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" Mécanisme hydraulique ".
L'invention concerne un mécanisme hydraulique qui peut fonc- tionner comme pompe et aussi comme moteur hydraulique. Le méca- nisme se différencie des dispositifs de même genre, connus, par la simplicité, par son rendement favorable et particulièrement par le fait qu'il peut être réglé entre de larges limites. En- suite, du fait de sa conception, on peut l'employer comme trans- mission hydraulique à rapport réglable; à cet effet, on emploie deux dispositifs conformes à l'invention que l'on accouple et dont l'un fonctionne alors comme pompe et l'autre comme moteur.
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Le groupe est, en l'occurrence, réglable aussi bien du côté pom- pe que du côté moteur.
Le dispositif fonctionne avec des pistons animés d'un mouve- ment de va-et-vient et avec un registre ou tiroir de distribu- tion qui met le canal d'aspiration et le canal de refoulement alternativement en communication avec le compartiment de la pom- pa. Conformément à l'invention, le registre qui régla l'arrivée et le départ du liquide est disposé dans un canal placé trans- versalement à l'axe longitudinal du piston de la pompe. La par- tie centrale de ce canal est en communication avec le comparti- ment du piston ; dans l'une des sections latérales du registre débouche le canal d'aspiration et dans l'autre section latérale débouche le canal de refoulement.
D'autres particularités de l'invention seront expliquées à l'aide des dessins ci-joints.
La figure 1 montre le schéma d'unmécanisme hydraulique de conception connue; la figure 2 montre le schéma du mécanisme conforme à l'in- vention; la figura 3 est une coupe longitudinale du mécanisme à hau- te pression conforme à l'invention; la figure 4 montre un détail du mécanisme, à échelle plus grande; la figure 5 montre la commando de l'arbre de distribution, partie en coupe, partie en vue en plan; la figure 6, partie gauche, est une coupe pratiquée suivant la ligne a-b de la figure 3 et, partie droite, une coupe prati- quée suivant la ligne c-d de la figure 3; la figure 7 est une coupe horizontale pratiquée suivant la ligne e-f de la figure 6 ; les figures 8 et 9 montrent shcématiquement diverses varian- tes de distributions;
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la figure 10 montre en coupe le dispositif de réglage auto- matique de la pression; la figure 11 montre schématiquement le fonctionnement du dispositif de distribution.
Dans le dispositif connu représenté par la figure 1, la pom- pe à piston est réglée par le tourillon rotatif 1. Ce tourillon 1 tourne à la même vitesse que la manivelle 2 qui commande le pis- ton 6. Avec le compartiment de refoulement 5 de la pompe entrent alternativement en communication les passages 3 et 4 prévus dans le tourillon 1. Pendant la course d'aspiration, le compartiment 5 est mis en communication avec le canal d'aspiration par le pas- sage 3, tandis que lors de la course de refoulement, il se trou- ve en communication avec le canal de refoulement par l'intermé- diaire du passage 4.
A l'opposé de cette disposition connue, le dispositif con- forme à l'invention est gouverné par un registre à pistons ani- mé d'un mouvement de va-et-vient et équilibré. Ce dispositif de distribution est représenté schématiquement par la figure 2 et se compose des registres à piston 101 et 10?/qui sont reliés par la bride 10 pour former une pièce unique. Les registres 101 et 102 se déplacent alternativement dans un passage placé transver- salement à l'axe longitudinal du piston 6' et dont la partie cen- trale est en communication avec le compartiment 5' . A gauche de cette partie centrale se trouve le piston 101 qui gouverne le canal d'aspiration 3' et à droite se trouve le piston 102 qui
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xxxzxxx.axxxx @ gouverne le canal de refoulement 4'.
Dans la figure, le registre 101,102,10 se trouve en position centrale et le pis- ton 6 commandé par la manivelle 2' se trouve dans sa position neutre supérieure. Les mouvements du registre s'accomplissent à droite et à gauche de la ligne média-ne ou axe x-x Dans la posi- tion représentée, le registre 101 obture le canal d'aspiration 3' et le registre 102 obture le canal de refoulement 4'.
