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Lic
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518657A1
Family ID 2429496
Probable Assignee Case Co J I
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PISTON D'OBTURATION POUR POMPE A CYLINDREE FIXE
Abstract
_________________________________________________________________
<P>POMPE A VOLUME VARIABLE POUR SYSTEME HYDRAULIQUE, AGENCEE POUR
LIMITER LE DEBIT DE FLUIDE LORSQUE LE SYSTEME HYDRAULIQUE N'EXIGE PAS
LA TOTALITE DU VOLUME DE FLUIDE REFOULE PAR LA POMPE. LA POMPE
COMPREND UNE OU PLUSIEURS RANGEES DE PISTONS DE POMPAGE 14 A MOUVEMENT
ALTERNATIF DISPOSES RADIALEMENT AUTOUR D'UN VILEBREQUIN 16. LA
ROTATION DU VILEBREQUIN A POUR CONSEQUENCE L'ECOULEMENT CENTRIFUGE DE
FLUIDE A TRAVERS DES OUVERTURES 26 PREVUES DANS DES TOURILLONS 18, QUI
PROVOQUE LE REMPLISSAGE DES PISTONS DE POMPAGE. CHAQUE PISTON DE
POMPAGE, LORS DE L'INVERSION DE SON MOUVEMENT DANS UNE CHAMBRE DE
POMPAGE, PROVOQUE LE REFOULEMENT DU FLUIDE QU'IL CONTIENT VERS LE
SYSTEME HYDRAULIQUE A TRAVERS UN ORIFICE DE DECHARGE 40. UN PISTON
D'OBTURATION 42 EST DISPOSE A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE DE POMPAGE 44
FACE AU PISTON DE POMPAGE ET ESPACE DE CELUI-CI. LE PISTON
D'OBTURATION EST NORMALEMENT EN APPUI CONTRE UN SIEGE 52 LORSQUE LA
VALEUR DE LA PRESSION DANS LE SYSTEME HYDRAULIQUE EST INFERIEURE A LA
VALEUR IMPOSANT UNE REDUCTION DU DEBIT. LORSQUE LADITE PRESSION
ATTEINT UNE VALEUR PREDETERMINEE, UNE PRESSION DE COMPENSATION EST
APPLIQUEE AU PISTON D'OBTURATION ET PROVOQUE LE DEPLACEMENT DE
CELUI-CI VERS LE PISTON DE POMPAGE.</P>
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne des ameliora- tions apportees aux
pompes a cylindree fixe destinees a satisfaire aux exigences
inherentes a un systeme hydraulique tout en necessitant une puissance
plus faible en operation sous faible charge, et plus particulierement
une pompe qui empeche l'ecoulement du fluide lorsque le systeme
hydraulique n'exige pas la totalite du volume de fluide refoule par la
pompe.
On connait deja des engins de terrassement comme des tracteurs a pelle
chargeuse ou des retrocaveu- ses qui comportent un godet ou une pelle
monte sur un tracteur et destine a etre monte ou abaisse, bascule, ou
autrement amene a une hauteur definie au moyen d'un mecanisme
approprie pour un certain type de travail a effectuer De tels
deplacements du godet ou de la pelle sont effectues de facon
conventionnelle par des cylin- dres-hydrauliques alimentes par-un
fluide sous pression fourni par une pompe appropriee.
Une operation classique en matiere de terras- sement est la
penetration d'un godet ou d'une pelle dans un tas de materiau Les
systemes hydrauliques destines a une telle application necessitent un
volume de fluide important a faible pression, ceci afin de permettre
un deplacement rapide des bielles, et donc) du godet ou de la pelle,
lors de son effort Puis un faible volume de fluide a haute pression
doit etre disponible pour assurer le basculement du godet ou de la
pelle necessaire a celui-ci pour detacher du tas une partie du
materiau ou pour soulever le materiau dans le godet ou la pelle.
Une solution connue consiste a prevoir une pompe d'alimentation a
cylindree fixe destinee a four- nir la quantite requise de fluide sous
pression, l'exces de fluide etant evacue a travers une soupape de
dechar- ge Il est egalement connu de faire appel au moteur du -
tracteur pour entrainer la pompe et celle-ci delivre alors
generalement en permanence sa quantite maximale de fluide du fait que
le regime du moteur du tracteur est constant La plupart du temps, ce
volume maximal de fluide n'est pas exige et la puissance four- nie par
l'exces de fluide doit alors etre absorbee par le systeme sous la
forme d'un echauffement indesirable et d'une usure de la soupape de
decharge.
