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" Perfectionnements aux pompes rotatives à fluides "
La présente invention vise à établir une pompe rotative perfectionnée du type comportant un corps creux, un bloc-cylindre rotatif monté dans le dit corps et muni de plusieurs forages pra= tiqués autour de son axe, des plongeurs montés à coulissement dans ces forages et une butée coopérant avec les extrémités exte- rieures des plongeurs, une face frontale du bloc-cylindre étant agencée de manière à être en contact avec une face complémentaire du dit corps, pourvue d'orifices d'entrée et de sortie pour le fluide, les forages du cylindre présentant des extrémités inté- rieures ouvertes qui, pendant la rotation du bloc, passent sur les dits-orifices.
. L'invention comporte, en combinaison, un corps creux, un bloc-cylindre rotatif monté dans le dit corps et dont une face en bout est en contact avec une face complémentaire du dit corps, cette dernière face comportant des orifices d'entrée et de sortie pour le fluide, plusieurs forages inclinés étant fonnés dans le bloc-cylindre autour de l'axe de celui-ci et comportant des extrémités intérieures ouvertes qui, pendant la rotation du bloc cylindre, passent sur les dits orifices et qui sont situées plus près de l'axe du bloc-cylindre que les extrémités extérieu- res des dits forages, des plongeurs creux montés à glissement dans les forages, les extrémités intérieures ouvertes des dits forages présentant un plus petit diamètre que les portions des
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forages occupées par les plongeurs,
l'inclinaison des forages par rapport à l'axe du bloc-cylindre étant telle que le déplace- ment des plongeurs vers l'extérieur et l'entrée du fluide se trou- vent favorisés par la force centrifuge, des ressorts de compression hélicoïdaux étant disposés à l'intérieur des plongeurs et dans les forages, et une butée comportant une partie intérieure montée à rotation par rapport à une partie extérieure servant de support, les extrémités extérieures des plongeurs venant buter contre la dite partie intérieure sous l'action des dits ressorts, la dite partie intérieure de la butée et les extrémités extérieures des plongeurs étant conçues pour réduire les contraintes non-axiales sur les dits plongeurs.
Dans les dessins explicatifs annexés :
Fig. 1 est une vue en coupe et en élévation latérale; Fig. 2 est une vue en coupe et en plan, et
Fig. 3 est une vue d'élévation représentant une pompe établie suivant la présente invention; Fig. 4 est une vue de détail montrant une variante relative à la forme de la partie de la butée qui agit sur les extrémités extérieures des plongeurs.
Comme montré aux dessins, le corps de pompe comprend une partie principale à et une culasse 1. L'intérieur de la partie à présente une surface-palier cylindrique c destinée à supporter le bloc-cy- lindre rotatif d, et une face en bout e contre laquelle peut venir buter l'extrémité en regard, du bloc-cylindre. Cette face e pré- sente un orifice d'admission arqué f, en communication avec une tubulure d'admission g; elle présente en outre un orifice de refoulement arqué h, en communication avec une tubulure de refoule- ment i. Le bloc-cylindre ¯4 est venu avec au est fixé à une extré- mité d'un arbre de commande j supporté par un palier k prévu dans la culasse .!la.
Le bloc-cylindre comporte une série de forages 1, dans lesquels sont logés des plongeurs m à mouvement alternatif. Les forages sont inclinés sur l'axe de rotation du bloc-cylindre, de telle manière que leurs extrémités intérieures ouvertes n, qui coopèrent avec les orifices d'admission et de refoulement f, h soient plus rapprochées de cet axe que leurs extrémités opposées que traversent les extrémités extérieures des plongeurs.
Cette inclinaison a un double but. En premier lieu, elle permet de disposer avantageuse- ment les extrémités intérieures ouvertes des forages et les orifi= ces d'admission et de refoulement à proximité de l'axe de rotation du bloc-cylindre et de disposer les extrémités extérieures des plongeurs à une distance suffisante du dit axe pour permettre une
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course de la longueur maximum requise sans une obliquité exagérée de la butée qui sera décrite dans la suite. En second lieu, la dite inclinaison a pour effet que tant l'entrée de liquide dans les forages que les mouvements des plongeurs vers l'extérieur se trouvent favorisés par l'action centrifuge. Un angle de 15 par rapport à l'axe de rotation du bloc-cylindre constitue une incli- naison avantageuse.
L'extrémité ouverte de chaque forage, qui est voisine de la face en bout e du corps de pompe, présente un diamètre plus faible que la partie principale du forage, occupée par le plongeur. Le but de cette disposition consiste à permettre à la pression de fluide dans les forages de favoriser le maintien de la face en bout du bloc-cylindre contre la face en bout du corps de pompe.