La com-
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manda du registre 101,102,10 qui n'est pas représentée et qui se- ra décrite plus loin fonctionne de manière que lors de la des- cente du piston 6', le registre 101,102.10 se déplace tout d'a- bord vers la gauche, que par conséquent le registre 101. ouvre le canal d'aspiration 3', puis..allant à droite le ref3rme et que la distribution se trouve dans la position centrale représentée quand le piston 6' atteint son point neutre inférieur. Bandant ce temps donc, le compartiment du piston 5' se trouve en commu- nication avec le canal d'aspiration 3'.
Pendant le demi-tour sui- vant, de la manivelle 2', c'est-à-dire pendant la course de re- foulement, la communication s'établit de façon analogue entre le compartiment 5' et le canal de refoulement 4' par suite de dépla- cement vers la droite du piston 102.
Le registra ou tiroir conforme à la figure 2 est beaucoup plus simple que le registre de la figure 1, étant donné que les registres 101,102,10 accomplissent un trajet beaucoup plus court que la périphérie du tourillon 1. Le tourillon 1 doit, ensuite, avoir un grand diamètre , pour que l'on puisse y ménager les passages 3 et 4, de sorte que la vitesse périphérique du touril- lon est également considérable.
La réalisation pratique d'un appareil conforme au principe exposé est représentée par les figures 3 à 11. L'arbra II de l'ap- pareil commande trois pompes A,B,C identiques mais déportées les unes sur les autres.(fig.6). L'une de ces pompes est représentée en coupe par la figure 3. L'arbre coudé II commande par l'inter- médiaire de la bielle 13 et du tourillon de crosse 14, la crosse 15. La crosse 15 est en relation par l'intermédiaire du support en forme de calotte sphérique 16, amovible en sens latéral, avec le piston. Les efforts de traction sont transmis par le guidage en queue d'hironde 17. La distribution se fait, de la manière précédemment décrite par le registre de distribution 101,10,11, 12.
En l'occurrence le registre est-conçu de manière à pouvoir travailler à masquage impératif. Ceci a pour but d'éviter les
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pertes de liquides sous pression, pertes qui se produisent tou- jours par suite de débordement dans le canal d'aspiration, dans la variante conforme à la figure 2; ensuite d'éviter des coups de bélier dangereux dans le compartiment de la pompe, qui se pro- duisent dans la disposition conforme à la figure 2 quand la posi- tion centrale du registre n'est pas atteinte en même temps que les points neutres du piston 6'. Pour éviter ces inconvénients on propose la disposition de registre conforme à la figure 3, qui par son recouvrement assure une bonne étanohéité et qui peut être renversé dans des positions quelles qu'elles soient.
On peut ainsi régler la quantité de liquide refoulée par la pompe. A cet effet, on a prévu, conformément à l'invention, sur le fût rétréci 10' du registre 12, un piston formant joint 11, que la figure 4 montre à échelle plus grande. Le ressort 21 pousse en permanence le piston 11 sur l'épaulement 103 de la pièce d'assemblage 10.
L'autre extrémité du ressort 21 se pose sur le registre 12 qui est fixé sur le fût 10' , obture le canal de refoulement 4' et dont la face extérieure est attaquée par la came 20. Le piston 11 porte un bourrelet cylindrique 22 qui entoure l'épaulement 103. Le groupe bourrelet 22 et piston 20, d'une part et épaule- ment 103 et fût 10' de l'autre forment ensemble une cataracte de liquide qui amortit les chocs.
L'arbre de distribution 19 qui porte la came 20 est dans la figure 5, actionné par l'intermédiaire des engrenages 24,25. La roue dentée 25 tourne folle sur l'arbre fixe 26 et est actionnée par la roue à chaîne 28 calée sur l'arbre principal 11, et la chaîne 27. L'arbre de distribution 19 est porté dans des bras 29 qui peuvent pivoter, dans le sens de la floche 30, autour de l'arbre inamovible 26.
