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" Perfectionnements aux pompes à liquide " .
La présente invention concerne des perfectionnements à des pompes à liquide comportant une couronne dentée intérieu- re rotative entre les dents consécutives de laquelle se trou- vent des ouvertures périphériques, un pignon rotatif ayant une dent de moins que la oouronne dentée et opérant à l'intérieur de oelle-oi pour former plusieurs chambres remplies de liquide et se dilatant;
chacune d'elles étant en communication aveo un orifice d'un coté de la couronne dentée, ainsi que plusieurs ohambres remplies de liquide et se contractant, chacune d'el- les étant en communication aveo una ouverture du coté opposé de la oouronne dentée, une ohanbre d'aspiration dans laquelle débouchent les ouvertures du coté à dilatation de la oouronne, une chambre de refoulement dans laquelle débouchent les ouver- tures du côté opposé et une ou plusieurs butées servant à assu- rer l'étanchéité entre la chambre de refoulement et la cham- bre d'aspiration; et à fermer chaque orifice au moment où il
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passe d'une chancre à l'autre.
L'un des buts de 1''invention consiste à empêcher l'empri- sonnement de liquide dans la pompe, ainsi que le bruit et le dommage qui en résultent. A cet effet l'invention consiste à disposer la butée de façon que, pendant \La fermeture de chaque orifice par la butée, le volume de la chambre remplie de liqui- de et communiquant avec cet orifice ne devienne jamais plus petit qu'au moment ou la fermeture commence à s'établir.
Un autre but de l'invention consiste à créer une pompe du type en question à volume variable ; à cet effet l'invention consiste aussi à monter la couronne dentée de façon qu'elle puisse coulisser longitudinalement par rapport au pignon pour faire varier l'amplitude du oontaot entre ces pièces,au moyen d'un organe conjugué non ratatif destiné à assurer l'étanchéité du pignon dans sa partie qui est mise hors de prise avec la couronne.
Les applications du dispositif de butée décrit ci-dessus ne sont pas limitées aux pompes à volume variable, ce disposi- tif pouvant aussi être appliqué à des pompes à volume constant dont la oouronne dentée n'est pas montée voulissante par rapport au pignon.
Pour que l'invention soit mieux comprise on se référera aux dessins annexés dans lesquels sont représentées à titBe d'exemple deux modes préférés de réalisation destinés à pomper un liquide et qui seront décrits dans leur application au pom- page d'huile.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à volume variable représentée dans la position dans laquelle le volume est sensiblement complet, mais la couronne dentée et le pignon étant hors de prise sur 1,6 mm environ.
La fig. 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la fig. 1.
Les fi. 3 et 4 sont des coupes par les lignes 3-3 et 4-4 de la fig. 1 respectivement.
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La fig. 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en perspective, partie en coupe, du pignon et de la oouronne dentée en partie hars de prise et dans la position dans laquelle le volume est réduit à peu prèsà la moitié.
La fig. 8 est un plan de la pompe à volume variable représentée dans les fig. 1 à 7.
La fig. 9 est une coupe longitudinale verticale d'un moteur ou d'une pompe à volume constant et
La fig. 10 est une coupe transversale par la ligne 10-10 de la fig. 9.
On oonsidérera d'abord la pompe à volume variable représentée dans les fig. 1 à 8. 1 est le oomps de pompe, qui comporte, dans sa partie supérieure, un orifice d'aspi- ration 2 et un orifioe de refoulement 3 par lesquels l'hui- le ou l'autre fluide refoulé sont respectivement introduits et refoulés. Les extrémités du corps de pompe sont fermées au moyen d'un fond antérieur 4 comportant un bossage 5 et d'un fond postérieur 6 comportant un bossage 7, ce dernier bossage étant celui dont le diamètre est le plus grand et étant monté excentrique par rapport au bossage 5.
A l'inté- rieur du corps de pompe peut tourner une couronne dentée in- térieure 8 oomportant des dents 9 et des intervalles 10,cette couronne dentée oonstituant, avec le corps de pompe 1 et un organe conjugué qui sera déorit plus loin, le canal d'aspira- tion 11 et un canal de refoulement 12 communiquant respecti- vement aveo l'orifice d'entrée 2 et avec l'orifice de sortie 3. L'intérieur de la couronne dentée communique avec les ca- naux d'aspiration et de refoulement au moyen d'orifices 13 prati qués de distance en distance sur le pourtour, entre les dents de la couronne.
Un pignon 14 comportant des dents 15 est monté à l'intérieur de la couronne 8, de façon à pouvoir venir en prise avec elle, et µil est fixé, au moyen d'une
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olavette 16, à l'arbre 17 qui est entraîné par un moteur appro- prié quelconque ou une source de force motrice quelconque, dans le sens indiqué par la flèche dans la fig. 2. Une garniture de presse-étoupe 18 et un chapeau de presse-étoupe 19 assurent l'étanchéité de l'arbre 17,20 et 21 étant respect! venant un palier à rouleaux et un palier de butée pour le pignon.
Le pignon a une dent de moins que la couronne dentée,qui est montée excentrique par rapport au pignon, sur une profon- deur égale à environ la moitié de celle d'une dent, de façon que les dents de la couronne soient complètement en prise dans la partie supérieure, comme le montre le mieux la fig. 2, et qu'elles viennent juste toucher les pointes des dents du pignon. dans la partie inférieure. Dans la variante particulière re- présentée le pignon et la oouronne dentée ont respectivement huit et neuf dents, mais le nombre exact importe peu, à oondi- tion que la couronne ait une dent de plus que le pignon. La disposition est telle que la couronne et le pignon soient pro- fondément en prise sur un arc considérable dans la partie supé- rieure.
Dans la partie inférieure du dispositif les pointes des dents de la couronne et du pignon sont en contact ou sépa- rées par un petit jeu d'ure façon continue sur une distance correspondant à environ deux dents et demie de la couronne,de façon qu'il y ait parfois trois et parfois deux dents simultané- ment en contact ou très rapprochées les unes des autres par leurs pointes.
Le bossage antérieur 5 se prolonge intérieurement vers le flanc du pignon 14 et il est concentrique à la oouronne 8 de façon à s'adapter exactement à l'intérieur de la partie supé- rieure des dents 9 de la couronne lorsque oelle-oi est déplacée vers la gauche (fig. 1) ou de façon à se rapprocher du fond 4.
Le bossage postérieur 7 se prolonge également intérieurement vers le flanc du pignon et il a le même diamètre extérieur que il est
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le pignon , auque?/aonoentrique .
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Un organe annulaire conjugue 22 est monté coulissant à l'intérieur du corps de pompe, les parties latérales inter- médiaires de cet organe étant entaillées, comme le montre le mieux la fig. 5, de façon à constituer,avec le corps de pom- pe et la couronne 8, le canal d'aspiration 11 qui communique avec l'orifice d'entrée 2, et le canal de refoulement 12, qui communique avec l'orifice de sortie 3, en laissant ainsi une butée supérieure 23 et une butée inférieure 24. L'extrémité postérieure de l'organe conjugué 22 (fig. 1 et 7) est perforée de façon à s'adapter exactement sur le bossage 7, sur lequel elle peut coulisser.
La distance entre la partie entaillée ou surface 25 de l'organe conjugué et le bord postérieur de cet organe en face du fond 6 est égale à la longueur du bossage 7 et le flanc droit (fig. 1) de la couronne dentée 8 vient bu- ter sur la surface 25 de l'organe conjugué. Lorsque la cou- ronne 8 et le pignon 14 sont complètement en prise, l'organe conjugué se trouve constamment à l'extrémité postérieure du corps de pompe et il est appliqué sur le fond 6.