En outre, chaque plongeur m est évidé sur la plus grande partie de sa longueur, un ressort de compression hélicoïdal o étant disposé à l'intérieur de chaque plongeur et du forage correspondant.
Une extrémité du ressort s'appuie contre l'extrémité fermée du plongeur correspondant, et l'autre prend appui sur un épaulèrent p prévu dans le forage. Les ressorts ont pour but d'imprimer aux plongeurs un déplacement vers l'extérieur. Ils servent également à maintenir la face en bout du bloccylindre en contact avec la face en bout du corps de pompe. Grâce à la disposition des ressorts à l'intérieur des forages et des plongeurs, on obtient l'avantage de pouvoir utiliser des ressorts longs, tandis que l'on évite une trop grande saillie des extrémités extérieures des plongeurs au-delà du bloc-cylindre, saillie qui se présente lorsqu'on emploie des ressorts disposés extérieurement.
La butée avec laquelle coopèrent les extrémités extérieures des plongeurs comprend un anneau extérieur q supporté par la culasse au moyen d'une paire de tourillons 1 disposés diamétra- lement, et un plateau annulaire à monté à rotation dans l'anneau q à l'aide d'un palier t à billes ou autres Il est souhaitable que la force développée entre l'extrémité extérieure de chaque plongeur et le plateur s soit exercée dans une direction se rappro- chant autant que possible de l'axe du plongeur. En d'autres termes il est souhaitable que toute composante inévitable de cette force, faisant un angle droit avec l'axe du plongeur soit aussi petite que possible.
Pour satisfaire à cette condition, la face u de la partie du plateau s, qui est en contact avec les extrémités extérieures des plongeurs présente (dans l'exemple montré aux Fig. 1 et 2) une forme conique concave et est établie da telle manière que, lorsque le plateau fait un angle droit avec l'axô de rotation du bloc-cylindre, la dite face fait un angle droit avec les axes des plongeurs. En outre, l'extrémité extérieure de chaque @
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plongeur présente une forme conique ou arrondie. D'autre part, on peut employer la variante montrée dans la Fig.4 Ici, la face v de la partie du plateau s, qui est en contact avec les extrémités adjacentes des plongeurs présente une forme convexe involutee. Cette forme empêche également qu'un moment non équilibré ne vienne s'exer- cer sur la butée.
On peut faire varier le débit de la pompe en modifiant la course des plongeurs et ce dernier effet est obtenu en faisant pivoter (par tout moyen approprié) la butée autour de l'axe des tourillons 1:. Afin que ce mouvement pivotant puisse s'effectuer automatiquement en fonction de la pression du fluide du côté refou- lament de la pompe, on prévoit un plongeur w monté dans un forage situé sur un côté du corps de pompe a. parallèlement à l'axe du bloc- cylindre.
Du fluide sous pression est admis dans une chambre x contenant l'extrémité intérieure de ce plongeur, à travers un passage y, en communication avec'l'orifice de refoulement h. Cette chambre peut également communiquer avec une tubulure prévue pour une cana- lisation allant vers un manomètre.. Sur le coté opposé du corps de pompe a se trouve un autre plongeur 2 soumis à l'action d'un ressort 3 logé dans une chambre 4. Cette dernière peut être pourvue d'une tubulure 5 pour une canalisation par laquelle de l'huile de graissage peut être amenée aux surfaces contiguës en bout et périphériques du bloc-cylindre et du corps de pompe, la dite chambre communiquant avec ces surfaces à travers un passage 6.
Les plongeurs E et 2 agissent sur des parties diamétralement opposées- de l'anneau extérieur q de la butée, comme montré dans la Fig. 2. Le ressort 3, agissant par l'intermédiaire du plongeur 2, tend à déplacer la butée jusque dans sa position d'obliquité maximum.
Lorsque la butée occupe cette position extréme, la course du mouve- ment alternatif imprimé aux plongeurs lors de la rotation du bloc- cylindre présente une longueur maximum. Lorsque la pression de fluide agissant sur le plongeur est en mesure de vaincre la pres- sion du ressort 3, le plongeur w déplace la butée dans la direction opposée, diminuant ainsi l'obliquité de cette,.butée et réduisant, dans une mesure correspondante, les courses des plongeurs et le débit de la pompe, la limite étant atteinte lorsque l'obliquité de la butée égale zéro.
La pompe montrée dans les Fig. 1 à 3 est en outre combinée avec une pompe centrifuge pour fournir du fluide sous pression à un appa- reil régulateur ou tout autre dispositif associé... à cette pompe.