Les trois pompes A,B,C sont montées en parallèle. A cet ef- fet, les compartiments de refoulement 4' des diverses pompes sont en communication respective par le passage commun IV de la figure 7. Pour amortir autant que possible la pulsation du liqui-
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de refoulé, il se trouve dans la conduite IV un réservoir 74 rem- pli de liquide de grandaur adéquate. Ce réservoir joue le rôle de capacité et compense les oscillations de pression de la con- duite IV par ses variations élastiques de capacité. Do même, les compartiments aspirants 3' des trois pomper A,B,C communiquent également les uns avec les autres, par 1 T intermédiairo du canal III par exemple.
Quand le mécanisme tourne rapidement, et qu'un entraînement de liquide est donc à craindre, on peut aussi pré- voir dans cette conduite un réservoir 75, comme décrit plus haut, dans lequel une pompe peut envoyer le liquide en cas de nécessité. Les compartiments aspirants de la pompe A.B.C peuvent communiquer avec l'intérieur du réservoir de liquide 32 par des passages de très peu de longueur 54 (figure 3). Dans ce cas, le réservoir 32 est opportunément conçu en enveloppe de pompe.
Ainsi que le montrent les figures 3 et 7, les alésages des cylindres des pompes, les passages pour les pistons de distribu- tion et les passages qui mettent en communication les comparti- ments d'aspiration ou de refoulement des diverses pompes les uns avec les autres, sont parallèles ou encore disposés par groupes perpendiculaires les uns àux autres. Ceci permet donc, sans la moindre difficulté, de former tous ces passages dans un bloc for- gé uniqul. La forme massive de ce bloc d'une seule pièce rend ce genre de construction particulièrement approprié pour les ma- chines hydrauliques à haute pression.
Le dispositif décrit fonctionne comme suit :
Quand l'arbre II tourne (figs.2,3 et 6) les manivelles dé- portées l'une sur l'autre de 1200 meuvent des pistons 61, tandis que l'arbre de distribution 19 commandé par la chaîne 27 et les roues dentées 25 et 24 ou l'excentrique 20 se trouvant sur l'ar- bre en question meuvent en synchronisme avec les pistons 61, les tiroirs 101,10,11,12. La position relative des pistons 61 et des registres correspondants 10 est telle que quand les pistons
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se trouvent en position neutre, les registres se trouvent en posi- tion centrale de manière que les registres effectuent un mouve- ment d'oscillation autour de cette position centrale (b, de la fig. 3).
Il en résulte que la pompe aspire pendant toute la cour- se d'aspiration et qu'elle refoule pendant la course de refoule- ment.
On peut régler la quantité de liquide refoulé par la pompe en déplaçant le corps des registres 101, 10,il,12 hors de la po- sition centrale de manière que la ligne médiane d'oscillation x-x (axe d'oscillation) du ccrps du regéstre vienne se placer à gau- che de la ligne médiane b (axe) de la pompe. Dans ce cas, le com- partiment 5' reste plus longtemps en communication avec le canal d'aspiration 3' que le temps correspondant à une pleine course du piston 61. De même, la durée pendant laquelle le compartiment 51 est en communication avec le canal de refoulement 4' diminue en conséquence; de la sorte, la pompe refoule dans ce canal moins de liquide que lorsque le registre se trouve dans une position centrale symétrique.
Le refoulement dans le compartiment 4' ne commence que quand le registre 101,10,11,12 est repoussé suffi- samment vers la droite pour que le registre 102 obture le canal 3'. Par conséquent, lorsque l'on déplace le registre vers la gau- che d'une valeur égale à une demi-course de registre, la pompe ne refoule plus étant donné que le compartiment d'aspiration 3' n'est pas fermé et que le compartiment de refoulement 4' n'est pas ou- vert.
Ce mode de distribution est expliqué à l'aide du dispositif représenté par la figure 4. En effet, pendant les périodes de la course de refoulement dans lesquelles le registre 102 a déjà cou- pé la communication du compartiment 3 avec le compartiment 5', le liquide qui se trouve sous pression dans le compartiment 5' repousse le tiroir de fermeture 11 contre l'action antagoniste du ressort 21 jusqu'à ce qu'il ouvre le canal de refoulement 4'.