L'extrémité antérieure de l'organa conjugué 22 oom- porte une perforation servant de logement à la couronne 8 en vue de sa rotation à l'intérieur des butées 23 et 24, contre la surface verticale 25 et la surface horizontale 25', et elle est fermée par une plaque annulaire conjuguée 26 mairitenue à l'intérieur de l'extrémité antérieure de l'organe conjugué par un anneau de retenue 27, la plaque conjuguée 26 s'appli- quant exactement sur le bossage 5, sur lequel elle peut coulis- ser, et elle constitue la paroi antérieure de la chambre de pompe contenant la oouronne et le pignon.
L'organe conjugué et la plaque conjuguée constituent une chambre antérieure d'é- quilibre 28 avec le fond 4 et lorsque l'organe conjugué est déplacé en avant, une chambre postérieure 29 se forme entre le fond 6 et l'extrémité postérieure de l'organe conjugué.Une languette ou olavette 22' est montée entre le corps de pompe et l'organe conjugué pour empêcher ce dernier de tourner dans
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le corps de pompe, cet organe ooulissant longitudinalement sur cette clavette.
On voit, par la construction qui vient d'être décrite que, la couronne dentée 8 s'appliquant exactement à l'inté- rieur de l'organe conjugué et de la plaque conjuguée, et le pignon 14 étant fixé à l'arbre rotatif 17, le mouvement de l'organe conjugué en avant vers le fond 4 fera ooulisser la oourome pour l'amener en partie hors de prise avec le pi- . gnon , suivant l'amplitude du mouvement coulissant de l'orga- ne conjugué, tandis que le mouvement de cet organe en arrière vers le fond 6 ramènera la couronne complètement en prise avec le pignon.
Les butées 23 et 24, dans lesquelles le pignon
8 tourne, assurent l'étanohéité entre le canal d'aspiration
11 et le canal de refoulement 12 dans la partie supérieure et la partie inférieure du corps de pompe respectivement,l'étan- entre le canal d'aspiration et le oanal de refoulement étant assurée en outre par le contact entre la couronne dentée et les surfaces de la butée supérieure et de la butée irféreu- re dans lesquelles cette couronne tourne, la butée 24 s'éten- dant sur un arc assez grand pour embrasser un peu plus d'un intervalle 10 entre les dents plus deux orifices 13 de la cou- ronne et la butée 23 s' étendant sur une surface à peu près égale à la moitié de oelle de la butée 24.
L'étanchéité est complétée entre le oanal d'aspiration et le canal de roulement par le contact entre les dents du pignon et la oouronne dentée, dents qui, ainsi qu'on l'a déjà dit, sont en prise sur un arc considéra-le dans la partie supérieure du corps de pompe,tandis que dans la partie inférieure du corps de pompe les dents sont simplement en contact par leurs pointes. L'étanohéité est encore assurée autour de la oguronne dentée par une surface
25' dans laquelle tourna la oouronne, la surfaoe 25 et la face intérieurs de la plaque 26.
Les surfaoes 25' de l'organe con- jugué constituent un palier entourant complètement la oouronne
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On verra en outre, par la construction qui vient d'être décrite, que, lorsque la oouronne 8 et le pignon 14 sont en partie hors de prise, les faoes postérieures des dents 15 du pignon sont limitées par des bossages 7. Les sommets ou crêtes des dents 15 du pignon qui sont hors de prise avec la couronne 8 sont limités, et leur étanchéité est assurée par la partie cylindrique postérieure de l'organe conjugué, qui s'adapte exactement sur le bossage 7.
Les espaces dentés du pignon 14 sont séparés les uns des autres dans le sens de la longueur de l'axe du pignon par la perforation postérieure de l'organe conjugué 22 lorsque la couronne est déplacée longitudinalement par rapport au pignon ou lorsqu'elle est hors de prise avec ce dernier.Les faces frontales des dents du pignon sont en partie recou- vertes par le bossage 5 et lorsqu'elles ne sont pas recouver- tes de cette façon, elles sont en communication par dessus le bossage 5 avec les poches correspondantes ou intervalles correspondants 10 ménagés entre les dents de la couronne dentée, et en conséquence avec la face intérieure de la pla- que 26.
De façon analogue les poches 10 de la oouronne dentée sont limitées à l'extrémité antérieure de la plaque conju- guée 26, sur les pointes des dents, par le bossage 5 et les
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poches ainsi formées sont enpommunioa.tion, à 1extrér.té pos- térieure, aveo la partie en prise des dents et les poches qui se trouvent entre les dents du pignon. Chacune de oes poches est en communication avec sa propre dent en prise, mais non avec une autre poche quelconque ou une autre dent quelcon- que.
En conséquence, alrs queloes poches sont alternativement soumises à la pression d'aspiration et à la pression de refou- lement,elles ne peuvent pas être soumises simultanément aux deux, et comme le liquide à refouler est incompressible,il se déplace librement autour de la pompe.
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Ainsi qu'on l'a déjà dit, les bossages 5 et 7 sont de force cylindrique et ce demiera un diamètre plus grand que celui du premier. Si le bossage 7 était superposé à la fig. 2, il cou- , vrirait la surface d'uncercle décrit autour des pointes des dents 15 du pignon. Si le bossage 5 était superposé à la fig.2, il couvrirait la surface d'un cercle décrit autour des pointes des dents 9 de la couronne dentée. Comme ces cercles de bossage sont excentriques, ils seraient tangents l'un à l'autre dans la partie inférieure du pignon, à l'endroit où les dents 15 du pi- gnon passent sur la orête des dents 9 de la couronne dentée,oe qui est le point de dégagement maximum.
La différence de surface entre ces cercles de bossage se- rait en forme de croissant commençant au point de tangenoe ou point de rencontre commun et se prolongeant tout autour,la plus grande épaisseur se trouvant au sonnet du pignon ou à l'err droit où la prise est complète.
Une partie de cette différence entre les surfaces des faoes des bossages joue un rôle important dans le réglage du volume débité par la pompe rotative.
L'une des moitiés de cette différence en tonne de croissant celle qui est exposée à la pression de refoulement de la porape, représente la surface intérieure de la plaque conjuguée 26 et l'une des parties des flancs des dents 9 de la couronne den- tée, celle qui est en prise avec les dents du pignon et sur la- quelle peut a@ir la pression intérieure de la pompe, pression qui tend à repousser la couronne dentée et l'organe conjugué vers la gauohe dans la fig. 1, c'est-à-dire à les amener hors de prise avec le pignon, qui est fixé de façon à ne pouvoir ef- fectuer aucun mouvement axial.
Si l'on considère cette description en partant d'un autre point de vue, les bossages 5 et 7 peuvent être considérés comme étant deux pistons différentiels fixes montés l'un en faoe de l'autre.Les faces inférieures de ces pistons sont tangentes à
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que postérieure de l'organe conjugue 22 peuvent être considé- rées comme étant des cylindres mobiles assemblés en un seul bloc et pouvant coulisser longitudinalement sur les bossages 7 et 5 respectivement pendant leur fonctionnement .
Le cylin- dre (la plaque 26) qui agit sur le piston le plus petit (le bossage 7) exposera à la pression intérieure du mécanisme . une surface plus grande que l'autre cylindre (l'extrémité postérieure de 1organe conjugué 22), la différence entre les surfaces ayant pour effet de déplacer le bloc de cylindre vers la gauche dans la fig. 1 lorsqu'une pression est produite à l'intérieur de la pompe . Les engrenages rotatifs montés à l'intérieur du bloc de cylindre entre les cylindres diffé- rentiels assurent l'étanchéité, aveo les butées 23 et 24, entre le côté de l'entrée et le côté du refoulement du mécanis- me et la surface différentielle effective utile des pistons est la surface en forme de croissant de la plaque cylindrique 26 exposée à la pression de refoulement de la pompe.
