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Perfectionnements aux pompes et moteurs hydrauliques
Cette invention se rapporte aux pompes et moteurs hydrau- liques, réversibles ou non, du type à plongeur ou à piston, et plus particulièrement, bien que non exclusivement, aux pompes et moteurs pour haute pression utilisée notamment dans les appa- reils de commande au de transmission hydrauliques.
Le but de l'invention est de fournir une distribution perfectionnée pour l'aspiration et le refoulement ou l'admission et l'échappement, suivant le cas, du fluide hydraulique à l'entrée et la sortie du ou des cylindres d'une pompe ou d'un moteur du genre mentionné.
Suivant l'invention l'entrée et la sortie d'une pompe ou d'un moteur du genre spécifié sont commandées au moyen d'une valve cylindrique rotative fonctionnant dans une chambre ou cha-
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pelle pourvue de conduits externes d'entrée et de sortie et commu- niquant par une ou plusieurs lumières internes avec la ou les cylindrée de la pompe ou du moteur, cette valve présentant deux paires ou séries de lumières axiales ou longitudinales suscepti- bles de faire communiquer ces conduite externes avec cette ou ces lumières de cylindre dans l'ordre voulu,
tandis que les lumières de chaque paire ou jeu de lumières axiales ou longitudinales sont en communication entre elles de manière que la pression dans cha- cune ou dans l'une ou l'autre des lumières d'une paire ou d'un
Jeu soit transmise à l'autre ou aux autres lumières de la paire ou du Jeu, de telle sorte que la valve soit maintenue en état d'équilibre.
L'invention est décrite plus complètement ci-dessous avec référence aux dessins annexée, dans lesquels:
Fige 1 est une vue en coupe longitudinale représentant une forme d'exécution de l'invention dans une machine réversible, pompe ou moteur, applicable à un mécanisme de commande hydraulique pour gouvernail de navire*
Fige 2 est une coupe transversale suivant la ligne 11-11 de la Fige 1.
Fige. 3, 4, 5. 6 et 7 sont des coupes de la valve seu- lement, suivant les lignes IXI-III, IV-IV, V-V, VI-VI et VII-VII respectivement de la Fige 1, et
Fige 8 est une vue partielle, en coupe longitudinale, de la valve modifiée pour une pompe ou un moteur non réversible à un seul sens de marche.
Sur les dessins de même que dans la description ci-des- sous. les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes parties.
Sur ces dessins, la machine pouvant servir de pompe ou de moteur comprend un carter 9 dans sont établie, par exem- @
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ple, trois cylindres en ligne, dont les extrémités supérieures com- muniquent au moyen de lumières 10 avec une chambre de valve cy- lindrique 11 formée dans l'enveloppe aU-dessus des cylindres. Dans ces derniers, sont montés des pistons creux 12, dont les extrémités inférieures fermées coopèrent avec des excentriques de commande 13, du type à roulement à rouleaux, disposés sur un arbre 14 monté dans la partie inféieure du carter 9 et dans un palier flasque 15.
Les pistons 12 sont soumis à l'action de ressorts à boudin 16 qui y sont logés et portent contre les extrémités inférieures des pis- tons et contre le carter 9 autour des lumières de cylindre 10, ci- dessus mentionnées, les ressorts tendant ainsi à maintenir l'ex- trémité inférieure des pistons en prise avec leurs excentriques correspondants. Suivant une variante, les pistons peuvent être re- liés aux chapes des excentriques par des tiges.
Dans la chambre de valve est montée une valve cylindrique rotative 17 sur l'une des extrémités de laquelle est calée une roue dentée 18 qui engrène une roue intermédiaire folle 19 qui engrè- ne à son tour un pignon 20 fixé sur l'extrémité adjacente de l'ar- bre 14 et d'un diamètre égal à la moitié de celui de la roue 18, de telle sorte que la valve 17 tourne dans le même sens que l'arbre 14 mais à la moitié de la vitesse de ce dernier. Partant de l'ex- trémité du corps de valve 17 opposée à celle où se fait la commande, quatre lumières longitudinales 21, 21 et 22,22 y sont forées à des distances angulaires égales lune de l'autre. les lumières diamé- tralement opposées 21, 21 constituant une paire et les lumières in- termédiaires diamétralement opposées 22, 22 formant une autre paire.