Une autre solution connue de l'art anterieur consiste a utiliser une
pompe a cylindree variable a commande automatique, de sorte que le
debit de la pompe puisse etre maintenu a une valeur minimale excepte
lorsqu'un debit superieur est exige par le systeme Un systeme equipe
de la sorte exige moins de puissance pour l'alimentation du systeme
hydraulique, diminue l'echauffement du fluide lors de l'operation sous
faible charge, permet un eventuel sous-dimensionnement d'un radiateur
a huile et reduit le bruit engendre par la pompe et la soupape de
decharge lors de l'ope- ration sous faible charge.
Un inconvenient majeur inherent a l'emploi d'une pompe a cylindree
variable est son cout Une pompe a cylindree variable est sensiblement
plus one- reuse qu'une pompe a deplacement fixe comparable, ce qui
augmente le cout global de la fabrication de machines de terrassement
comme les tracteurs a pelle chargeuse ou les retrocaveuses Ainsi la
presente invention vise a proposer avantageusement une pompe a
cylindree fixe perfectionnee qui soit capable de reduire le volume de
fluide en exces lors de l'operation sous faible charge, son
fonctionnement necessitant ainsi une puissance moindre et son cout
etant plus fai- ble que celui d'une pompe a cylindree variable compa-
rable. La pompe a volume variable selon la presente invention peut
etre utilisee dans les equipements de terrassement conventionnels,
comprenant les trac- teurs a pelle chargeuse et les retrocaveuses La
pompe est destinee a satisfaire aux exigences d'ali- mentation d'un
systeme hydraulique tel qu'employe dans les tracteurs a pelle
chargeuse ou les retrocaveuses, dans lequel un volume de fluide impor-
tant a faible pression est tout d'abord requis pour l'attaque rapide
du materiau, puis un faible volume de fluide a haute pression permet
le serrage des machoires, le chargement ou le tassement Bien entendu,
la pompe selon la presente invention peut etre utilisee dans tous les
domaines o D de telles contraintes sont rencontrees -
Un systeme hydraulique equipe de la pompe selon la presente invention
fonctionne en consommant moins d'energie et permet un echauffement
moindre du fluide lors de son operation sous faible charge.
La pompe hydraulique selon la presente inven- tion comprend un bati
abritant une ou plusieurs ran- gees de pistons de pompage a mouvement
alternatif, disposes radialement autour d'un vilebrequin Le vi-
lebrequin est sensiblement creux et comporte une plura- lite de
bossages de came ou tourillons Chaque piston de pompage est monte sur
le tourillon qui lui corres- pond au moyen d'un patin a deplacement
libre Une partie d'extremite spherique plus large, ou tete, traversee
par un percage axial, permet a du fluide de s'ecouler a travers la
tete du piston et de remplir celui-ci.
Le fluide hydraulique alimente l'interieur du vilebrequin a travers un
conduit La rotation du vile- brequin a pour consequence l'ecoulement
centrifuge du fluide a travers des ouvertures prevues dans les touril-
lons, qui provoque le remplissage des pistons de pompage.
Lors de l'inversion du mouvement de chaque piston de pompage, du
fluide sous pression est refoule vers un circuit hydraulique
conventionnel tel qu'utilise dans un engin de terrassement Chaque
piston de pompage comporte une partie tubulaire cy- lindrique mobile a
l'interieur d'une chambre de pompa- ge Lors de l'inversion du
mouvement du piston de pompage, le volume de fluide remplissant la
partie' tubulaire est amene contre une soupape d'arret Lors- que la
pression du fluide dans la partie tubulaire excede le seuil de charge
de la soupape d'arret, celle-ci se decolle de son siege et permet
ainsi le refoulement du fluide vers le systeme hydraulique.
Un piston d'obturation est prevu dans la chambre de pompage et dispose
face au piston de pompage.
Le piston d'obturation comprend une partie tubulaire cylindrique
agencee pour coulisser dans un manchon.
Un ressort est monte a l'interieur de la partie tubulaire en butee
contre un siege du piston d'obtu- ration, et repousse le piston
d'obturation vers le piston de pompage L'extremite inferieure du
piston d'obturation tient lieu de butee pour un ressort de rappel
monte a l'interieur de la partie tubulaire du piston de pompage et
destine a maintenir le piston de pompage en position sur son patin Le
piston-d'obtu- ration est normalement en appui contre son siege
lorsque la valeur de la pression dans le systeme hydraulique est
inferieure a la valeur imposant une reduction du debit Ainsi
l'integralite du fluide de- place par le piston de pompage traverse un
orifice de decharge pour alimenter le systeme hydraulique- de la facon
souhaitee, et ce jusqu'a ce que la pression dans le systeme
hydraulique atteigne une valeur pre- determinee correspondant a la
necessite de reduire l'e- coulement a-partir du piston de pompage
Lorsque la pres- sion dans le systeme hydraulique atteint cette valeur
predeterminee, du fluide, a une certaine pression de compensation, est
amene vers la partie tubulaire du piston d'obturation, ce-qui a pour
con- sequence le decollement du piston d'obturation de son siege ainsi
que la compression par le piston d"obtu- ration du ressort de rappel
du piston de pompage.
