ce sens que, en absence de toute pression à l'arrière du piston 20 les clapets sont actifs et qu'ils sont désactives lorsque le piston 20 est soumis à une pression hydraulique. Dans ce cas, le piston 20 est un piston à double effet. Il se déplace dans un alésage 30 qui est d'un côté relié à une canalisation 31 débouchant dans- la chambre 30a et de l'autre à une canalisation 32 débouchant dans la chambre 30b. Le piston 20 comporte un organe de préhension 33 qui est engagé dans une gorge ménagée à l'arrière de chaque bouchon 18. De plus, le piston 20 n'est plus soumis à l'influence du ressort 21 mais à celle d'un ressort 34 qui est dispose en sens inverse. Il s'ensuit que lorsque le piston 20 est déplacé de la gauche vers la droite par la pression arrivant dans la chambre 30a, 6 2611236 il comprime le ressort 34 et entraine par l'organe 33 les bouchons 18 et donc les corps creux 15 et les clapets 16 sont dégagés des orifices il et donc rendus inactifs. Au contraire, sous l'action du ressort 34, ou d'une pression arrivant dans la chambre 30b, le piston est déplacé de la droite vers la gauche et les clapets 16 sont rendus actifs. L'orifice de sortie 13 de la pompe débine le liquide sous pression dans une canalisation 35 qui aboutit à un point de jonction 36. De ce point de jonction 36 partent trois canalisations: la canalisation 32 qui aboutit dans la chambre 30b, la canalisation 37 qui aboutit & un régulateur 38, la canalisation 39, qui est la canalisaiton de seryice, aboutissant à un équipement hydraulique quelconque, non représenté. Sur la canalisation 39 sont disposés un clapet anti-retour 41 et un accumulateur hydraulique 40. La canalisation 39 communique également avec le régulateur 38 par une canalisation 42 situee entre l'accumulateur hydraulique 40 et le clapet anti-retour 41. Le régulateur 38 est destiné à remplir la fonction d'un conjoncteur-disjoncteur. A cet effet, il comporte un clapet de surpression et un tiroir de commande. La canalisation 37 débouche dans une chambre 43 qui communique avec le réservoir 44 par un orifice obturé par un clapet 46 contretenu par un ressort 47, bandé par une butée réglable 48. De l'autre côté de la chambre 43 est disposé un tiroir 49 qui reçoit a son autre extrémité la pression arrivant par la canalisation 42; le tiroir 49 coulisse dans un alésage relié d'une part à la canalisation 31 (et donc à la chambre 30a) et d'autre part au réservoir 44 par la canalisation 51, lesdites canalisations 31 et 51 étant séparées ou mises en communication par une cloison 52 portée par le tiroir 49. Le fonctionnement du dispositif ainsi decrit est expliqué ci-après 8 2611236 de communiquer avec la canalisation 31 et par conséquent avec la chambre 30a. La chambre 30a étant sous pression, tandis cue la chambre 30b est reliée au réservoir par la canalisation 32, la chambre 43 et le clapet 46, qui est maintenu ouvert par la tige 49a, il en résulte que le piston 20 se déplace de la gauche vers la droite sur la figure 4 en entraînant les corps creux 15 et les clapets 16 qui deviennent inactifs. A partir de ce moment là, la pompe ne fournit plus aucun débit. La pression tombe dans les canalisations 32, 35, 37. La pression hydraulique qui règne dans l'accumulateur 40 ferme le clapet 39 et par la canalisation 42, l'orifice 54 et la canalisation 31 maintient le piston 20 dans la position pour laquelle il rend inactif les clapets 16. A part les fuites internes, il n'y a plus aucune circulation de fluide en amont du clapet anti-retour 39. L'accumulateur hydraulique 40 fournit à l'équipement hydraulique, non représente, situé en aval le liquide hydraulique sous pression nécessaire à son fonctionnement. Comme ce liquide hydraulique sous pression n'est pas renouvelé par la pompe qui ne produit plus aucun débit, la pression tombe progressivement de sorte que le clapet 46 revient à sa position d'origine, ce qui met la chambre 30a en liaison avec le réservoir 44 par les canalisations 31 et 51; le