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Ministère des Affaires Economiques et des Classes Moyennes ROYAUME D E BELGIQU E
Direction Générale de l'Industrie et du Commerce.#sL=
Administration du Commerce
Service de la
Propriété Industrielle et Commerciale
A. D.N 479.282
LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention;
Vu la loi du 31 décembre 1947, portant approbation de l'Arrangement concernant la conservation ou la restauration des droits de propriété industrielle atteints par la deuxième guerre mondiale, signé à Neufchâtel, le 8 février 1947.
Vu la loi du 30 mars 1948, portant modification à l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention.
Revu l'arrêté ministériel du 31/1/48, délivrant sous le N 479.282 ,à Mrs. F.H. Tôlier et J.M. Tôlier, un brevet d'invention pour : Perfectionnements apportés et relatifs aux pompes ou moteurs hydrauliques multi-pistons du type axial.
ARRETE :
ARTICLE PREMIER. - Les considérants suivants sont insérés dans l'arrêté ministériel N 479.282 du 31/1/48 , après le considérant " Vu la loi du 24 mai 1854 sur les brevets d'inven- tion ":
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention, modifié par la loi du 30 mars 1948;
Vu la loi du 31 décembre 1947, portant approbation de l'Arrangement conçernant la conservation ou la restauration des droits de propriété industrielle atteints par la deuxième guerre mondiale, signé à Neufchâtel, le 8 février 1947;
Vu la Convention d'Union pour la Protection de la Propriété Industrielle;
ART. 2. - Le présent arrêté sera annexé à l'arrêté ministériel visé à l'article premier.
Bruxelles, le 21 janvier 1949.
AU NOM DU MINISTRE :
Le Fonctionnaire délégué,
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BREVET D'INVENTION " Perfectionnements apportés et relatifs aux pompes ou moteurs hydrauliques Il mati-pistons du type axial.
Cette invention est relative aux pompes ou moteurs hydrauliques multi-pistons du type axial du genre de ceux qui ont un groupe de cylindres dans lequel les pistons et les alésages de cylindre qui s'y rapportent sont disposés autour d'un axe commun et dans lequel le groupe des cylindres tourne avec un arbre, la connexion de commande entre le groupe des cylindres et l'arbre étant telle que l'axe du groupe des cylindres peut être placé à angle avec l'axe dudit arbre, les pistons étant joints à l'arbre au moyen de bielles.
Dans une construction bien connue de pnmpe ou moteur du type cidessus, il est d'usage d'effectuer la transmission entre l'arbre et le groupe des cylindres au moyen d'un joint à rotule double mais cela a comme désavantage d'exiger un mécanisme compliqué et encombrant, car si l'appareil est commandé comme une pompe ou un moteur, le joint à rotule double doit transmettre approximativement la moitié du couple moteur.
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D'autre part,' il est essentiel dans les pompes ou moteurs de ce type que le déplacement relatif de rotation entre le groupe des cylindres et l'arbre moteur sot entièrement éliminé ou réduit au minimum absolu pour la réalisation pratique,
L'objet de la présente invention est de fournir une pompe ou un moteur alternatif du type axial qui est susceptible de fonctionner d'une manière continue au couple moteur maximum, et dans lequel la connexion de commande entre l'arbre et les groupes des cylindres est de nature plus simple et plus robuste, et dans lequel le déplacement relatif de rotation entre l'arbre et le groupe des cylindres peut être réglé de manière à être soit éliminé soit réduit au minimum pour la réalisation pratique et le fonctionnement.
Dans une pompe ou moteur axial suivant la présente invention, la connexion de commande entre l'arbre et le groupe des cylindres est obtenue au moyen d'une transmission à dents consistant de préférence en pignons coniques s'éngrenant, le déplacement relatif de rotation étant empêché en prenant l'unité romme rapport, d'engrènement*
Pour réaliser le type axial de pompe travaillant d'une manière continue à hautes pressions, une autre difficulté rencontrée était de prévoir dans un espace restreint disponible, un palier anti-f@iction capable de résister à de très fortes poussées axiales et, par conséquent, dans la présente invention,
cette difficulté a été éliminée par l'emploi d'un palier de butée de l'espèce qui comprend deux surfaces opposées planes et rotatives relativement dont le contact de métal sur métal est évité par l'interposition d'un film d'huile.