Pour une pression maximale requise dans le systeme, le piston
d'obturation vient s'accoller au piston de pompage et suit celui-ci
pendant sa course d'aspi- ration pour ainsi interrompre l'ecoulement
du fluide a travers l'orifice de decharge Ainsi le debit du fluide
dans l'orifice de decharge diminue en propor- tion de l'augmentation
de la pression dans le systeme jusqu'a l'obtention, pour un debit
minimal de fluide, d'une pression de sortie maximale requise La
pression de fluide dans le systeme hydraulique peut etre utilisee pour
controler la position du piston d'obtura- tion dans la chambre de
pompage, afin de reduire le debit de fluide vers le systeme
hydraulique propor- tionnellement a l'augmentation de la pression dans
le systeme La presente invention a egalement pour objet de proposer
des dispositifs auxiliaires pour engendrer le signal de commande
necessaire au positionnement du piston d'obturation, comprenant des
regulateurs cen- trifuges ou des mecanismes de controle de la vitesse.
D'autres avantages de la pompe a volume variable selon la presente
invention seront mieux com- pris a la lecture de la description
suivante d'une forme de realisation preferee, faite en reference aux
dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 represente une vue en
eleva- tion de la pompe a volume variable, partiellement coupee a des
fins de visualisation plus facile, la -figure 2 represente une vue
agrandie du mecanisme de piston de la pompe, le piston d'obtura- tion
etant en appui contre son siege, et la figure 3 represente une vue
agrandie du mecanisme de piston de la pompe, le piston d'obturation
etant accolle au piston de pompage. En reference aux figures 1 a 3,
une pompe hydraulique 10 comprend un bati 12 abritant une ou plusieurs
rangees de pistons de pompage a mouvement alternatif 14 disposes
radialement autour d'un vile- brequin 16 Le vilebrequin 16 est
sensiblement creux et comporte une pluralite de bossages de came ou
tourillons 18 Chaque piston de pompage 14 est monte sur le tourillon
qui lui correspond au moyen d'un patin a deplacement libre 20 Une
partie d'extremite spherique plus large ou tete 22, traversee par un
percage axial 23, permet a du fluide de s'ecouler a travers la -tete
du piston et de remplir celui-ci.
Le fluide hydraulique est amene a l'interieur du vilebrequin 16 a
travers un conduit 24 La rotation
-20 du vilebrequin 16 a pour consequence l'ecoulement cen- trifuge du
fluide a travers des ouvertures 26-pre- vues dans les tourillons, qui
provoque le remplissage des pistons de pompage 14 Lors de l'inversion
du mouvement de chaque piston 14, du fluide sous pression est refoule
vers un circuit hydraulique conventionnel (non represente) tel
qu'utilise dans un engin de terrassement. Chaque piston de pompage 14
comporte une partie tubulaire cylindrique 28 agencee pour coulis- ser
a l'interieur d'un-manchon 30 Lorsque le piston
14 se deplace vers le haut a partir de sa position re- presentee sur
la figure 2, le volume de fluide remplis- sant la partie tubulaire 28
est amene a travers une ouverture 32 prevue dans un siege 34 contre
une soupape d'arret 36 Lorsque la pression du fluide dans la partie
tubulaire 28 excede la reaction exercee par un ressort 38,alors la
soupape d'arret 36 se decolle de son siege 34 et permet ainsi la
sortie du fluide vers le systeme hydraulique, a travers un orifice de
decharge 40. Un piston d'obturation 42 est prevu dans la chambre de
pompage 44 et dispose face au piston de pompage 14 Le piston
d'obturation 42 comprend une partie tubulaire cylindrique 46 agencee
pour cou- lisser dans un manchon 48 Un ressort 50 est monte a
l'interieur de la partie tubulaire 46 en butee contre un siege de
piston d'obturation 52, et repousse le piston d'obturation 42 vers le
piston de pompage 14 L'extremite inferieure 53 du piston d'obturation
42 tient lieu de butee pour un-ressort de rappel 54 monte a
l'interieur de la partie tubulaire
28 du piston de pompage et destine a maintenir le pis- ton 14 en
position sur son patin 20.
