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Lic
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Cou
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DES
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Disease
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517379A1
Family ID 2404998
Probable Assignee Case Co J I
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title POMPE HYDRAULIQUE A VOLUME VARIABLE
Abstract
_________________________________________________________________
CETTE POMPE COMPORTE DES PISTONS14 MONTES RADIALEMENT AUTOUR D'UN
VILEBREQUIN DONT LA ROTATION PROVOQUE L'ECOULEMENT CENTRIFUGE DU
FLUIDE HYDRAULIQUE PAR LES OUVERTURES DES MANETONS POUR REMPLIR LES
PISTONS. CHAQUE PISTON COMPORTE UNE PARTIE TUBULAIRE27 MONTEE
COULISSANTE DANS UN MANCHON DOSEUR28 SOLLICITE PAR UN RESSORT60 VERS
UNE POSITION DANS LAQUELLE IL RECOUVRE DES ORIFICES DE DOSAGE58 DU
TUBE27. LORSQUE LA PRESSION DU CIRCUIT HYDRAULIQUE, QUI EST APPLIQUEE
A UNE SURFACE DE BUTEE66 DU MANCHON, DEPASSE LA FORCE DU RESSORT, LE
MANCHON SE SOULEVE ET LE PISTON PEUT ALORS SE DEPLACER SUR UNE MEME
DISTANCE AVEC SES ORIFICES DECOUVERTS DE SORTE QUE, PENDANT CETTE
PARTIE DE LA COURSE DU PISTON, LE FLUIDE S'ECOULE PAR CES ORIFICES
VERS UNE CAVITE BASSE PRESSION68 DE LA POMPE.
Description
_________________________________________________________________
-1-
La presente invention se rapporte a un agence- ment de pompe a debit
constant perfectionne concu pour repondre aux besoins d'un circuit
hydraulique tout en necessitant moins de puissance pour fonctionner
pendant les conditions de faible demande et elle a trait plus
particulierement a une construction de pompe qui ab- sorbe le volume
de fluide en exces lorsque le plein vo- lume du debit de refoulement
de la pompe n'est pas re- quis par le circuit hydraulique.
Il est courant dans les engins de terrassement, tels que les chargeurs
frontaux, les retro-pelleteuses et analogues, d'utiliser un godet ou
une pelle monte sur un tracteur de maniere a pouvoir etre souleve et
abaisse, incline ou place d'une autre maniere, dans l'attitude
correcte, par un mecanisme approprie, pour effectuer le travail qui
est execute au moment en cause.
De tels reglages du godet ou de la pelle sont habituel- lement
effectues par des verins hydrauliques alimentes en fluide sous
pression par une pompe appropriee.
Un mode de fonctionnement courant dans les ope- rations de
terrassement est de deplacer un godet ou une pelle dans un tas de
matiere Les circuits hydrauliques utilises pour de telles applications
de terrassement necessitent un volume important de fluide a basse
pres- sion pour deplacer rapidement les tiges de piston des verins et,
par consequent, le godet ou la pelle jus- qu'a l'ouvrage Ensuite, un
faible volume de fluide a haute pression doit etre disponible pour
provoquer l'inclinaison necessaire du godet ou de la pelle afin de
detacher une partie de la matiere du tas de matiere ou de soulever la
matiere dans le godet ou la pelle.
L'une des solutions de la technique anterieure a ete d'utiliser une
pompe a debit constant pour four- nir le fluide sous pression requis,
l'exces de fluide etant decharge par une soupape de decharge Un
agence-
-2- ment courant consiste a utiliser le moteur du tracteur pour
entrainer la pompe et la pompe refoule normalement constamment le
debit maximum de fluide du fait que le moteur du tracteur tourne a une
vitesse regulee La plupart du temps, le plein volume de fluide n'est
pas requis et la puissance de fluide en exces doit etre ab- sorbee par
le circuit sous la forme d'un chauffage in- desire et d'une usure
indesiree de la soupape de de- charge. Une autre solution de la
technique anterieure a consiste a utiliser une pompe a debit variable
en com- binaison avec des commandes automatiques de facon que. le
debit de la pompe puisse etre maintenu a une valeur minimale sauf
lorsqu'un debit plus important est deman- de par le circuit Un circuit
ainsi equipe demande moins de puissance pour faire fonctionner le
circuit hydraulique, reduit l'elevation de la temperature du fluide
lors du fonctionnement dans une condition de faible demande, permet
une reduction eventuelle de la capacite d'un radiateur d'huile et
reduit le bruit de la pompe et de la soupape de decharge dans les
condi- tions de faible demande.