Dans ce palier une inclinaison relative est permise entre les deux surfaces opposées et @i la charge est excentrique par rapport à l'axe du palier, les surfaces opposées ne seront pas parallèles en action mais permettront, sous la charge excentrique, l'interposition d'un film d'huile pour former un espace en forme de coin entre elles, un tel film servant à empêcher le contact de métal sur métal des surfaces opposées et s'étendant sur ces surfaces.
Pour contrecarrer l'effet de flexion, l'une ou les deux surfaces
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opposées du palier de but/r; peuvent tre 1/flgéi-àrnl c.;1caVE[, 1=z c;,e..#¯c un millième de pouce au centre d'un diamètre de trois pouces.
Suivant une variante, le palier de butée peut être supporté par une surface annulaire ayant un diamètre intermédiaire a@@ diamètres intérieur et extérieur de l'anneau.
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Avec un tel palier,(on a pu, à l'essai, faire fonctionner d'une manière satisfaisante une pompe alternative du type axial à des pressions de débit approchant 15. 000 livres par pouce carré, et, bien que la surface du palier démonté, montrait des signes de rayures dues aux impuretés solides de l'huile, son action était, à part cela, satisfaisante.
Il est peu probable que des pressions de refoulement de l'ordre de 15.000 livres par pouce carré soient utilisées dans des moteurs ou compresseurs qui'emploient des pistons car ceux-ci opèrent normalement à des pressions beaucoup plus basses mais même, dans de telles machines, la force de pression ou de refoulement dans la tige du piston ou tige de poussée peut être de l'ordre de 15. 000 livres par pouce carré et c'est cette poussée de la tige du piston ou tige de poussée qui doit être supportée par le palier de butée.
De manière que l'invention puisse clairement être comprise et mise en pratique, une réalisation de celle-ci sera maintenant décrite, à titre d'exemple, à l'aide du dessin annexé qui montre schématiquement une vue en élévation en coupe d'une pompe à piston du type axial.
La pompe da type axial représentée schématiquement sur le dessin comprend un groupe de cylindres 1 monté à rotation dans la moitié inférieure d'un carter 2, l'axe du groupe de cylindres étant disposé angulairement par rapport à l'axe de l'arbre moteur 5 qui est monté dans un palier à coussinets 4 dans la moitié supérieure du carter 2, ledit arbre étant commandé par un moteur électrique en une autre source d'énergie non figurée.
Le groupe de cylindres est alésé pour fournir six ou tout autre nombre requis de cylindres 5 disposés symétriquement et à égale distance l'un de l'autre autour de l'axe du groupe des cylindres.
Les pistons 6 montés dans les alésages sont solidarisés à un flasque 7, prévu à l'extrémité interne de l'arbre moteur, au moyen de bielles 8.
La connexion de commande par pignons entre l'arbre 5 et le bloc des cylindres 1 consiste en pignons coniques 9 et 10 s'engrenant, respectivement,, les dentt du pignon conique 9 étant découpées dans le flasque 7 tendis que les dents de l'autre pignon conique, 10 sont formées d'une manière similaire sur le bloc des cylindres 1.
Le rapport d'engrènement des pignons coniques est l'unité de façon que tout déplacement relatif de rotation entre le groupe des cylindres et l'arbre
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moteur soit empêché.
Dans cette disposition, le connexion de commande entre l'arbre moteur et le groupe de cylindres est maintenue en forçant une partie des dents d'un pignon conique à engréner constamment avec une partie des dentt de l'autre pignon conique, le nombre des dents en engrènement dans chaque partie, dépendant du rapport angulaire entre les axes du groupe de cylindres et de l'arbre moteur.
L'arbre moteur est supporté, contre la poussée axiale des pistons 6, par un palier de butée prévu entre la face supérieure du flasque 7 et la face opposée du palier à coussinets 4.
Ce palier de butée comprend une rondelle de butée 12 qui est disposée entre les faces opposées du flasque 7 et du palier à coussinets 4, l'arbre moteur étant monté de manière à permettre au flasque 7 de s'incliner par rapport à la rondelle de butée, ce qui est dû à l'effort excentrique sur ledit flasque qui est exercé par les pistons quand la pompe est en fonctionnement; cela constitue un palier anti-friction dans lequel on évite le contact effectif de métal sur métal, par un film d'huile en forme de coin.
