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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX POMPES HyDRAULIQUES
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Cette invention vise à des perfectionnements relatifs aux pompes hydrauliques double effet fonctionaeant sur un rayon étendu sous pressions élevées et particulièrement, mmis non ex- clusivement, aux types actionnés à la main.
Jusqu'ici, dans le cas de pompes du type mentionne, la capacité a été relativement minime afin d'exercer un effort effectif suffisant sur la poignée opérative ou similaire, en raison du fait que quand la pression augmente, il se produit une augmentation correspondante dans l'effort opératif et conséquement il est impossible de pomper un volume plus élevé sous une pression plus basse. Si l'on prevoit à une grande capacité, quoique con- ven.ble pour un rendement à basse pression, l'effort sur la poignde opérative ou similaire devient excessif si le fonctionne- ment doit être à haute pression.
L'objet primaire de la présente invention est de presenter une pompe hydraulique dont l'effort effectif reste approximat- ivement uniforme indépendemment de la pression du rendement.
Suivant l'invention, il estprévu une soupape de dérivation chargée par un ressert qui communique avec les extrémités res- pectives du cylindre de pompe à double effet et,ladite soupape ast actionnée par la pression de refoulement qui existe dans la ligne de refoulement ou côté à haute pression, et la pression à laquelle les soupapes de dérivation s'ouvrent, est déterminée par la force exercée par le ressort, ce qui fait que le volume déplacé par la pompe dimimue quand la pression atteint une valeur prédéterminée, 'ce qui empêche qu'un effort effectif maximum soit dépasse. Cet effort maximum correspond à la pression à laquelle la soupape de dérivation s'ouvre et il est réglé au moyen du ressort.
Un trait particulier de l'invention consiste en ce qu'elle peut s'appliquer à une pompe a double effet pourvue de deux ou de plus de deux cylindres de pompe, dans laquelle une soupape de dérivation séparée chargée par un ressort dàspos4e dans un conduit
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auxiliare, est reliée fonctionnellement à chaque pompe à double effet individuellement et la tension des ressorts prévus dans les soupapes de dérivation peut être prédéterminée de telle manière que quand la pression de la pompe augmente, les soupapes de dérivation s'ouvrent successivement.
Par rapport au dessin qui montre schématiquement une simple pompe double effet et à deux cylindres actionnée à la main;
Le corps de pompe 1. est pourvu de deux cylindres de pompe parallèles 2 et 3 munis chacun d'un piston 4 et 5, effectuant un mouvement alternatif en sens opposas en raison de ce que leurs tiges 6 et 7 pourvues d'une crémaillère 8 et 9, s'engrènent en permanence avec un pignon 10 à des points diamétralement opposés.
Ce pignon 10 est fixé à l'axe 11 qui, à son tour, est monté rotativement dans le corps de pompe 1, et une poignée 12 est sertie dans l'axe 11 pour actionner la pompe manuellement.
Le corps de pompe a une entrée commune 13 qui communique par des conduits 14 et 15 avec les cylindres de pompe 2 et 3.
Des soupapes d'admission 17 et 17a sous le poids d'un ressort 'sont prévues dans le conduit 18 à chaque extrémité du cylindre de pompe. Des soupapes d'admission chargées à ressort 19 et 19a sont prévues dans le conduit 15 aux extrémités opposdes de l'autre cylindre de pompe 3, et des soupapes d'admission 20 et 20a chargées à ressort sont prévues dans le conduit 21 à chaque extrémité dudit cylindre de pompe 3. Les soupapes d'admission 16 et 16a et 19 et 19a et les soupapes de refoulement 17 et 17a et 20 et 20a sont prévues de la manière habituelle pour décharger le liquide par les conduits 18 et 21 dans un tuyau d'échappement commun 22.
Un cond.uit de dérivation séparé'!' ' 2 3 communique avec les sorties d'écoulement du cylindre de pompe 2 et un autre , conduit: de dérivation.34 communique avec les sorties d'écoule- ment du cylindre de pompe 3.
Une soupape de dérivation 25 et 25a est aménagée dans chaque
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conduit 23 et 24 et disposée de façon à ceque les tiges de soupape 25 et 25a qui s'étendent d'une face de le. soupape aboutissent aux conduits de refoulement respectifs 18 et 21 du cote de la pompe sous haute pression. Les tiges 25c qui s'étendent de la face opposée des soupapes 25 et 25a aboutissent chacune dane une cham- bre 26 et 26a à tête en forme de disque 25d, qui communique avec le cote' ou l'entrée 13 à basse pression de la pompe par les con- duits 27 et 27a reliés aux conduits 14 et 14a.
Chaque soupape de un dérivation 25 et 25a est chargée p-r/ressort hélicolde 25e aménagé dans les chambres à basse pression 26 et 26a qui actionnent les têtes 25d des tiges de soupape respectives 25c, de telle façon que les soupapes 25 et 25a ont une tension différente, de sorte que quand la pression augmente, la soupape munie du ressort le plus faible s'ouvre la.. première.
Dans l'opération l'effort appliqué à la poignée 12 force le liquide du côte' à basse pression 13 vers le cote' à haute pression 22 de la manière ordinaire. Lorsque la pression augrriente, un point est atteint auquel l'effort de levier atteint un maximum dans la ligne de refoulement.