La pompe n'est constituée essentiellement que par le corps de pompe ou cylindre 1, les fonds 4 et 6 portant les bossages 5 et 7 respectivement,le pignon et la couronne den- tée, ainsi que l'arbre du pignon et l'ensemble conjugué. Corme ces pièces ne comportent en majeure partie que des surfaces cylindriques, il est évident qu'elles peuvent être terminées ou finies par une simple opération d'usinage.
L'organe conjugué peut être fabriqué sans opérations d'usinage compliquées et coûteuses et cet organe, ainsi que la plaque 26, ont en outre pour but, avec le bossage 5, d'assu- rer l'étanchéité des parties, ou d'entourer les parties du pignon et de la couronne dentée qui+peuvent être découvertes à un moment quelconque du fait que les engrenages ne sont pas entièrement en prise, par exemple lorsque la pompe débite moins que son débit complet. L'organe conjugué comporte évi- demment en majeure partie des surfaces cylindriques qui peuvent
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être usinées facilement et il ne comporte pas de doigts sail- lants ou organes analogues pour fermer ou remplir des parties découvertes quelconques du pignon ou de la couronne dentée.
Dans le type de construction dont il s'agit,les variations du débit de la pompe sont produites par une variation de l'am- plitude de prise entre les dents , et plus les dents sont en prise, plus la capacité de refoulement du dispositif sera grande à une vitesse constante . On voit que la pression qui règne dans les intervalles entre les dents de la couronne et du pignon du côté du refoulement de la pompe agit sur celle des parties de la surface intérieure de la plaque conjuguée 26 qui représente la différence entre les surfaces des bossa- ges, et qu'elle tend à mettre la oouronne dentée 8 hors de prise avec le pignon 14, ce qui tend à réduire le débit.
Cette tendance de l'organe conjugué à faire coulisser la oouronne dentée pour la mettre hors de prise avec le pignon est oontre- balancée et l'organe conjugué est déplaoé pour faire varier le débit de la pompe à une vitesse oonstante, au moyen du disposi- tif qui va être décrit.
Comme le montrent le mieux les fig. 5 et 6, une chambre de soupape 30 est ménagée à 1intérieur de la butée supérieure 23 de l'organe conjugué 22 et elle comporte des orifices 31,32 et 33, L'orifice 31 fait communiquer la chambre de soupape avec le canal de refoulement 12 par le canal 34. L'orifice 32 fait communiquer la chambre de soupape avec la chambre, d'équilibre 28 par le canal 35 et l'orifice 33 établit une communication entre la chambre de soupape et le canal d'aspiration 11.
A l'in- térieur de la chambre de soupape 30 peu t.ooulisser une soupape pilote indiquée en général par la référence 36 et comportant un piston d'équilibre postérieur 37, un piston d'équilibre antérieur 38 et une partie intermédiaire élargie ou piston 39. La tige de la soupape 36 peut être reliée à un mécanisme
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senté dans la fig. 1, où la soupape est reliée au bras de oonmande 40 articulé par la biellette 41 sur le corps de pompe et oomportant un guide 42 fixé au corps de pompe et sur lequel le bras 40 peut être verrouillé dans toute position désirée au moyen de l'éorou à oreilles et du boulon 43.
La partie élargie 39 de la soupape pilote remplit la chaire de soupape sensiblement d'une façon étanche à la pression et dans la position de réglage normal de la soupape, la partie élargie 39 se trouve directement en face de l'orfi- ce d'équilibre 32 et elle masque tout juste cet orifice,qui communique avec la chambre d'équilibre 28 par le canal 35.
Comne le montre le mieux la fig. 5, un orifice d'arrivée de pression 31, orifice qui est relié au côté refoulement de la pompe par le oanal 34, se trouve à gauohe du piston 39, tandis que l'orifice d'échappement 33, qui communique aveo le coté aspiration de la pompe, se trouve adroite du piston 39.
Dans cette position de réglage normande la soupape pilote, on voit que tout mouvement de l'organe conjuguévers la gauche ou vers le fond 4, mouvement causé par la pression intérieure qui règne dans la chambre de la pompe et qui agit sur la pla- que conjuguée 26 par suite de la différence entre les surfaces des faces des bossages, aura pour effet que l'orifice 32 sera légèrement démasqué sur la gauche du piston 39, de façon à permettre l'accès de la chambre d'équilibre 28 à la pression du côté refoulement de la pompe ou du oanal 12 par le canal 34, l'orifice 31, l'orifice partiellement ouvert 32 et le oanal 35.
Il convient de remarquer que la surface qui, sur l'organe conjugué 22 et la plaque conjuguée 26, est exposée à la cham- bre d'équillibre 28, est considérablement plus grande que la surfaoe exposée à la pression intérieure de la pompe ou aux intervalles entre les dents du oôté refoulement de la pompe, oette surface pouvant être représentée par une moitié de la différence entre les surfaces des bossages, de la façon expli- quée plus haut. Ilst aànsi évident que la pression nécessaire
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dans la chambre d'équilibre 28 pour contrebalancer la pression intérieure de la pompe n'a pas besoin d'être @ égale à la pres- sion intérieure effective de la pompe, à cause de la différence entre ces deux surfaces effectives .
De oette façon les diffé- rentes pressions appliquées sur les deux faces de la plaque conjuguée 26 peuvent être rendues telles qu'elles s'équilibrent et l'organe conjugué ainsi que la oouronne dentée peuvent être maintenus dans toute position de réglage désirée par rapport au pignon, car il y a toujours, dans la chambre d'équilibre,une pression disponible supérieure à celle qui est nécessaire.
On supposera que la pompe se trouve dans la position indi- guée dans la fig. 1, dans laquelle le débit est sensiblement complet, et que l'on désire réduire le débit de la pompe ou la quantité de fluide refoulé ; on déplace alors la soupape pilote 36 vers la gauche ou vers le fond 4 au moyen d'une poignée de manoeuvre 40, de façon que le piston 39 soit déplaoé vers la gauche et cesse de se trouver dans le prolongement de l'orifice 32, de façon à établir une communication entre la chambre d'équi- libre 28 et le canal d'aspiration 11 par le oanal 35, l'orifi- ce 32, la chambre de soupape 30 et l'orifice 33.
La pression d'équilibre régnant dans la chamore d'équilibre 28 baissera alors et 1organe conjugué 22 se déplacera en avant vers le fond 4 sous l'aotion de la pression intérieure qui règne dans la cham- bre da la pompe et qui agit sur l'une des faces de la plaque conjuguée 26, celle qui regarde la chambre de la pompe, et ce mouvement de l'organe conjugué en avant continuera jusqu'à ce que 1 orifice 32 soit masqué de nouveau par le piston 39,agrès quoi la communication entre la chambre d'équilibre 28 et le canal d'aspiration 11 sera coupée, l'organe conjugué s'arrêtant dans la nouvelle posi tion.
Ce mouvement de l'organe conjugué fait coulisser la couronne dentée 8 latéralement pour la mettre hors de prise avec le pignon 14, de façon à réduire la largeur des parties en prise des dents de la couronne et du pignon, et
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Si l'on désire augmenter la quantité de liquide refou- lée, on déplace maintenant la soupape pilote 36 en arrière vers le fond postérieur 6, au moyen de la poignée de manoeu- vre, 1'orifice 32 étant démasqué sur la face gauche du piston 39. De oette fagon le canal de refoulement 12 est mis èn communication avec la chambre d'équilibre 28 par le oanal 34, l'orifice 31, la chambre de soupape 30, l'orifice 32 et le oanal 35.