Un principal inconvenient de l'emploi d'une pompe a debit variable est
son cout Une pompe a debit variable est nettement plus onereuse que la
pompe a de- bit constant comparable, ce qui accroit le cout global de
fabrication des machines de terrassement, telles que les
retropelleteuses et les chargeurs frontaux.
Ainsi, on aurait besoin d'un agencement de pompe a debit constant
perfectionne qui soit capable d'absorber le volume de fluide en exces
pendant le fonc- tionnement a faible demande necessitant ainsi moins
de puissance pour fonctionner tout en etant moins onereux qu'une pompe
a debit variable comparable.
La pompe a volume variable de la presente in- vention peut etre
utilisee avec un equipement de ter- rassement classique et, notamment,
avec des chargeurs frontaux et des retropelleteuses La pompe est
concue pour repondre aux demandes d'un circuit hydraulique, tel que
l'un de ceux utilises dans les chargeurs fron- taux et les
retropelleteuses dans lesquels un volume important de fluide a basse
pression est requis pour produire un deplacement rapide jusqu'a
l'ouvrage puis un faible volume a haute pression est requis pour ef-
fectuer le calage, l'avance ou la compression Il est bien entendu que
l'agencement de pompe de la presente invention peut etre utilise dans
des autres domaines ayant des besoins similaires.
Un circuit hydraulique equipe de l'agencement de pompe de la presente
invention consomme moins de puissance pour son fonctionnement et
contribue a re- duire l'elevation de la temperature du fluide pendant
le fonctionnement avec une faible demande.
La pompe hydraulique de la presente invention comporte un corps avec
une ou plusieurs rangees de pis- tons a mouvement alternatif montes
radialement autour d'un vilebrequin Le vilebrequin est dans l'ensemble
creux et comporte un certain nombre de bossages de came ou manetons
Chaque piston est monte sur un maneton res- pectif par l'intermediaire
d'un patin monte librement coulissant Une extremite ou tete spherique
elargie du piston traversee d'un percage axial permet l'ecoulement du
fluide a travers la tete du piston pour remplir le piston de fluide.
Le fluide hydraulique est introduit par un con- duit dans l'interieur
du vilebrequin La rotation du vilebrequin produit un ecoulement
centrifuge du fluide a travers des ouvertures des manetons ce qui
provoque le remplissage des pistons Lorsque chaque piston se deplace
en va-et-vient, du fluide sous pression est -4- refoule dans un
circuit '-ydraulique classique, tel que un de ceux utilises danand un
engin de terrassement.
Chaque piston comporte une partie de tube cy- lindrique qui est mobile
a l'interieur d'un manchon doseur Lorsque le piston se deplace vers le
haut, le. volume de fluide remplissant la partie tubulaire est envoye
contre une soupape de retenue Lorsque la pres- sion de fluide regnant
dans la partie tubulaire de- passe la charge prealable appliquee a la
soupape de retenue, la soupape de retenue est ecartee de son siege,
permettant de ce fait au fluide d'etre refoule dans le circuit
hydraulique.
Chaque piston comporte plusieurs orifices de dosage repartis autour de
la peripherie de sa partie tubulaire Le manchon doseur est sollicite
par ressort et il comporte une plage d'etranglement formee a son
extremite pour couvrir les orifices de dosage du piston.