La nature des surfaces opposées formant le palier de butée peut varier mais quand un revêtement de métal doux est utilisé sur une des surfaces du palier, pour autant qu'on puisse l'affirmer, le revêtement en métal doux doit être la surface par rapport à laquelle la charge est fixe.
En d'autres termes, l'organe ayant la surface de palier en métal doux, n'a pas de déplacement de rotation continu par rapport à un plan dans lequel se trouvent à la fois l'effort axial résultant et l'axe de rotation.
Dans la. réalisation précédente, comme l'axe du groupe de cylindres est placé à im angle fixe par rapport à l'axe de l'arbre, la longueur de la course des pistons n'est pas variable, ma.is l'invention peut être appliquée à une pompe ou moteur à course variable, en changeant l'angle du groupe de cylindres de telle manière que la transmission à dents entre le groupe de cylindres et l'arbre moteur reste en prise.
REVENDICATIONS.
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Ministry of Economic Affairs and Middle Classes KINGDOM OF BELGIQU E
Directorate General of Industry and Commerce. # SL =
Commerce Administration
Service
Industrial and Commercial Property
A. D.N 479,282
THE MINISTER OF ECONOMIC AFFAIRS AND MIDDLE CLASSES,
Considering the decree-law of July 8, 1946, extending, because of the events of war, the deadlines in matters of industrial property and the duration of patents for invention;
Considering the law of December 31, 1947, approving the Agreement concerning the conservation or restoration of industrial property rights affected by the Second World War, signed in Neufchâtel on February 8, 1947.
Considering the law of March 30, 1948, amending the decree-law of July 8, 1946, extending, because of the events of war, the deadlines in matters of industrial property and the duration of patents for invention.
Reviewed the ministerial decree of 31/1/48, issuing under the N 479.282, to Mrs. F.H. Tôlier and J.M. Tôlier, an invention patent for: Improvements made and relating to pumps or multi-piston hydraulic motors of the axial type.
STOPPED :
FIRST ARTICLE. - The following recitals are inserted in ministerial decree N 479.282 of 31/1/48, after the recital "Having regard to the law of 24 May 1854 on patents for inventions":
Considering the decree-law of July 8, 1946, extending due to the events of war, the deadlines in matters of industrial property and the duration of invention patents, modified by the law of March 30, 1948;
Considering the law of December 31, 1947, approving the Agreement concerning the conservation or restoration of industrial property rights affected by the Second World War, signed at Neufchâtel on February 8, 1947;
Having regard to the Union Convention for the Protection of Industrial Property;
ART. 2. - This decree will be annexed to the ministerial decree referred to in article 1.
Brussels, January 21, 1949.
IN THE NAME OF THE MINISTER:
The delegated official,
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PATENT OF INVENTION "Improvements made and relating to hydraulic pumps or motors II mati-pistons of the axial type.
This invention relates to axial type multi-piston hydraulic pumps or motors of the kind which have a group of cylinders in which the pistons and the cylinder bores relating thereto are arranged around a common axis and in which the group of cylinders rotates with a shaft, the control connection between the group of cylinders and the shaft being such that the axis of the group of cylinders can be placed at an angle with the axis of said shaft, the pistons being joined to the 'shaft by means of connecting rods.
In a well-known construction of a tire or motor of the above type, it is customary to effect the transmission between the shaft and the group of cylinders by means of a double ball joint, but this has the disadvantage of requiring a complicated and cumbersome mechanism, because if the device is operated as a pump or a motor, the double ball joint must transmit approximately half of the motor torque.
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On the other hand, it is essential in pumps or motors of this type that the relative rotational displacement between the group of cylinders and the motor shaft is entirely eliminated or reduced to an absolute minimum for practical realization.
The object of the present invention is to provide an axial type reciprocating pump or motor which is capable of continuous operation at maximum motor torque, and in which the control connection between the shaft and the groups of cylinders is of a simpler and more robust nature, and in which the relative rotational displacement between the shaft and the group of cylinders can be adjusted so as to be either eliminated or minimized for practical realization and operation.
In an axial pump or motor according to the present invention, the control connection between the shaft and the group of cylinders is obtained by means of a toothed transmission preferably consisting of meshing bevel gears, the relative rotational displacement being prevented by taking the unit as ratio, of meshing *
To achieve the axial type of pump working continuously at high pressures, another difficulty encountered was to provide in a limited space available, an anti-friction bearing capable of withstanding very strong axial thrusts and, consequently , in the present invention,
this difficulty has been eliminated by the use of a thrust bearing of the kind which comprises two opposing flat and relatively rotating surfaces whose metal-to-metal contact is avoided by the interposition of an oil film.