La pression régnant sur le coté refoulement de la pompe est ainsi admise dans la chambre d'équilibre 28 par les canaux et orifices qui viennent d'être indiqués et oette pression augmentera naturellement sur une face de la plaque conjuguée, 26, celle qui regarde la chambre d'équilibre (la surface de cette plaque étant plus grande que la surface qui est sous pression dans la chambre de la pompe), jusqu'à ce qu' elle contrebalance la pression qui règne dans la cham- bre de la pompe sur la face opposée de la plaque conjuguée 260 L'organeonjugué 22 et la couronne 8 sont ainsi déplacés vers l'arrière, vers le fend 6, jusqu'à ce que l'orifice 33 soit ramené dans le prolongement du piston 39 et masqué par ce piston ,
oe qui coupe toute nouvelle arrivée de pression ve- nant du coté refoulement de la pompe et arrivant à la chambre d''équilibre 28. Ce mouvement de l'organe conjugué et de la couronne dentée en arrière par rapport au pignon augmente les parties en prise de la couronne et du pignon et, par suite, la quantité de liquide qui est refoulée.
Il résulte de ce qui préoède que l'organe conjugué pour- suivra la soupape pilote après chaque mouvement de cell der- nière jusqu'à ce que le dispositif revienne à la position d'équilibre, o'est-à-dire jusqu'à ce que le piston 39 masque l'ouverture 32 et que les pressions totales agissant sur les deux faces de la plaque 26 soient sensiblement égales. De cette façon, l'organe conjugué et la couronne dentée peuvent être déplacés en charge sans aucun effort lorsque la porape
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1 fonctionne, et ilsnéxigent aucun verrouillage mécanique pour
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les maintenir en place, sauf la fixation de la soupape pilo- te.
Pour que la pression soit équilibrée dans la chambre 29 en arrière de l'organe conjugué 22, cette chambre est sim- plement reliée au canal d'aspiration 11 par une ouverture d'équilibre 44 qui permet à l'huile ou à l'autre liquide refoulé d'entrer librement dans la chambre 29 et d'en sortir librement lorsque la capacité de oette chambre augmente ou diminue par suite du mouvement de l'organe conjugué. La chambre de soupape 30 comporte un orifice de dégagement 45 en arrière du piston équilibreur antérieur 38, cet orifice étant. relié au canal d'aspiration 11 pour dégager ou admettre du liquide qui se trouve en arrière du piston 38 et aussi pour équilibrer complètement, la soupape 36 de façon qu'aucune poussée en bout ne soit exercée sur cette soupape.
Le refroidissement et le graissage des paliers 20 et 21 sont assurés par des canaux 46 et 47 ménagés respectivement dans les bossages 5 et 7, partant des paliers et aboutissant à l'extérieur du corps de pompe, ces canaux pouvant être re- liés en retour au oôté aspiration de la pompe au moyen de tuyaux 50, comme le montrente mieux les fig.2, 7 et 8.
Le dispositif représenté dégage de toute pression la garnitu- re étanche 18 de l'arbre et assure aussi une ohute de pres- sion détenninée à partir des chambres de pression de la pompe à travers les paliers, ce qui pennet à l'huile de retourner à. travers les paliers jusqu'au coté d'aspiration de la pompe.
L'huile sortant de la chambre de la pompe traverse les pa- liers 20 et 21, les canaux 46 et 47 et les tuyaux 50 pour revenir au cota aspiration de la pompe sans exercer toute la pression sur la garniture 18.
Dans le type de pompe décri t et représenté on conçoit que l'étanchéité du dispositif est assurée et que les fuites sont empêchées sans garniture étanche, en raison des jeux relativement faibles. L' étanchéité entre les dents de la cou-
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ronne dentée et du pignon est assurée de la façon usitée dans les pompes rotatives à engrenages par la pression des dents les unes sur les autres.
Pour toutes les combinaisons d'engrenages extérieurs et intérieurs différant d'une dent, on voit que si la profondeur des dents est double de l'exoen- trioité les dents assureront l'étanchéité sur la partie qui n'est pas en prise, o'est-à-dire dans la partie inférieure, en se touchant par leur pointe. L'étanohéitée la oouronne dentée est assurée sur le pourtour extérieur de cette couron- ne par les butées conjuguées 23 et 24 et les portées 25' et l'étanchéité relative deÇla oouronne et du pignon est assu- rée à leurs extrémités par le contact avec les bossages 5 et 7, l'organe conjugué 22 et la plaque conjuguée 26.
On oonsidérera maintenant le moteur ou la pompe à vo- lume constant représente dans les fig. 9)et 10, où les pfuèoes correspondant aux éléments des fig. 1 à 8 sont désignées par des numéros de référence correspondants accompagnés de l'indice " prime ". l' est le corps de pcmpe, qui comporte dans sa partie supérieure un orifice d'entrée 2' et un orifice de sortie 3' servant respectivement à l'introduction et au refoulement du liquide refoulé. Les extrémités du corps de pompe sont fermées par les fonds 4' et 6'.
La couronne dentée intérieure 8' et le pignon 14' sont montés à l'inté- rieur du corps de pompe et agencés de façon à pouvoir tourner dans ce dernier à l'aide de l'arbre 17', mais comme il n'est pas nécessaire que le volurne soit variable, les engrenages ne sont pas disposés de façon à ooulisser axialement pour ve- nir complètement en prise eu hors de prise, et ils sont au contraire maintenus constamment en prise complète. Les mécanis- mes conjugués et combinés servant à faire coulisser axiale- ment l'un des engrenages par rapport à l'autre sont par con- séquent supprimés et la construction est simplifiée d'autant.
Les plaques d'extrémité 26' sont fixées à l'intérieur
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d'ailes ou de prolongements 8a de la couronne dentée au moyen d'anneaux à échappement 27' servant de fermeture pour les in- tervalles 10' entre les dents par leur contact avec les faces latérales du pignon 14'. Les ailes prolongées 8a peuvent servir de palier à coussinet tournant dans le corps de pompe l', ou bien elles peuvent servir, comme le montre la fig. 8, de roulements. extérieurs pour des paliers à rouleaux 20a, ce qui est un type préféré de construction lorsqu'il s'agit de traiter des fluides propres. Les bossages 5' et 7' servent à supporter les roulements intérieurs des palièrs à rouleaux 20a, aussi bien que ceux des paliers à rouleaux 20' du pignon.
Le canal d'aspiration 11' est séparé du canal de refoulement 12' au moyen d'une butée 23' au soumet et d'une butée 24' à la base, oes butées faisant corps avec le corps de pompe de la façon représentée.
Lorsqu'il s'agit d'une pompe, l'action est précisément la même que pour la pompe à volume variable, sauf que, les engrenages étant toujours complètement en prise, le débit est constant pour toute vitesse donnée.
Lorsqu'il s'agit d'un moteur, combiné avec la pompe à volume variable pour servir de transmission hydraulique à vitesse variable, l'orifice d'admission 2' reçoit du liquide sous pression venant de la pompe à volume variable, le re fou- lement 3' ayant lieu sous une basse pression et renvoyant le liquide au cota aspiration de la pompe à volume variable.