La pression du circuit hydraulique est transmise a une butee annulaire
formee sur le manchon doseur Si la pression de fluide regnant dans le
circuit hydraulique depasse la charge prealable appliquee au manchon
do- seur, le manchon doseur se deplace vers le haut chan- geant ainsi
la position relative de la plage d'etran- glement par rapport aux
orifices de dosage du piston.
Le deplacement vers le haut du manchon doseur permet au piston de se
deplacer sur une meme distance avec ses orifices doseurs decouverts
Ceci entraine le deplacement d'un volume de fluide vers une cavite
basse pression formee a l'interieur de la pompe qui est equi-
3 C valent au volume de fluide deplace par le piston pen- dant sa
course ascendante avec les orifices doseurs ou- verts Lorsque le
piston se deplace a l'interieur du manchon doseur deplace, les
orifices de dosage sont a nouveau fermes par la plage d'etranglement
interrompant ainsi l'ecoulement du fluide jusqu'a la cavite basse -5-
pression Ensuite, l'ecoulement de fluide restant re- sultant de la
course ascendante du piston est refoule dans le circuit hydraulique.
Le manchon doseur reglable est deplace jusqu'a sa position haute
maximale lorsque la pression regnant dans le circuit hydraulique
atteint un niveau predeter- mine maximal Le seul debit fourni au
circuit hydrau- lic a la pression maximale desiree du circuit est ce-
lui necessaire pour maintenir la pression desiree.
Tout le reste du debit est detourne par les orifices de dosage du
piston vers la cavite basse pression si- tuee a l'interieur de la
pompe Ainsi, chaque piston fournit son plein volume de fluide au
circuit hydrau- lic jusqu'a ce que la pression regnant dans le cir-
cuit hydraulique compense la pression de la charge pre- alable
appliquee au manchon doseur Ensuite, le debit de fluide fourni au
circuit est reduit proportionnelle- ment a l'accroissement de la
pression du circuit jus- qu'a ce qu'une pression de refoulement
maximale desiree soit atteinte avec un debit de fluide minimal.
D'autres avantages et caracteristiques impor- tants de la pompe a
volume variable de la presente in- vention seront mieux compris a la
lecture de la descrip- tion qui va suivre du mode de realisation
prefere et a l'examen des revendications et des dessins annexes dans
lesquels: la Fig 1 est une vue en elevation de la pompe a volume
variable dont une partie a ete arrachee pour permettre une meilleure
observation; et la Fig 2 est une vue partielle, a plus grande echelle,
d'un ensemble de piston pour la pompe, cet ensemble comportant-le
manchon doseur reglable.
On decrira maintenant un mode de realisation prefere de la pompe
hydraulique a volume variable cons- truite conformement aux
enseignements de la presente -6- invention et qui a ete representee
sur les Fig 1 et 2.
Comme represente sur les Fig 1 et 2 auxquelles on se referera une
pompe hydraulique 10 comporte un corps 12 avec une ou plusieurs
rangees de pistons 14 a mouvement alternatif montes radialement autour
d'un vilebrequin 16 Le vilebrequin 16 est, dans l'ensemble, creux et
il comporte un certain nombre de bossages de came ou manetons 18
Chaque piston 14 est monte sur un maneton respectif au moyen d'un
patin 20 librement cou- lissant Une extremite spherique ou tete
elargie 22 du piston traversee par un percage axial 23 permet au
fluide de s'ecouler a travers la tete du piston pour remplir le piston
de fluide.
Le fluide hydraulique est introduit par un con- duit 24 dans
l'interieur du vilebrequin 16 La rotation du vilebrequin 16 produit un
ecoulement centrifuge du fluide a travers les ouvertures 26 du
vilebrequin ce qui provoque le remplissage des pistons 14 Lorsque
chaque piston 14 se deplace en va-et -vient, du fluide sous pression
est refoule dans un circuit hydraulique classique (non represente),
tel que l'un de ceux utili- ses dans les engins de terrassement.