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De la sorte il ne peut pas Sa produire de pression nuisible dans le compartiment 5', C'est le dispositif représenté par les figures 3 et 10 qui sert pour ce réglage. Le corps de registre 101,10,11,12 est dé- placé hors de la position centrale symétrique par le déplacement de l'arbre 19; à cet effet, l'arbre 19 est. logé sur l'arbre 26 à balancement, de la manière déjà décrite. Pour assurer la distri- bution, on a déplacé le logement genre manivelle 29 vers la gau- che dans le sens de la flèche 30. L'attaque des roues dentées 24 et 25 ne change pas.
Pour la distribution, on peut commander l'arbre 19 soit à la main, soit automatiquement, en fonction de la pression du li- quide refoulé. La figure 10 montre le dispositif qui permet cette distribution automatique. Grâce à celui-ci, il est possible que la pompe maintienne une pression constante même quand la quanti- té de liquide refoulé varie ; d'autre part, il est inutile de fai- re appel à une soupape de sûreté. L'organe fondamental du dispo- sitif de réglage automatique est un piston différentiel 34 se trouvant dans le plan g - h du bloc en fer forgé de la pompe, dans le passage 33. Le compartiment du cylindre 35 du piston dif- férentiel est en communication avec le compartiment de refoule- ment de la pompe 4' par les passages 36, 361 et 362.
Le canal
37 361 est fermé par une soupape à boulet'--La corps de piston 34 dépasse le passage 33 aux deux extrémités. Sur l'extrémité gauche du piston 34 vient se poser l'un des bras d'im levier de sonnette 38 dont l'autre bras est assemblé à articulation avec la broche 421. Sur la broche 421 peut tourner à l'intervention du volant 40 et de l'accouplement 41, l'écrou 42 qui vient se poser sur le ressort 391. Le ressort s'appuie sur la console 39 de l'envelop- pe. On peut ainsi donner au ressort 391 des tensions différentes.
L'extrémité droite du piston différentiel 34 est en relation par l'articulation 431 et le palier 43 avec l'arbre de distribution.
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Quand il se crée dans lé compartiment de refoulement 4' de la pompe une pression exagérée, celle-ci se transmet par les pas- sages 362361 et 36 dans le compartiment de cylindre 35 et re- foule le piston 34, contre l'action antagoniste du ressort 39, vers la gauche. L'arbre de distribution est alors également dé- placé vers la gauche par l'intermédiaire de l'assemblage 43,431 ce qui déplace également vers la gauche la ligne médiane ou axe x-x d'oscillation du tiroir de distribution. Quand la pression tombe dans le compartiment 4', le ressort 391 ramène le piston différentiel dans la position limite indiquée dans la figure 10.
Afin que ces mouvements du piston différentiel ne s'effectuent pas à des vitesses exagérées et qu'il ne se produise donc pas de chocs nuisibles, le canal qui sert à laisser passer le liquide est pourvu d'une réduction. L'organe employé à cet effet est la soupape à boulet 37, à fermeture imparfaite qui, lors du rappel du piston 34, ne laisse refluer le liquide que lentement.
La figure 8 est un diagramme de la distribution qui vient d'être décrite. Quand le corps de piston 101,10,11,12 est repous- sé vers la gauche hors de la position médiane symétrique, le com- partiment 5' n'est en communication avec le compartiment 4', que pendant le temps que prend la manivelle 2' pour sortir de la po- sition m et se rendre, dans le sens de la flèche, dans la posi- tion n. Pendant ce temps, le piston 61 a parcouru un trajet h'.
Dans toutes les autres positions de la manivelle, le compartiment 5' est en communication avec le compartiment d'aspiration 3'. Les points de renversement m et n du tiroir sont disposés symétrique- ment par rapport à la position centrale du piston 61; quand on raccourcit plus encore la période de refoulement, ils se rappro- chent de plus en plus du point auquel il n'y a plus aucune com- munication entre 5*/et 4', donc du point auquel la pompe ne débite plus de liquide. La commutation (points m et n) se fait toutefois à des vitesses de piston de plus en plus grandes et l'accéléra- tion du piston 61 est d'autant plus grande que la vitesse est
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plus grande au moment de la commutation.