Le bloc-cylindre présente intérieurement un forage axial 7 dont une extrémité est en communication avec une série de passages radiaux 8 et l'autre avec un forage axial 9 pratiqué dans le corps de pompe, ce dernier..forage communiquant avec l'orifice d'aspiration f de la
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pompe â travers un passage 10. Du liquide traversart les eanaux 10, 9, 7, 8 est expulsé du bloc-cylindre par l'action centrifuge vers la chambre 11 constituée par la culasse b et la partie adja- cente du corps de pompe a, et est dirigé de là, par une tuyauterie qui vient se raccorder à la tubulure 12, vers le mécanisme à action- ner. Ce mécanisme peut consister par exemple en un régulateur pour contrôler un mécanisme alimenté en fluide sous pression depuis la partie principale de la pompe.
Un bourrage 13 empêche les fuites de fluide de la chambre 11 autour de l'arbre de commande j.
Une pompe telle que décrite ci-dessus (avec ou sans la pompe centrifuge supplémentaire) peut servir à de nombreux usages, tel que l'alimentation en fluide sous pression d'un mécanisme destine
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à être actionné par ce fluide ou l'alicuentation dG moteurs ou de 'brûleurs en carburant liquide. La pompe peut également être utili- sée comme moteur convertissant en travail mécanique l'énergie du fluide qui lui est fourni sous pression. Par conséquent, il est bien entendu que le terme de pompe employé ici est censé désigner à la fois des moyens pour fournir de l'énergie de fluide et des moyens pour utiliser cette énergie.
De plus, et bien que la pompe suivant l'invention soit destinée en premier lieu à fonctionner avec un milieu liquide, elle peut également servir à la manipula- tion d'un milieugazeux*
L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus, des détails de construction secondaires pouvant être codifiés en vue de satisfaire diverses exigences.
REVENDICATIONS.
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"Improvements to rotary fluid pumps"
The present invention aims to establish an improved rotary pump of the type comprising a hollow body, a rotary cylinder block mounted in said body and provided with several boreholes practiced around its axis, plungers mounted to slide in these boreholes and a stop cooperating with the outer ends of the plungers, a front face of the cylinder block being arranged so as to be in contact with a complementary face of said body, provided with inlet and outlet orifices for the fluid, the boreholes of the cylinder having open internal ends which, during the rotation of the block, pass over the said orifices.
. The invention comprises, in combination, a hollow body, a rotary cylinder block mounted in said body and one end face of which is in contact with a complementary face of said body, the latter face comprising inlet and outlet orifices. outlet for the fluid, several inclined boreholes being formed in the cylinder block around the axis thereof and having open inner ends which, during the rotation of the cylinder block, pass over said orifices and which are located closer of the axis of the cylinder block than the outer ends of said boreholes, hollow plungers slidably mounted in the boreholes, the open interior ends of said boreholes having a smaller diameter than the portions of the boreholes.
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boreholes occupied by divers,
the inclination of the boreholes with respect to the axis of the cylinder block being such that the displacement of the plungers outward and the entry of the fluid are favored by the centrifugal force, helical compression springs being arranged inside the plungers and in the boreholes, and a stop comprising an inner part mounted to rotate with respect to an outer part serving as a support, the outer ends of the plungers abutting against said inner part under the action of said springs, said inner part of the stopper and the outer ends of the plungers being designed to reduce non-axial stresses on said plungers.
In the accompanying explanatory drawings:
Fig. 1 is a sectional view in side elevation; Fig. 2 is a sectional and plan view, and
Fig. 3 is an elevational view showing a pump established in accordance with the present invention; Fig. 4 is a detail view showing a variant relating to the shape of the part of the stop which acts on the outer ends of the plungers.
As shown in the drawings, the pump body comprises a main part a and a cylinder head 1. The interior of part a has a cylindrical bearing surface c for supporting the rotary cylinder block d, and an end face e against which the opposite end of the cylinder block may abut. This face e has an arcuate inlet port f, in communication with an inlet pipe g; it also has an arcuate discharge port h, in communication with a discharge pipe i. The cylinder block ¯4 came with au is attached to one end of a crankshaft j supported by a bearing k provided in the cylinder head.! La.
The cylinder block comprises a series of boreholes 1, in which reciprocating m plungers are housed. The bores are inclined on the axis of rotation of the cylinder block, so that their open inner ends n, which cooperate with the inlet and discharge ports f, h are closer to this axis than their opposite ends than pass through the outer ends of the divers.
This inclination has a double purpose. In the first place, it makes it possible to advantageously dispose the open inner ends of the boreholes and the inlet and discharge ports near the axis of rotation of the cylinder block and to dispose the outer ends of the plungers at a sufficient distance from said axis to allow
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stroke of the maximum length required without an exaggerated obliqueness of the stop which will be described below. Secondly, said inclination has the effect that both the entry of liquid into the boreholes and the outward movements of the plungers are favored by the centrifugal action. An angle of 15 to the axis of rotation of the cylinder block is an advantageous inclination.