La surface des tiges de soupape 25b est disposée en con- jonction avec la tension des ressorts, de sorte que quand la pression atteint un maximum prédterminé qui correspond à l'effort de levier maximum, la soupape de dérivation munie du ressort le plus faible, par exemple, la soupape 25 s'ouvre et conséquemment réduit la capacité de la pompe à laquelle elle est associe'e par suite du fait que le fluide peut couler à travers ladite soupape à l'opposé du cylind.re 2 et l'effort de levier se trouve ainsi réduit.
Quand la pression augmente sur le côté à haute pression, la seconde soupape de refoulement 25a est chassée de son siège lorsque le maximum prédéterminé est atteint, et alors une opération semblable a lieu avec la seconde pompe, comme il est décrit ci-dessus par rapportaà la soupape de refoulement 25
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et alors le fluide peut s'écouler et passer la soupape 25a par le conduit 24 pour aller vers les extrémités respectives du cylindre de pompe 3.
Grace à cette disposition, l'effort de levier ne dépasse jamais une puissance prédéterminée et par conséquent la variation de l'effort appliqué au levier est relativement faible pendant toute la durée du pompage en raison,de ceque le volume déplacé par la pompe est réduit prdportionellement à l'augmentation de pression.
Les dimensions et le fonctionnement des soupapes de dérivation
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25 et 25a peuvent être repre'sentées par Inéquation suivante :- Soit L = la distance parcourue par chaque coup de piston.
A1 = la surface en coupe d'un piston
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"2 = ' Il .. Il de la tige de piston de la surface n .a3 - , 10 " " " l'autre piston -'1.4 '= 1/ 1 Il '1 " la tige de piston de la surface
K = la 'bras de levier entre le levier de manoeuvre ee les tiges de piston Soit P1 = la pression de refoulement à partir de zéro jusqu'à l'ouverture de la première soupape de dérivation
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'P2 = la pression de refoulement a partir de l'ouverture de la premire soupape de dérivation jusqu'à l'ouverture de la seconde soupape de dérivation
P3 = la pression de refoulement à partir de l'ouverture de la seconde soupape jusqu'à la pression effective maxima Or,,avec les deux soupapes de dérivation fermées: .
Quand le levier opdratif se déplace vers la gauche
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- L(AI +- .A3 - A4) ...................,..1 il fi Il Il se déplace vers 1 f effprt de la gauche sur le levier = KPI (,'il + A5 - ,A4 ) 2 fi 14 se déplace vers la droite L(.A3 + "'1 - A2) ...., .................3 " fi il Il se de'place vers l'effort de la droite sur . le levier = KPl(A3 + a, -a2 ) ..........4 Alors comme l'effort sur le levier odratif.dolt être le même dans les deux dite étions 1 A3 - n4 doit être égal à a3 4- R2 a 2 = x4 ......5 Or,avec la première soupape ouverte:
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Quand le levier ope rat if se *ddplace gauche L -1 -(Al - a2) + ri3 - x4 L ( ..2 + .A3 - A4) ............... .....6 " se déplace vers l'effort de la gauche sur
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le levier = KP2(A2 + A3 - A) .........7 " ", se déplace vers la droite - L A3 ................................8 " " " " se déplace vers l'effort de la droite sur le levier = KP2 A3 ....................9 mais comme l'effort sur le levier opdratif doit être le même dans les doux directions,
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A3 doit être egal â x2 + a3 - a4 . 2 ,eui avec les deux soupapes de dérivatiob ouvertes.
Quand le levier se déplace vers lu. gauche
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L(.1 - (A1 - A2) ) = L ri2 ........................................10 Il ÎÎ ' se déplace vers l'effort de la gauche = KP3 x2 ..................................................11 If " se déplace vers la droite - L( A5 - (A3 - A4) ) = L A4 ........................................12 " " se déplace vers l'effort de la droite
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.. ICIJ 3 A4 ......................................13 mais COH1!# l'offort sur le levier doit être le méxns dans les deux directions, doit être égal à A4 Or,soit P1 max - P3 max x ,alors d'après les équations 2 et 11
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F = I'1 (xl f xg - A4 ) = K x Pl 2 mi + 113 K4 = .K x2 et comme x2 = 4 .
(/,1 + A3 - ( x - 1 ) 2 ............ , ....14 D'après les équations 7 et 1 F Kf2 ..3 Iff'3n P2 = P3 ..........................................15
A3 Or, d'après les équations 11, 14 et 15, il est possible d'établir la pompe comme' suit :
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Supposons la pression maxima = 1000 livres/pouce carré 'l'effort supposons press max = 40 livres
K = 1/10 et soit x = 2 En substituant dans l'équation 11
40 = 1000 A2 A2 = 2 pouces carres
10 En substituant dans l'équation 14
A1-A3=3x .4 = 1.2 pouces carres Alors pour la fabrication, soit A1 = A3
A1 = .6 pouces carrés
A3 = .6 pouces carrds
En substituant dans l'équation 15
P2=1000 x. 4=.667 livers/pouce carré, app.
ou si l'on décide de fixer P2 à 750 livres/pouce carré d'après l'équation 15 750 = 1000 x 4 A3 = 1000 x .4 A3 750
A3 = *5333 pouces carrés et comme A1 + A3 = 1.2
A1 = .6667 pouces carrés.