Pour éviter la nuisance de cotte situation, on peut augmenter les di,iiensions du piston 5', conformément à la figure 11 de la valeur du compartimant 52 ce qui augmente la masse de liquide élastique entre le piston 61 et le corps de registre ou tiroir 11.
Le registre 101,10,11,12, peut toutefois aussi être gouverné de maniera que l'angle d'avance du tiroir, c'est-à-dire la posi- tion du tiroir représentée par la figure 11 reste toujours inva- riable même quand la charge de la pompe varie. A cet effet, on se servira du dispositif de distribution représenté par la fig.ll.
Le piston 61 est commandé par l'arbre II. La roue dentée 45 calée sur l'arbre II engrène la roue dentéo 46 et fait tourner l'arbre 54 avec le rapport 1 à 2. Le bras 191 peut pivoter sur l'arbre 54. Dans ce bras peut tourner l'arbre 19' qui forme l'axe de la roue dentée 48. La roue dentée 48 engrené la denture inté- rieure de la roue dentée 460 ce qui donne un rapport 2 à 1 ; il en résulte que les vitesses des roues 48 et 45 sont égales. La roue dentée 460 est calée avec la roue dentée 46 sur un arbre commun 54. Le bouton de manivelle 51 qui est calé ainsi que la roue den- tée 48 sur l'arbre commun 19 et dont le rayon est égal au rayon du secteur de la roue dentée 48 déplace par l'intermédiaire du levier coudé 49 et de la bielle d'accouplement 55, le registre 101,10,11,12.
Si l'on déplace l'arbre 19', qui en l'occurrence est l'arbre distributeur, avec le bras 191 dans le sens de la flèche 47, la roue 48 vient rouler sur la denture intérieure de la roue dentée 460 ; par suite du rapport des diamètres 1 à 2, le se meut bouton 51/suivant le diamètre 0-0' de la grande roue. Si la biel- le 50 est assez longue, le tiroir 101,10,11,12 se déplaceradans des proportions pratiquement négligeables pendant l'avance du bouton 51; la modification de direction du mouvement du tiroir concordera donc avec la position neutre du piston de la pompe.
Toutefois, pendant le déplacement du tourillon 19', la centre d'oscillation du tiroir se déplacera proportionnellement vers la
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gauche sans que l'avance des registres varie.
La figure 9 montre le diagramme applicable au régime de mar- che à pompe. La distribution conforme à la figure 11 se fait de manière que le renversement du sens de marche en cas d'avance constante se produise chaque fois que la manivelle atteint une position de 180 ; le second renversement se produit au point M dont la position coïncide avec les divers régimes de la pompe et qui se trouve entre 0 et 180 , La référence h désigne la course de refoulement et la flèche qui se trouveur le cercle, le sens de rotation.
Si l'on emploie le dispositif comme hydro-moteur, on distri- bue opportunément comme il est indiqué sur le côté droit de la figure 8. La distribution est réglée de manière que le renverse- ment du tiroir se produise constamment au point neutre 2' et le second renversement entre 2' et 180 , en correspondance avec la position de la distribution à ce moment, et dans l'exemple choi- si, au point M. Le moteur reçoit ainsi sur le trajet h du liqui- de sous pression et produit du travail en conséquence. La flèche se trouvant sur le cercle indique le sens de rotation.
Enfin, conformément à l'invention, on peut réunir deux appa- reils en un seul groupe, qui collaborent, l'un faisant office de pompe et l'autre de moteur. Ainsi qu'il résulte de ce qui précè- de, un groupe de l'espèce forme un mécanismo hydraulique régla- ble que l'on peut distribuer aussi bien du côté pompe que du cô- té moteur.
REVENDICATIONS.
1./ Mécanisme hydraulique, pourvu d'un tiroir ou registre de distribution, curactérisé par le fait que le guidage (10') du tiroir de distribution (11) est soutenu élastiquement.