Chaque piston 14 comporte une partie de tube cylindrique 27 qui est
montee coulissante a l'interieur d'un manchon doseur 28 Un ressort de
rappel 30 est monte a l'interieur de la partie tubulaire 27 du piston
en appui de butee contre une extremite d'un manchon 32 pour maintenir
le piston 14 en place sur le patin 20.
Lorsque le piston 14 se deplace vers le haut, le vo-
O lume de fluide remplissant la partie tubulaire 27 est refoule par
des ouvertures 34 et 36 dans l'extremite inferieure du manchon 32 Le
fluide sous pression qui entre dans le manchon 32 est applique a
travers une ouverture 38 formee dans un siege 40 a une soupape de
retenue 42.
-7- Lorsque la pression de fluide qui regne dans la partie tubulaire
27 depasse la charge prealable du res- sort 44, la soupape de retenue
42 est ecartee de son siege 40 et permet au fluide de s'ecouler par
des ou- vertures 46 d'un manchon 48 et dans la chambre annu- laire 50
formee entre les manchons 32 et 48 Le fluide sous pression est alors
refoule par des ouvertures 52 formees dans le manchon 32 dans une
cavite annulaire
54 et il sort de la pompe par des orifices de refoule- ment 56
raccordes au circuit hydraulique (non represen- te). Le piston 14
comporte plusieurs orifices de dosage 58 repartis autour de la
peripherie de la partie tubulaire 27 Lorsque le ressort 60 (dont le
logement communique avec une cavite basse pression 68 par l'in-
termediaire d'un canal 72) maintient le manchon doseur 28 dans la
position representee sur la Fig 2 et que le piston 14 est dans sa
position basse maximale, les orifices de dosage 58 sont completement
recouverts ou obtures par la plage d'etranglement 62 formee a l'ex-
tremite du manchon doseur 28 La pression du circuit hydraulique est
transmise par un conduit a fluide 64 et appliquee a une butee
annulaire 66 formee sur le manchon doseur 28 Si la pression de fluide
regnant dans le conduit 64 et qui agit contre la butee 66 de- passe la
charge prealable du ressort 60, le manchon doseur 28 se deplace vers
le haut changeant la position de la plage d'etranglement 62 par
rapport aux orifices de dosage 58 du piston 14.
Le deplacement vers le haut du manchon doseur
28 permet au piston 14 de se deplacer sur une meme dis- tance avec ses
orifices de dosage 58 decouverts Ceci se traduit par le deplacement
d'un volume de fluide envoye dans une cavite basse pression 68 formee
dans la pompe 10 qui est equivalent au volume de fluide de-
-8 - 7 iace par le piston 14 pendant sa course ascendante avec les
orifices 58 ouverts Le fluide envoye dans la cavite 68 basse pression
par le piston 14 traverse les orifices de dosage 58 et s'ecoule le
long d'une chambre annulaire 70 Lorsque le piston se deplace a l'inte-
rieur du manchon doseur deplace 28, les orifices de do- sage 58 sont a
nouveau recouverts par la plage d'etran- glement 62, ce qui interrompt
l'ecoulement du fluide vers la cavite basse pression 68 Ensuite, le
debit du fluide restant resultant de la course ascendante du piston 14
est decharge par l'orifice de refoulement 56, comme precedemment
decrit.
Y Le manchon doseur reglable 28 est deplace a sa position haute
maximale lorsque la pression regnant dans le circuit hydraulique
atteint un niveau maximal predetermine Le seul debit fourni au-circuit
hydrau- lic par l'orifice 56 a la pression maximale desiree du circuit
est celui necessaire pour maintenir la pres- sion desiree Tout le
reste du debit est detourne par les orifices de dosage 58 vers la
cavite basse pression 68 Ainsi, le piston 14 fournit son plein volume
de fluide au circuit hydraulique par l'orifice de refoule- ment 56
jusqu'a ce que la pression du circuit hydrau- lic compense la pression
resultant de la charge prea- lable du ressort 60 appliquee au manchon
28 A ce point, le manchon doseur 28 se deplace vers le haut ce qui
permet l'ouverture des orifices de dosage 58 de sorte que le debit de
fluide refoule par l'orifice
56 est reduit d'une maniere proportionnelle a l'accrois-
0 sement de la pression du circuit jusqu'a ce qu'une pres- sion de
refoulement maximale soit atteinte avec un de- bit de fluide minimal.