Comme la surface des dents du pignon et de la couronne dentée faisant faoe à la butée de base 24' , à l'endroit où les en- grenages sont complètement hors de prise et exposés à la différence de pression entre l'entrée et la sortie, est plus grande que la surface qui regarde la butée supérieure 23', à l'endroit où les engrenages sont complètement en prise, la différence étant égale à la surface d'une dent complète,il se produit un couple continu qui provoque la rotation des engre-
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naison pour servir de transmission hydraulique, le rapport en- tre la vitesse de rotation du moteur et celle de la pompe à vo- lume variable est sensiblement inversement proportionnel au rap- port au déplaoement de volume du moteur à volume constant par tour et- celui de la pompe à volume variable,
quelle que soit la position de prise axiale de oette dernière.
Comme dans la pompe à volume variale, des canaux 46' et 47' sont ménagés dans la pompe ou le moteur à volume constant et oes canaux retournent au côté aspiration de la pompe , de façon que l'huile puisse circuler à travers les papiers à rou- leaux 20' du pignon sans exercer toute la pression sur la gar- niture 18' de l'arbre. Comme dans la pompe à volume variable, la butée inférieure 24' embrasse également un peu plus qu'un intervalle 10' entre les dents augmente de deux ouvertures 13' des engrenages, tandis que la butée supérieure 23' a à peu près la moitié de la grosseur de la butée inférieure . La butée supérieure est faite plus petite dans un but qui sera décrit plus loin. Comme l'indiquent les flèohes, le sens de rotation, dans la fig. 10, est opposé à celui de la fig. 2.
Dans la plupart des types antérieurs de pompes rotatives, en particulier de pompes à engrenages, on a rencontré des dif- ficultés dues à l'emprisonnement de liquide entre les dents à l'endroit où la prise est la plus profonde ou oomplète , à cause de l'impossibilité d'en évacuer complètement le liqui- de. Lorsque ce liquide n'est pas éliminé,à l'endroit.où le vo- lume entre les dents devient minimum, des pressions extrêmement grandes se produisent entre les engrenages et il est alors im- possible d'empêcher une détérioration des paliers et des engre- nages.
Dans les pompes rotatives constituées par un pignon et une oouronne dentée intérieure différant d'une ou plusieurs dents, mais dont L'orifice d'entrée et l'orifioe de sortie se trouvent en regard des faces latérales des engrenages, on a cons- taté qu'il est difficile d'éliminer complètement ce liquide em-
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prisonné, d'autant plus que le liquide est obligé de se dépla- cer latéralement et très rapidement sur toute la largeur de la face des dents pour s'échapper.
Lorsque les ouvertures radiales 13 et 13' découvrent pra- tiquement toute la largeur des dents, le trajet de dégagement de l'huile est court et il est possible d'éviter complètement tout emprisonnement de l'huile en disposant convenablement l'em- placement des bords d'entrée 48 et 48' des butées pupérieures 23 et 23' respectivement. A cet effet on a trouvé qu'il est utile de disposer ces orda. d'entrée 48 et 48' au mains en fa- ce du point de prise le plus bas des dents, à l'endroit où le volume entre le pignon et la couronne dentée est devenu minimum.
Pour de très grandes vitesses et un liquide visqueux t el que de l'huile, il oonvient de reporter les bords 48 et 48' des butées même un peu plus en avant dans le sens de la rotation, d'une distance ne dépassant pas la moitié de la largeur de l'orifice.
L'amplitude de ce déplacement en avant est déterminée par la vi- tesse de rotation et la viscosité du liquide refoulé. On verra, par les fig. 2 et 10, que la disposition des butées d'étanohéi- té 23 et 23' est telle que les orifices 13 et 13' entre les dents des engrenages sont en communication avec les canaux de refoulement 12 et 12' respectivement à partir du point où la prise est nulle au fond jusqu'au point, inclusivement,où la pti- se est maxima au soumet.
Les orifices sont fermées progressive- ment par la butée supérieure d'étanchéité lorsque la couronne dentée tourne autour du corps de pompe et on remarquera que l'orifice de l'intervalle entre les dents en prise complète avec une dent du pignon n'est fermé que partiellement par la butée 23 ou 23'. L'orifice n'est fermé complètement par la butée supérieure qu'après que son intervalle correspondant entre les dents s'est trouvé en prise maxima ou la plus profonde, ce qui fait, ainsi qu'on l'a déjà dit, que le liquide est
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sonnement est évité.
Au moment où l'orifice a tourné autour de la position de fermeture complète par la butée 23 ou 23', son intervalle correspondant entre les dents a été débarrassé du liquide et il s'est écarte légèrement de la position de prise complète, de sorte qu'aucun liquide n'est emprisonné et qu'on évite ainsi les fortes pressions résultant d'un tel emprisonnement, lorsque, les orifices sont complètement fermés par la butée supérieure.
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"Improvements to liquid pumps".
The present invention relates to improvements to liquid pumps comprising a rotating inner ring gear between consecutive teeth of which are peripheral openings, a rotating pinion having one tooth less than the ring gear and operating in the same manner. inside oelle-oi to form several chambers filled with liquid and expanding;
each of them being in communication with an orifice on one side of the toothed crown, as well as several chambers filled with liquid and contracting, each of them being in communication with an opening on the opposite side of the toothed crown, a suction shaft into which open the openings on the expansion side of the crown, a discharge chamber into which open the openings on the opposite side and one or more stops serving to ensure the seal between the discharge chamber and the suction chamber; and to close each orifice as it
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passes from one chancre to another.
One of the objects of the invention is to prevent the entrapment of liquid in the pump, as well as the noise and damage resulting therefrom. To this end, the invention consists in arranging the stop so that, during the closing of each orifice by the stopper, the volume of the chamber filled with liquid and communicating with this orifice never becomes smaller than at the time. or closure begins to take hold.
Another object of the invention consists in creating a pump of the type in question with variable volume; for this purpose the invention also consists in mounting the ring gear so that it can slide longitudinally with respect to the pinion to vary the amplitude of the oontaot between these parts, by means of a non-ratative conjugate member intended to ensure the sealing of the pinion in its part which is out of engagement with the crown.
The applications of the abutment device described above are not limited to variable volume pumps, this device also being able to be applied to constant volume pumps, the toothed crown of which is not properly mounted relative to the pinion.
In order for the invention to be better understood, reference will be made to the appended drawings in which are shown by way of example two preferred embodiments intended for pumping a liquid and which will be described in their application to the pumping of oil.
Fig. 1 is a longitudinal section of a variable volume pump shown in the position in which the volume is substantially complete, but the ring gear and the pinion being out of engagement by approximately 1.6 mm.
Fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1.
The fi. 3 and 4 are sections through lines 3-3 and 4-4 of fig. 1 respectively.
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Fig. 6 is a section taken along line 6-6 of FIG. 5.
Fig. 7 is a perspective view, partly in section, of the pinion and the toothed crown partly in engagement and in the position in which the volume is reduced to approximately half.
Fig. 8 is a plan of the variable volume pump shown in FIGS. 1 to 7.
Fig. 9 is a vertical longitudinal section of a constant volume motor or pump and
Fig. 10 is a cross section taken on line 10-10 of FIG. 9.
We will first consider the variable volume pump shown in FIGS. 1 to 8. 1 is the pump oomps, which comprises, in its upper part, a suction port 2 and a discharge port 3 through which the oil or other pumped fluid are respectively introduced and repressed. The ends of the pump body are closed by means of a front bottom 4 comprising a boss 5 and a rear bottom 6 comprising a boss 7, the latter boss being the one with the largest diameter and being mounted eccentric with respect to at boss 5.
Inside the pump body can turn an internal ring gear 8 having teeth 9 and intervals 10, this ring gear oonstituting, with the pump body 1 and a conjugate member which will be deorit later, the suction channel 11 and a delivery channel 12 communicating respectively with the inlet port 2 and with the outlet port 3. The inside of the toothed ring communicates with the suction channels and delivery by means of orifices 13 practiced from distance to distance around the periphery, between the teeth of the crown.