piston 20 revient en position d'origine et la pompe se remet à débiter. On obtient ainsi une commande automatique au moyen de laquelle la pompe ne fournit un débit sous pression que lorsque cela est nécessaire. A titre d'exemple une telle disposition peut être avantageusement utilisée pour la commande d'une direction assistée de véhicule automobile. La direction assistée n'est pratiquement nécessaire que pour effectuer les manoeuvres pour garer un véhicule, c'est- à-dire lorsque le moteur est au ralenti et sa vitesse pratiquement nulle. Il en résulte qu'il est nécessaire 9s 2611236 de calculer les composants du circuit hydraulique pour qu'ils puissent fournir une puissance importante lorsque le moteur est au- ralenti, par exemple a 80,0 t/mn. Lorsque le véhicule circule sur route à grande vitesse, les efforts sur la direction sont minimes alors que le moteur tourne beaucoup plus vite, soit par exemple à 4.000 t/mn ce qui signifie que la pompe hydraulique fournit une puissance cinq fois plus grande. Il y a donc un gaspillage d'energie considérable et un risque réel d'échauffement du liquide hydraulique qui oblige à prévoir des dispositifs de refroidissement. Avec le dispositif ainsi décrit, le système de direction fonctionne avec l'accumulateur sur route, ledit accumulateur étant régulièrement rechargé, la pompe ne fournissant aucun débit la plupart du temps. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à ce cas particulier d'utilisation qui n'est donné que pour illustrer l'avantage procuré par l'invention. Les figures 5 et 6 représentent une variante de réalisation du dispositif de la figure 4 dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes references. Dans cet exemple, la pompe hydraulique est une pompe à deux débits, c'est-à-dire qu'elle comporte six pistons 1 qui refoulent le liquide dans six chambres 10, les chambres a, 10b, 10c étant reliées entre elles par des canalisations collectrices 12a et 12b débouchent dans un orifice de sortie 13a; tandis que les chambres 10d, c, 10f sont reliées entre elles par des canalisations collectrices 12c et 12d qui débouchent dans un orifice de sortie 13b. On obtient ainsi deux débits de sortie différents, indépendants l'un de l'autre l'un en 13a et l'autre en 13b. Comme on peut le voir sur la figure 5, les corps 55 des clapets 56 des chambres 10d, 10c et 10f sont vissés et sont donc fixes; tandis que les corps 15 des clapets 16 des chambres 10a, lo0b et 10c sont mobiles et mûs par le piston 20. 1 0 26611236 Il en résulte que la pompe decrite aux figures b et 6 fournit deux débits dont l'un, par l'orifice de sortie 13b, est constant tandis que l'autre, par l'orifice de sortie 13a est intermittent. Les figures 7 et 8 concernent une autre variante de réalisation, dans laquelle les mêmes eléments portent les mêmes références. La pompe représentee comporte six pistons 1 qui débitent dans six chambres séparées 10a à 10f qui par six canalisations indépendantes 12a à 12f communiquent avec six orifices de sortie 13a à 13f. On peut, comme cela est représentée à la figure 7 accoupler deux chambres 10 opposées soit les chambres a et 10d au moyen d'une commande unique, par exemple la commande manuelle 60. Dans cet exemple, les corps creux 15a et 15d sont fixes, mais à l!intérieur de chacun d'eux est disposé un tube creux 61a, 61d pouvant coulisser à l'intérieur du corps creux 15a, 15d, ce tube étant solidaire d'un piston 62a, 62d attelés au levier 60 qui bascule autour d'un point fixe 63 situé entre les pistons 62a, 62d. A l'intérieur de chacun des tubes 61a, 61d coulisse la tige 65a, 65d d'un clapet 66a, 66d contretenu par un ressort 67a, 67d dispose entre le clapet 66 et le tube 61. On voit que lorsqu'on agit sur le levier de commande 60 en le faisant basculer autour de son point fixe 63, on rend l'un des clapets actif et l'autre inactif et on modifie ainsi le fonctionnement de la pompe qui débite tantôt par la sortie 13a, tantôt par la sortie 13d. On peut