The open end of each borehole, which is close to the end face e of the pump body, has a smaller diameter than the main part of the borehole, occupied by the plunger. The purpose of this arrangement is to allow the fluid pressure in the boreholes to promote the maintenance of the end face of the cylinder block against the end face of the pump body.
In addition, each plunger m is hollowed out over most of its length, a helical compression spring o being arranged inside each plunger and the corresponding borehole.
One end of the spring rests against the closed end of the corresponding plunger, and the other rests on a shoulder p provided in the borehole. The purpose of the springs is to give the divers an outward movement. They also serve to keep the end face of the cylinder block in contact with the end face of the pump body. Thanks to the arrangement of the springs inside the boreholes and the plungers, one obtains the advantage of being able to use long springs, while one avoids too large protrusion of the outer ends of the plungers beyond the cylinder block. , projection which occurs when using springs arranged externally.
The stop with which the outer ends of the plungers cooperate comprises an outer ring q supported by the yoke by means of a pair of journals 1 arranged diametrically, and an annular plate mounted for rotation in the ring q using a ball bearing or the like. It is desirable that the force developed between the outer end of each plunger and the plator s be exerted in a direction as close as possible to the axis of the plunger. In other words, it is desirable that any unavoidable component of this force forming a right angle with the axis of the plunger is as small as possible.
To satisfy this condition, the face u of the part of the plate s, which is in contact with the outer ends of the plungers has (in the example shown in Figs. 1 and 2) a concave conical shape and is established in such a way that, when the plate makes a right angle with the axis of rotation of the cylinder block, said face forms a right angle with the axes of the plungers. In addition, the outer end of each @
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plunger has a conical or rounded shape. On the other hand, the variant shown in Fig. 4 can be employed. Here, the face v of the part of the plate s, which is in contact with the adjacent ends of the plungers has an involute convex shape. This shape also prevents an unbalanced moment from being exerted on the stop.
The flow rate of the pump can be varied by modifying the stroke of the plungers and this latter effect is obtained by rotating (by any suitable means) the stop around the axis of the journals 1 :. So that this pivoting movement can take place automatically as a function of the pressure of the fluid on the delivery side of the pump, a plunger w is provided which is mounted in a borehole located on one side of the pump body a. parallel to the axis of the cylinder block.
Fluid under pressure is admitted into a chamber x containing the inner end of this plunger, through a passage y, in communication with the discharge port h. This chamber can also communicate with a tubing provided for a pipe going to a pressure gauge. On the opposite side of the pump body a is another plunger 2 subjected to the action of a spring 3 housed in a chamber 4 The latter may be provided with a tubing 5 for a pipe through which lubricating oil can be supplied to the end contiguous and peripheral surfaces of the cylinder block and the pump body, said chamber communicating with these surfaces at through a passage 6.
Plungers E and 2 act on diametrically opposed parts of the outer ring q of the stopper, as shown in FIG. 2. The spring 3, acting through the plunger 2, tends to move the stop to its maximum obliquity position.
When the stopper occupies this extreme position, the stroke of the reciprocating movement imparted to the plungers during the rotation of the cylinder block has a maximum length. When the fluid pressure acting on the plunger is able to overcome the pressure of the spring 3, the plunger w moves the stopper in the opposite direction, thus decreasing the skew of this stopper and reducing, to a corresponding extent. , the plunger strokes and the pump output, the limit being reached when the slant of the stop equals zero.
The pump shown in Figs. 1 to 3 is also combined with a centrifugal pump to supply pressurized fluid to a regulating device or any other device associated ... with this pump.
The cylinder block internally has an axial bore 7, one end of which is in communication with a series of radial passages 8 and the other with an axial bore 9 made in the pump body, the latter ... bore communicating with the orifice d aspiration f of the
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pump through a passage 10. Liquid through the waters 10, 9, 7, 8 is expelled from the cylinder block by centrifugal action towards the chamber 11 constituted by the cylinder head b and the adjacent part of the pump body a , and is directed from there, by a pipe which comes to be connected to the tubing 12, towards the actuating mechanism. This mechanism may consist for example of a regulator for controlling a mechanism supplied with pressurized fluid from the main part of the pump.
A packing 13 prevents leakage of fluid from chamber 11 around drive shaft j.
A pump as described above (with or without the additional centrifugal pump) can be used for many purposes, such as supplying pressurized fluid to a mechanism for
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to be actuated by this fluid or alicuentation dG engines or 'burners in liquid fuel. The pump can also be used as a motor converting the energy of the fluid supplied to it under pressure into mechanical work. Therefore, it is understood that the term pump used herein is intended to denote both means for providing fluid energy and means for using that energy.
In addition, and although the pump according to the invention is intended primarily to operate with a liquid medium, it can also be used for handling a gaseous medium *
The invention is not limited to the example described above, secondary construction details may be codified in order to satisfy various requirements.
CLAIMS.
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