A pinion 14 comprising teeth 15 is mounted inside the ring gear 8, so as to be able to engage with it, and μil is fixed by means of a
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slide 16, to the shaft 17 which is driven by any suitable motor or any source of motive power, in the direction indicated by the arrow in FIG. 2. A stuffing box packing 18 and a stuffing box cover 19 ensure the tightness of the shaft 17, 20 and 21 being observed! coming from a roller bearing and a thrust bearing for the pinion.
The pinion has one tooth less than the ring gear, which is mounted eccentric to the pinion, to a depth of about half that of a tooth, so that the teeth of the ring gear are fully engaged. in the upper part, as best shown in fig. 2, and they just touch the tips of the sprocket teeth. in the lower part. In the particular variant shown, the pinion and the toothed crown have eight and nine teeth respectively, but the exact number is irrelevant, provided that the crown has one tooth more than the pinion. The arrangement is such that the crown wheel and pinion are deeply engaged over a considerable arc in the upper part.
In the lower part of the device, the tips of the teeth of the crown wheel and the pinion are in contact or separated by a small clearance of urea continuously over a distance corresponding to approximately two and a half teeth of the crown, so that there are sometimes three and sometimes two teeth simultaneously in contact or very close to each other by their points.
The anterior boss 5 extends inwardly towards the flank of the pinion 14 and is concentric with the crown 8 so as to fit exactly inside the upper part of the teeth 9 of the crown when the crown is moved. to the left (fig. 1) or so as to get closer to the bottom 4.
The rear boss 7 also extends internally towards the side of the pinion and it has the same outside diameter as it is.
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the pinion, auque? / aonoentric.
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A mating annular member 22 is slidably mounted inside the pump body, the intermediate lateral parts of this member being notched, as best shown in FIG. 5, so as to constitute, with the pump body and the crown 8, the suction channel 11 which communicates with the inlet orifice 2, and the discharge channel 12, which communicates with the orifice of outlet 3, thus leaving an upper stop 23 and a lower stop 24. The rear end of the conjugate member 22 (fig. 1 and 7) is perforated so as to fit exactly on the boss 7, on which it can slide.
The distance between the notched part or surface 25 of the conjugate organ and the posterior edge of this organ opposite the bottom 6 is equal to the length of the boss 7 and the right side (fig. 1) of the toothed ring 8 comes bu - ter on the surface 25 of the conjugated organ. When the crown 8 and the pinion 14 are fully engaged, the conjugate member is constantly located at the rear end of the pump body and it is applied to the base 6.
The anterior end of the conjugated organa 22 has a perforation serving as a housing for the crown 8 with a view to its rotation inside the stops 23 and 24, against the vertical surface 25 and the horizontal surface 25 ', and it is closed by a conjugate annular plate 26 held inside the anterior end of the conjugate organ by a retaining ring 27, the conjugate plate 26 resting exactly on the boss 5, on which it can slide, and it constitutes the front wall of the pump chamber containing the crown and pinion.
The conjugate organ and the conjugate plate constitute an anterior equilibrium chamber 28 with the bottom 4 and when the conjugate organ is moved forward, a posterior chamber 29 forms between the bottom 6 and the posterior end of the 'conjugate member. A tongue or tab 22' is fitted between the pump body and the conjugate member to prevent the latter from rotating in
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the pump body, this organ sliding longitudinally on this key.
It can be seen, from the construction which has just been described, that, the toothed ring 8 applying exactly to the interior of the conjugate member and of the conjugate plate, and the pinion 14 being fixed to the rotary shaft 17, the movement of the conjugate organ forward towards the bottom 4 will make the oourome ooulisser to bring it partly out of engagement with the pi-. gnon, depending on the amplitude of the sliding movement of the conjugate organ, while the movement of this organ backwards towards the bottom 6 will bring the ring gear completely into engagement with the pinion.
The stops 23 and 24, in which the pinion
8 rotates, ensure the etanoheity between the suction channel
11 and the discharge channel 12 in the upper part and the lower part of the pump body respectively, the sealing between the suction channel and the discharge channel being further ensured by the contact between the ring gear and the surfaces of the upper stop and the lower stop in which this crown rotates, the stop 24 extending over an arc large enough to embrace a little more than a gap 10 between the teeth plus two orifices 13 of the neck. - Ronne and the stop 23 extending over an area approximately equal to half of oelle of the stop 24.
The seal is completed between the suction channel and the rolling channel by the contact between the teeth of the pinion and the toothed crown, teeth which, as has already been said, engage over a considerable arc. the in the upper part of the pump body, while in the lower part of the pump body the teeth are simply in contact by their tips. The etanoheity is still ensured around the toothed oguronne by a surface
25 'in which turned the crown, the surface 25 and the inner face of the plate 26.
The surfaces 25 'of the conjugate organ constitute a bearing completely surrounding the crown.
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It will also be seen, by the construction which has just been described, that, when the crown 8 and the pinion 14 are partly out of engagement, the posterior faoes of the teeth 15 of the pinion are limited by bosses 7. The tops or The peaks of the teeth 15 of the pinion which are out of engagement with the crown 8 are limited, and their sealing is ensured by the posterior cylindrical part of the conjugate member, which fits exactly on the boss 7.
The toothed spaces of the pinion 14 are separated from each other in the direction of the length of the pinion axis by the posterior perforation of the conjugate member 22 when the ring gear is moved longitudinally relative to the pinion or when it is out. The front faces of the teeth of the pinion are partly covered by the boss 5 and when they are not covered in this way, they are in communication over the boss 5 with the corresponding pockets or corresponding intervals 10 formed between the teeth of the ring gear, and consequently with the inner face of the plate 26.
Similarly, the pockets 10 of the toothed crown are limited to the anterior end of the conjugate plate 26, on the tips of the teeth, by the boss 5 and the
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pockets thus formed are inpommunioa.tion, at the posterior extremity, with the engaged part of the teeth and the pockets which are between the teeth of the pinion. Each of these pockets is in communication with its own engaged tooth, but not with any other pocket or any other tooth.
As a consequence, alrs that these bags are alternately subjected to the suction pressure and the discharge pressure, they cannot be subjected simultaneously to both, and since the liquid to be delivered is incompressible, it moves freely around the outlet. pump.
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As has already been said, the bosses 5 and 7 are of cylindrical force and this half a diameter greater than that of the first. If the boss 7 was superimposed on FIG. 2, it would cover the surface of a circle described around the tips of the teeth 15 of the pinion. If the boss 5 were superimposed on fig.2, it would cover the surface of a circle described around the tips of the teeth 9 of the ring gear. As these boss circles are eccentric, they would be tangent to each other in the lower part of the pinion, where the teeth 15 of the pinion pass over the edge of the teeth 9 of the ring gear, oe which is the point of maximum release.
The difference in area between these boss circles would be crescent-shaped beginning at the point of tangenoe or common meeting point and extending all around, the greatest thickness being at the sonnet of the gable or at the right error where the taken is complete.
Part of this difference between the surfaces of the faces of the bosses plays an important role in the adjustment of the volume delivered by the rotary pump.
One of the halves of this difference in ton of crescent that which is exposed to the discharge pressure of the porape, represents the inner surface of the mating plate 26 and one of the parts of the flanks of the teeth 9 of the crown of teeth. tee, that which is in engagement with the teeth of the pinion and on which the internal pressure of the pump can be applied, pressure which tends to push the ring gear and the combined member towards the left in fig. 1, that is to say to bring them out of engagement with the pinion, which is fixed in such a way that no axial movement can be effected.