Il apparaitra clairement aux specialistes de la technique que la
description qui precede n'a ete donnee mu' des fins d'illustration et
non de limitation et que l'invention n'est limitee que dans la mesure
defi- nie par les revendications annexees.
-9
Claims
_________________________________________________________________
RVENDICATIONS -
1 Une pompe a volume variable concue pour re- pondre aux besoins de
debit de fluide d'un circuit hy- draulique tout en absorbant le volume
de fluide en ex- ces lorsque le plein volume du deplacement de fluide
par la pompe n'est pas requis par le circuit hydrau- lic, cette pompe
(10) etant caracterisee en ce qu'- elle comporte au moins un piston
(14), ce piston com- portant une partie tubulaire (27), des moyens
(16-26) pour remplir de fluide la partie tubulaire du piston, cette
partie tubulaire du piston etant montee mobile a l'interieur d'un
manchon doseur (28), cette partie tu- bulaire comportant plusieurs
orifices de dosage (58) repartis autour de sa peripherie, le manchon
doseur etant pre-charge vers une position dans laquelle une plage
d'etranglement (62) formee sur le manchon doseur recouvre les orifices
de dosage, des moyens (42-56) pour refouler le fluide remplissant la
partie tubulaire du piston dans le circuit hydraulique lorsque la
pres- sion de fluide regnant dans ce circuit hydraulique est
inferieure a la pression de fluide regnant dans la par- tie tubulaire
du piston, des moyens (64) pour trans- mettre et appliquer la pression
de fluide regnant dans le circuit hydraulique au manchon doseur, ce
manchon doseur pouvant se deplacer jusqu'a une position depla- cee
lorsque la pression de fluide qui regne dans le circuit hydraulique
depasse la charge prealable appli- quee au manchon doseur, le
mouvement du manchon doseur jusqu'a la position deplacee permettant au
piston de se deplacer sur une meme distance avec les orifices de do-
sage (58) decouverts, ce qui entraine le deplacement d'un volume de
fluide hors du piston vers une-cavite basse pression (68) formee a
l'interieur de la pompe jusqu'a ce que les orifices de dosage soient a
nouveau recouverts par la plage d'etranglement de sorte que le -10 -
debit de fluide refoule par une pompe est reduit d'une maniere
proportionnelle a l'accroissement de la pres- sion de fluide dans le
circuit hydraulique.
2 Pompe a volume variable selon la revendi- cation 1, caracterisee en
ce que le piston (14) est monte coulissant sur un maneton rotatif (18)
qui com- porte une ouverture (26), le fluide etant introduit par cette
ouverture dans le piston pour remplir la par- tie tubulaire (27) du
piston.
3 Pompe a volume variable selon la revendica- tion 2, caracterisee en
ce que le manchon doseur (28) est monte coulissant sur un organe
support (32) perce d'une ouverture (36), un ressort de rappel (30)
etant monte dans la partie tubulaire (27) du piston (14) en appui de
butee contre une extremite de l'organe support pour maintenir le
piston en place sur le maneton (18), le fluide remplissant la partie
tubulaire du piston etant refoule dans l'ouverture de l'organe support
et applique a une soupape de retenue (42), cette soupape etant
elastiquement sollicitee en appui contre un siege (40) par un ressort
(44), la soupape de retenue etant ecartee du siege lorsque la pression
de fluide regnant dans la partie tubulaire du piston depasse la charge
de ressort appliquee a la soupape, permettant ainsi au fluide d'etre
refoule hors de la partie tubulaire du piston dans le circuit
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