Le piston d'obturation 42 est normalement en appui contre son siege 52
lorsque la valeur de la pression dans le systeme-hydraulique est
inferieurea la valeur imposant une reduction de l'ecoulement Ainsi
l'integralite du fluide deplace par le piston de pompage 14 traverse
l'orifice de decharge 40 pour alimenter le systeme hydraulique de la
facon souhaitee, et ce jusqu'a ce-que la pression dans le systeme
hydraulique atteigne une valeur predeterminee correspondant a la
necessite de reduire l'ecoulement a partir du piston de pompage 14
Lorsque la pression dans le systeme hydrau- lic atteint cette valeur
predeterminee, alors la par- tie tubulaire 46 est soumise a une
pression de compensa- tion par l'intermediaire d'un orifice d'entree
58 et d'une ouverture 60 prevue dans le siege 52 du piston
d'obturation, ce qui a pour consequence le decollement du piston
d'obturation 42 de son siege et la compression par le piston
d'obturation 42 du ressort 54 du piston de pompage Pour une pression
maximale requise dans le systeme, le piston d'obturation 42 vient
s'accoller au piston de pompage 14, comme represente sur la figure 3,
et suit le piston de pompage 14 pendant sa course d'aspiration pour
ainsi interrompre l'ecoulement du fluide a travers l'orifice de
decharge 40 Ainsi le debit de fluide a la sortie de l'orifice de
decharge diminue en proportion de l'augmentation de la- pression dans
le systeme jusqu'a l'obtention, pour un debit minimal de fluide, d'une
pression de sortie maxi- male requise.
L'orifice d'entree 58 peut etre relie au systeme hydraulique pour
l'admission de la pression de compen- sation necessaire a la commande
du piston d'obtura- tion 42 Ainsi la pression de fluide dans le
systeme hydraulique peut etre utilisee pour controler la position du
piston d'obturation 42 dans la, chambre de pompage 44 La presente
invention a egalement pour objet de proposer des dispositifs
auxiliaires pour en- gendrer le signal de commande necessaire au
position- nement du piston d'obturation 42, comprenant des regulateurs
centrifuges ou des mecanismes de controle de la vitesse.
Bien entendu, la description ci-dessus est donnee a titre d'exemple
non limitatif,-la portee de l'invention s'etendant au contenu des
revendications annexees.
18657
Claims
_________________________________________________________________
RWVENDICATIONS
1 Pompe a volume variable pour l'alimentation en fluide d'un systeme
hydraulique, agencee pour limiter le debit de fluide lorsque le
systeme n'exige pas la totalite du volume de fluide refoule par la
pompe, ladite pompe comportant au moins un piston de pompage a
mouvement alternatif (14), ledit piston de pompage comprenant une
partie tubulaire mobile dans une chambre de pompage, des moyens pour
remplir la partie tubulaire du piston de pompage a l'aide de fluide
pendant une course d'aspiration dudit pis- ton de pompage, des moyens
pour refouler le fluide contenu dans ladite partie tubulaire du piston
de pompage a travers un orifice de decharge (40) vers ledit systeme
hydraulique lorsque la pression de fluide dans ledit systeme
hydraulique est inferieure a la pression de fluide dans ladite partie
tubulaire du piston de pompage, caracterisee par le fait qu'elle
comporte en outre un piston d'obturation (42) dispo- se a l'interieur
de ladite chambre de pompage (44) face audit piston de pompage (14),
ledit piston d'obturation comprenant une partie tubulaire normale-
ment en appui contre un siege de piston d'obturation lorsque la valeur
de la pression dans ledit systeme hydraulique est inferieure a la
valeur imposant une reduction du debit de fluide, des moyens pour
amener-X l'interieur de ladite partie tubulaire du piston d'ob-
turation du fluide sous une pression de compensation destinee a
provoquer le decollement du piston d'obtura- tion de son siege lorsque
la pression dans ledit systeme hydraulique atteint une valeur
predeterminee, ledit pis- ton d'obturation etant deplacable vers ledit
piston de pompage pour suivre-ledit piston de pompage durant sa course
d'aspiration lorsque la pression dans ledit systeme hydraulique
atteint ladite valeur predeter- minee, le piston d'obturation limitant
ou interrom- pant ainsi le debit de fluide a la sortie dudit orifice
de decharge (40).
2 Pompe a volume variable selon la revendica- tion 1, laquelle
comprend en outre des moyens elastiques disposes a l'interieur de
ladite partie tubulaire du piston de pompage et agences pour prendre
appui sur une extremite dudit piston d'obturation.
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