If we consider this description from another point of view, the bosses 5 and 7 can be regarded as being two fixed differential pistons mounted one faoe to the other. The undersides of these pistons are tangent at
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that the rear of the conjugate member 22 can be regarded as being movable cylinders assembled in a single block and being able to slide longitudinally on the bosses 7 and 5 respectively during their operation.
The cylinder (plate 26) which acts on the smaller piston (boss 7) will be exposed to the internal pressure of the mechanism. one area larger than the other cylinder (the posterior end of the conjugate member 22), the difference between the areas having the effect of moving the cylinder block to the left in FIG. 1 when pressure is produced inside the pump. The rotary gears mounted inside the cylinder block between the differential cylinders provide a seal, with stops 23 and 24, between the inlet side and the discharge side of the mechanism and the differential surface. effective effective of the pistons is the crescent-shaped area of the cylindrical plate 26 exposed to the discharge pressure of the pump.
The pump consists essentially only of the pump body or cylinder 1, the ends 4 and 6 carrying the bosses 5 and 7 respectively, the pinion and the toothed ring, as well as the pinion shaft and the assembly. conjugate. As these parts mainly have only cylindrical surfaces, it is obvious that they can be finished or finished by a simple machining operation.
The conjugate member can be manufactured without complicated and costly machining operations and this member, as well as the plate 26, have the further purpose, together with the boss 5, to ensure the sealing of the parts, or to seal the parts. circle those parts of the pinion and ring gear which + may be exposed at any time because the gears are not fully engaged, for example when the pump is delivering less than its full flow. Most of the conjugate organ has cylindrical surfaces which may
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be machined easily and it does not have protruding fingers or the like for closing or filling any exposed parts of the pinion or ring gear.
In the type of construction in question, variations in the pump flow rate are produced by a variation in the amount of engagement between the teeth, and the more the teeth are engaged, the greater the delivery capacity of the device. will be great at a constant speed. It can be seen that the pressure which prevails in the intervals between the teeth of the crown and the pinion on the discharge side of the pump acts on that of the parts of the inner surface of the conjugate plate 26 which represent the difference between the surfaces of the bossa- ges, and that it tends to put the toothed oouronne 8 out of engagement with the pinion 14, which tends to reduce the flow.
This tendency of the conjugate member to slide the toothed crown to put it out of engagement with the pinion is counterbalanced and the conjugate member is displaced to vary the pump output at a constant speed, by means of the device. - tif which will be described.
As best shown in Figs. 5 and 6, a valve chamber 30 is formed inside the upper stop 23 of the conjugate member 22 and it has orifices 31, 32 and 33, The orifice 31 communicates the valve chamber with the discharge channel. 12 through channel 34. Port 32 communicates valve chamber with equilibrium chamber 28 through channel 35 and port 33 establishes communication between valve chamber and suction channel 11.
Inside the valve chamber 30 can slide a pilot valve generally indicated by the reference 36 and comprising a posterior balance piston 37, an anterior balance piston 38 and an enlarged intermediate part or piston. 39. The valve stem 36 can be connected to a mechanism
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felt in fig. 1, where the valve is connected to the control arm 40 articulated by the link 41 on the pump body and having a guide 42 fixed to the pump body and on which the arm 40 can be locked in any desired position by means of the ears and bolt 43.
The enlarged portion 39 of the pilot valve fills the valve seat in substantially a pressure-tight manner and in the normal valve setting position the enlarged portion 39 is directly in front of the valve port. balance 32 and it barely masks this orifice, which communicates with the balance chamber 28 through channel 35.
As best shown in fig. 5, a pressure inlet port 31, which port is connected to the discharge side of the pump by the channel 34, is to the left of the piston 39, while the exhaust port 33, which communicates with the suction side of the pump, is on the right side of the piston 39.
In this Norman adjustment position of the pilot valve, it can be seen that any movement of the conjugate organ to the left or to the bottom 4, movement caused by the internal pressure which prevails in the pump chamber and which acts on the plate. conjugate 26 as a result of the difference between the surfaces of the faces of the bosses, will have the effect that the orifice 32 will be slightly unmasked on the left of the piston 39, so as to allow access to the equilibrium chamber 28 to the pressure on the discharge side of the pump or the oanal 12 through the channel 34, the orifice 31, the partially open orifice 32 and the oanal 35.
It should be noted that the area which on the conjugate organ 22 and the conjugate plate 26 is exposed to the equilibrium chamber 28 is considerably greater than the area exposed to the internal pressure of the pump or to the elements. intervals between the teeth of the discharge side of the pump, this surface being able to be represented by half of the difference between the surfaces of the bosses, as explained above. It is therefore obvious that the necessary pressure
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in the equilibrium chamber 28 to counterbalance the internal pressure of the pump need not be equal to the effective internal pressure of the pump, because of the difference between these two effective areas.
In this way the different pressures applied to the two faces of the conjugate plate 26 can be made such that they balance each other and the conjugate member as well as the toothed crown can be maintained in any desired position of adjustment relative to the ring. pinion, because there is always a higher pressure available in the equilibrium chamber than is necessary.
It will be assumed that the pump is in the position shown in fig. 1, in which the flow rate is substantially complete, and that it is desired to reduce the flow rate of the pump or the quantity of fluid delivered; the pilot valve 36 is then moved to the left or to the bottom 4 by means of an operating handle 40, so that the piston 39 is moved to the left and ceases to be located in the extension of the orifice 32, so as to establish communication between the equilibrium chamber 28 and the suction channel 11 through the channel 35, the port 32, the valve chamber 30 and the port 33.
The equilibrium pressure prevailing in the equilibrium chamber 28 will then drop and the conjugate organ 22 will move forward towards the bottom 4 under the aotion of the internal pressure which prevails in the chamber of the pump and which acts on the pump. 'one of the faces of the conjugate plate 26, that which looks at the chamber of the pump, and this movement of the conjugate member forward will continue until the orifice 32 is masked again by the piston 39, in which case the communication between the equilibrium chamber 28 and the suction channel 11 will be cut off, the conjugate organ stopping in the new position.
This movement of the conjugate member slides the toothed ring 8 laterally to disengage it with the pinion 14, so as to reduce the width of the engaged parts of the teeth of the ring gear and of the pinion, and
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If it is desired to increase the quantity of liquid delivered, the pilot valve 36 is now moved back towards the rear cover 6, by means of the operating handle, the orifice 32 being unmasked on the left face of the valve. piston 39. This way the delivery channel 12 is communicated with the equilibrium chamber 28 through the channel 34, the orifice 31, the valve chamber 30, the orifice 32 and the channel 35.
The pressure on the discharge side of the pump is thus admitted into the equilibrium chamber 28 through the channels and orifices which have just been indicated and this pressure will naturally increase on one face of the conjugate plate, 26, the one facing the equilibrium chamber (the surface of this plate being greater than the surface which is under pressure in the chamber of the pump), until it counterbalances the pressure which prevails in the chamber of the pump on the opposite face of the conjugate plate 260 The conjugate organ 22 and the crown 8 are thus moved rearward, towards the slit 6, until the orifice 33 is brought back into the extension of the piston 39 and masked by this piston ,
oe which cuts off any new pressure coming from the discharge side of the pump and arriving at the equilibrium chamber 28. This movement of the conjugate member and the ring gear backwards with respect to the pinion increases the parts in grip of the crown and pinion and, consequently, the quantity of liquid which is discharged.
It follows from what precedes that the conjugated organ will continue the pilot valve after each movement of the latter until the device returns to the equilibrium position, that is to say until that the piston 39 masks the opening 32 and that the total pressures acting on the two faces of the plate 26 are substantially equal. In this way, the conjugate organ and the ring gear can be moved under load without any effort when the porape
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1 works, and they require no mechanical interlock to
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keep them in place, except for fixing the pilot valve.