par exemple relier les sorties 13a et 13d aux deux chambres 68 et 69 d'un vérin à double effet 70 au moyen de deux canalisations 71 et 72: lorsque la commande 60 est dans la position représentée à la figure 7, la chambre 68 est alimentée en liquide et le liquide se trouvant dans la chambre 69 est refoulé par la canalisation 72, dans l'orifice 13Sd lî 2611236 puis dans l'alésage 2d et, à travers le piston ld dans la chambre 5. Selon une autre variante de réalisation qui n'est pas représentée, parce qu'elle est tres facile a comprendre, on peut disposer les différentes chambres dans lesquelles coulissent les corps creux 15 portant les clapets anti-retour 16, de telle sorte que leurs profondeurs respectives soient différentes; ainsi lorsque le piston 20 se déplace, les clapets 16 ne viennent pas tous simultanément obturer leurs orifices 11 respectifs mais viennent les obturer l'un après l'autre de façon séquentielle: on obtient ainsi une mise en service ou une mise hors service progressive de la pompe, ce qui peut être particulièrement avantageux. E112E3 12 llc Revendications 1. Pompe hydraulique à pistons (1) du ty,:e comportant des clapets antiretours (16, 56) pour ie refoulement du liquide pompé par les pistons, caractérisée par le fait qu'un, au moins, desdits clapets de refoulement (16-66> est porte par des moyens (15, 61) permettant de le rendre à volonte opérant ou inopérant. 2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, dans laquelle tous les clapets de refoulement (16) peuvent être rendus simultanément opérants ou inopérants de sorte lorsqu'ils sont opérants la pompe débite normalement et qu'elle ait un débit nul lorsqu'ils sont inopérants. 3. Pompe hydraulique multi-débits selon la revendication 1, dans laquelle un certain nombre seulement de clapets peuvent être rendus opérants ou inopérants de sorte que l'un de ses débits puisse être annulé. 4. Pompe hydraulique selon la revendication 1, dans laquelle tous les clapets peuvent être rendus opérants ou inopérants, mais de façon séquentielle de façon que le débit de la pompe soit supprimé ou rétabli de façon progressive. 5. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les clapets de refoulement (16, 66) sont montés dans des supports coulissants (15, 61) qui sont actionnes par un poussoir qui peut. être soit un vérin hydraulique (20) soit un piston mécanique (62). 6. Pompe hydraulique selon la revendication 5, dans laquelle les pistons (1) refoulent chacun-dans une chambre (10) dans laquelle est placé le clapet anti- retour (16), les différentes chambres (10) étant reliées les unes aux autres par une ou plusieurs canalisations collectrices (12). 7. Pompe hydraulique selon la revendication 6, dans laquelle toutes les chambres (10) sont reliées les 13 2611236 unes aux autres par une canalisation collectrice et tous les supports coulissants (15) des clapets (61b) sont actionnés simultanément par un vérin hydraulique (20) de telle sorte que tous les clapets (16) sont simultanméent rendus inopérants ou opérants, la pompe ayant un débit nul lorsque tous les clapets (16) sont inopérants. 8. Pompe selon la revendication 7, dans laquelle la longueur de la course des supports coulissants (15) entre la position opérante et la position inoperante varie de façon séquentielle d'une chambre de refoulement (10) à l'autre, de telle sorte que la mise en service ou hors service des clapets (16) se fasse de façon séquentielle et progressive. 9. Pompe selon la revendication 5, dans laquelle certains supports (55) de clapets (56) sont fixes et drautres mobiles, les chambres (10d,10e, 10f) munies de supports fixes (56) étant reliées entre elles et à une sortie unique (13b) et les chambres (10a, 10b, 10 c) munies de supports mobiles étant reliées entre elles et à une autre sortie (13a); de telle sorte que la pompe fournisse deux débits dont l'un est constant et l'autre intermittent. L "A61 21 14 16 19 15 15a 17 15 20 t25;7 3_ s t26 2 1 9 1110 As13 12 r ta