In this bearing a relative inclination is allowed between the two opposite surfaces and @i the load is eccentric with respect to the axis of the bearing, the opposing surfaces will not be parallel in action but will allow, under the eccentric load, the interposition of a film of oil to form a wedge-shaped space between them, such film serving to prevent metal-to-metal contact of the opposing surfaces and extending over these surfaces.
To counteract the bending effect, one or both surfaces
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opposites of the goal bearing / r; can be 1 / flgéi-àrnl c.; 1caVE [, 1 = z c;, e .. # ¯c one thousandth of an inch at the center of a three inch diameter.
Alternatively, the thrust bearing may be supported by an annular surface having an intermediate diameter of the inner and outer diameters of the ring.
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With such a bearing, (a reciprocating axial-type pump has been successfully tested on tests at flow pressures approaching 15,000 pounds per square inch, and although the bearing surface is disassembled, showed signs of scratches due to the solid impurities of the oil, its action was, apart from that, satisfactory.
Head pressures on the order of 15,000 pounds per square inch are unlikely to be used in engines or compressors which employ pistons as these normally operate at much lower pressures but even, in such machines. , the pushing or pushing force in the piston rod or push rod can be on the order of 15,000 pounds per square inch and it is this push from the piston rod or push rod that must be supported. by the thrust bearing.
So that the invention may clearly be understood and practiced, an embodiment thereof will now be described, by way of example, with the aid of the accompanying drawing which shows schematically a sectional elevational view of a axial type piston pump.
The axial type pump shown schematically in the drawing comprises a group of cylinders 1 rotatably mounted in the lower half of a housing 2, the axis of the group of cylinders being arranged angularly with respect to the axis of the motor shaft 5 which is mounted in a pillow block bearing 4 in the upper half of the housing 2, said shaft being driven by an electric motor into another energy source not shown.
The group of cylinders is bored to provide six or any other required number of cylinders arranged symmetrically and equidistant from each other about the axis of the group of cylinders.
The pistons 6 mounted in the bores are secured to a flange 7, provided at the internal end of the motor shaft, by means of connecting rods 8.
The pinion drive connection between the shaft 5 and the cylinder block 1 consists of meshing bevel gears 9 and 10, respectively, the teeth of the bevel pinion 9 being cut in the flange 7 stretched as the teeth of the another bevel gear, 10 are formed in a similar manner on the cylinder block 1.
The gear ratio of the bevel gears is unity so that any relative rotational displacement between the group of cylinders and the shaft
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engine is prevented.
In this arrangement, the control connection between the drive shaft and the group of cylinders is maintained by forcing part of the teeth of one bevel gear to mesh constantly with part of the teeth of the other bevel gear, the number of teeth meshing in each part, depending on the angular ratio between the axes of the group of cylinders and the motor shaft.
The motor shaft is supported, against the axial thrust of the pistons 6, by a thrust bearing provided between the upper face of the flange 7 and the opposite face of the pillow block bearing 4.
This thrust bearing comprises a thrust washer 12 which is disposed between the opposite faces of the flange 7 and the pillow block bearing 4, the motor shaft being mounted so as to allow the flange 7 to tilt relative to the thrust washer. stop, which is due to the eccentric force on said flange which is exerted by the pistons when the pump is in operation; this constitutes an anti-friction bearing in which the effective contact of metal on metal is avoided by a wedge-shaped film of oil.
The nature of the opposing surfaces forming the thrust bearing may vary but when a soft metal coating is used on one of the bearing surfaces, as far as can be ascertained, the soft metal coating should be the surface relative to which the load is fixed.
In other words, the member having the bearing surface of soft metal, has no continuous rotational displacement with respect to a plane in which both the resulting axial force and the axis of rotation lie. .
In the. previous embodiment, as the axis of the group of cylinders is placed at a fixed angle with respect to the axis of the shaft, the length of the stroke of the pistons is not variable, but the invention can be applied to a variable-stroke pump or motor, by changing the angle of the group of cylinders so that the toothed transmission between the group of cylinders and the motor shaft remains in engagement.
CLAIMS.
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