So that the pressure is balanced in the chamber 29 behind the conjugate organ 22, this chamber is simply connected to the suction channel 11 by a balancing opening 44 which allows the oil or the other pumped liquid to freely enter and exit chamber 29 as the capacity of this chamber increases or decreases as a result of movement of the conjugate organ. The valve chamber 30 has a clearance orifice 45 behind the front balancing piston 38, this orifice being. connected to the suction channel 11 to release or admit the liquid which is located behind the piston 38 and also to completely balance the valve 36 so that no end thrust is exerted on this valve.
The cooling and lubrication of the bearings 20 and 21 are ensured by channels 46 and 47 formed respectively in the bosses 5 and 7, starting from the bearings and terminating outside the pump body, these channels being able to be connected in return. on the suction side of the pump by means of pipes 50, as best shown in figs. 2, 7 and 8.
The device shown relieves the shaft seal 18 from any pressure and also provides a determined pressure drop from the pressure chambers of the pump through the bearings, which allows the oil to return. at. through the bearings to the suction side of the pump.
The oil leaving the pump chamber passes through the bearings 20 and 21, the channels 46 and 47 and the pipes 50 to return to the suction side of the pump without exerting all the pressure on the seal 18.
In the type of pump described and shown, it is understood that the tightness of the device is ensured and that leaks are prevented without a tight seal, due to the relatively small clearances. The seal between the teeth of the neck
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Toothed and pinion gear is ensured in the manner customary in rotary gear pumps by the pressure of the teeth against each other.
For all the combinations of external and internal gears differing from one tooth, it is seen that if the depth of the teeth is double the outwardly the teeth will seal on the part which is not in engagement, o 'that is to say in the lower part, touching each other by their tip. The tightness of the toothed crown is ensured on the outer periphery of this crown by the combined stops 23 and 24 and the bearing surfaces 25 'and the relative tightness of the crown and the pinion is ensured at their ends by contact with the bosses 5 and 7, the conjugate member 22 and the conjugate plate 26.
We will now consider the motor or the constant-volume pump represented in figs. 9) and 10, where the pfuèoes corresponding to the elements of fig. 1 to 8 are designated by corresponding reference numbers accompanied by the index "prime". is the pcmpe body, which comprises in its upper part an inlet orifice 2 'and an outlet orifice 3' serving respectively for the introduction and the discharge of the discharged liquid. The ends of the pump body are closed by the ends 4 'and 6'.
The inner ring gear 8 'and the pinion 14' are mounted inside the pump body and arranged so as to be able to rotate in the latter by means of the shaft 17 ', but as it is not. It is not necessary for the volurne to be variable, the gears are not arranged so as to slide axially to come fully into engagement or out of engagement, and on the contrary they are constantly kept in full engagement. The conjugate and combined mechanisms for axially sliding one of the gears with respect to the other are therefore eliminated and the construction is simplified accordingly.
26 'end plates are fixed inside
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wings or extensions 8a of the ring gear by means of escape rings 27 'serving as a closure for the intervals 10' between the teeth by their contact with the side faces of the pinion 14 '. The extended wings 8a can serve as a rotating pad bearing in the pump body 1 ', or they can serve, as shown in FIG. 8, bearings. exterior for roller bearings 20a, which is a preferred type of construction when it comes to handling clean fluids. The bosses 5 'and 7' serve to support the inner bearings of the roller bearings 20a, as well as those of the roller bearings 20 'of the pinion.
The suction channel 11 'is separated from the delivery channel 12' by means of a stop 23 'on the subject and a stop 24' at the base, these stops being integral with the pump body as shown.
When it comes to a pump, the action is precisely the same as for the variable volume pump, except that with the gears always fully engaged, the flow rate is constant for any given speed.
In the case of an engine, combined with the variable volume pump to serve as a variable speed hydraulic transmission, the inlet port 2 'receives pressurized liquid from the variable volume pump, the re blow-off 3 'taking place under low pressure and returning the liquid to the suction side of the variable volume pump.
As the surface of the teeth of the pinion and ring gear forming faoe at the base stop 24 ', where the gears are completely out of engagement and exposed to the pressure difference between the inlet and the outlet , is larger than the area facing the upper stop 23 ', at the point where the gears are fully engaged, the difference being equal to the area of a complete tooth, a continuous torque is produced which causes the rotation engre-
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In order to serve as a hydraulic transmission, the ratio between the speed of rotation of the motor and that of the variable-volume pump is substantially inversely proportional to the ratio of the volume displacement of the motor at constant volume per revolution and that the variable volume pump,
whatever the axial engagement position of the last one.
As in the variable volume pump, channels 46 'and 47' are formed in the constant volume pump or motor and these channels return to the suction side of the pump, so that the oil can flow through the papers. sprocket rollers 20 'without exerting all the pressure on the shaft packing 18'. As in the variable volume pump, the lower stop 24 'also embraces a little more than a gap 10' between the teeth increases by two openings 13 'of the gears, while the upper stop 23' has about half of. the size of the lower stop. The upper stopper is made smaller for a purpose which will be described later. As the arrows indicate, the direction of rotation, in fig. 10, is opposite to that of FIG. 2.
In most of the earlier types of rotary pumps, especially gear pumps, difficulties have been encountered due to the entrapment of fluid between the teeth where the grip is deeper or fuller, because the impossibility of completely evacuating the liquid. When this liquid is not removed, at the point where the volume between the teeth becomes minimum, extremely high pressures occur between the gears and it is then impossible to prevent damage to the bearings and the bearings. gears.
In rotary pumps constituted by a pinion and an internal toothed crown differing from one or more teeth, but whose inlet orifice and outlet orifice are located opposite the lateral faces of the gears, it has been observed that it is difficult to completely remove this em-
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trapped, especially since the liquid is forced to move laterally and very quickly over the entire width of the face of the teeth to escape.
When the radial openings 13 and 13 'uncover almost the full width of the teeth, the oil release path is short and any trapping of the oil can be completely avoided by properly arranging the location. entry edges 48 and 48 'of pupieures stops 23 and 23' respectively. For this purpose we have found that it is useful to have these orda. input 48 and 48 'to the hands in front of the lowest engagement point of the teeth, at the point where the volume between the pinion and the ring gear has become minimum.
For very high speeds and a viscous liquid such as oil, it is necessary to transfer the edges 48 and 48 'of the stops even a little further forward in the direction of rotation, by a distance not exceeding the half the width of the hole.
The magnitude of this forward displacement is determined by the speed of rotation and the viscosity of the pumped liquid. We will see, by fig. 2 and 10, that the arrangement of the ethanol stops 23 and 23 'is such that the orifices 13 and 13' between the teeth of the gears are in communication with the delivery channels 12 and 12 'respectively from the point where the grip is zero at the bottom up to the point, inclusive, where the grip is maximum at the submissive.
The orifices are gradually closed by the upper sealing stop as the ring gear turns around the pump body and it will be noted that the orifice in the gap between the teeth fully engaged with a tooth of the pinion is not closed. only partially by the stop 23 or 23 '. The orifice is closed completely by the upper stop only after its corresponding interval between the teeth has been found in maximum or deepest engagement, which causes, as has already been said, that the liquid is
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ringing is avoided.
By the time the orifice has rotated around the fully closed position by the stop 23 or 23 ', its corresponding gap between the teeth has been cleared of liquid and it has deviated slightly from the fully engaged position, so that no liquid is trapped and that thus avoids the high pressures resulting from such trapping, when the orifices are completely closed by the upper stop.