Dans le prolongement axial des lumières de cylindre 10, des lumiè- res radiales ou tangentielles 23, 23 et 24, 24 ménagées dans le corps de la valve mènent des lumières longitudinales 21, 21 et 22,22 @
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à la périphérie de la. vave. Les ouvertures périphériques des lumières .radiales ou tangentielles attendent sur un peu plus de 60 de la périphérie de la valve et les trois séries de lu- mières radiales ou tangentielles sont progressivement décalées de 60 l'une par rapport à l'autre, comme c'est représenté sur les Fige* 3, 4 et 5, de telle sorte que les lumières de chaque série communiquent avec leur lumière complémentaire de cylindre 10, dans l'ordre successif voulu.
A l'extrémité de la valve 17 où sont forées les lumiè- res longitudinales, les orifices de ces dernières sont fermées par des bouchons 25,26 (Fig. 1) et à proximité de cette extré- mité deux lumières diamétrales 27 et 28 (Fige* 6 et 7) disposées à 90 l'une par rapport à l'autre sont ménagées nana le corps de valve* La lumière diamétrale 27 passe à travers la paire de lu- mières longitudinales 21, 21 et relie celles-ci entre elles. et ses extrémités s'ouvrent dans un espace annulaire 29 formé dans l'enveloppa de la chambre de valve., L'autre lumière diamé- trale 28 passe à travers l'autre paire de lumières longitudinales 22,
22 en reliant celles-ci entre elles et ses extrémités s'ou- vrent dans un espace annulaire 30 de 1 $enveloppe de la chambre de valve 11. Les deux espaces annulaires 29 et 30 communiquent avec des conduite externes 31 et 32.
Les groupes ci-dessus mentionnés de lumières radiales ou tangentielles, les lumières de chaque groupe, et les lumières diamétrales sont séparées l'une de l'autre par lee parties in- termédiaires. circonférentielles et longitudinales, du corps de valve* D'autres moyens ou des moyens supplémentaires de sépara- tion peuvent, si on le désire, être employés.
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Suivant que la machine fonctionne comme pompe ou comme moteur et suivant le sens dans lequel l'arbre 14 est actionné oi doit être actionné, le fluide hydraulique est aspiré ou admis à travers l'un ou l'autre des conduits externes 31 ou 32 de la chambre de valve 11 dans l'espace annulaire complémentaire 29 ou 30 et passe par la lumière diamétrale correspondante 27 ou 28, la paire de lumières longitudinales 21, 21 ou 22, 22 et les lu- mières radiales ou tangentielles 23, 23 ou 24,24 et les lumières de cylindre 10 dans les cylindres d'oÙ il est subséquemment re- foulé ou évacué par les lumières de cylindre, les autres lumiè- res radiales ou tangentielles, les lumières longitudinales,
la lumière diamétrale et l'espace annulaire de la chambre de valve pour se rendre dans la conduite ou tubulure externe complémen- taire*
En supposant que la machine doive fonctionner comme pompe et que l'arbre 14 soit actionné dans le sens indiqué par la flèche sur la Fig. 2, tandis que la valve 17 doit tourner dans le même sens que celui indiqué par les flèches sur les Fige. 3, 4 5, 6 et 7, le fluide hydraulique sera aspiré à travers la conduite ou tubulure externe 32 de la chambre de valve, dans l'espace annu- laire 30, pendant les courses descendantes ou aspirantes des pis- tons 12, et s'écoulera par la lumière de valve diamétrale 28 dans les lumières longitudinales 22, 22 d'où il passera par les lumiè- res radiales ou tangentielles 24, 24 et les lumières de cylindre 10 dans les cylindres.
Pendant les courses ascendantes ou de re- foulement des pistons, le fluide passe du cylindre à travers les lumières 10 et les lumières de valve radiales ou tangentielles 23, 23, dans les lumières longitudinales 21, 21 et de là par la lumière diamétrale 27 dans l'espace annulaire 29 de l'enveloppe de valve, d'où il est refoulé à travers la tubulure ou conduite externe 31.
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En vue d'empêcher les fuites se produisant à l'extrémi- té obturée de la valve 17, de donner lieu à une accumulation dans la chambre de valve il et de provoquer une pression sur l'extré- mité de la valve, un petit espace 33 est ménagé entre l'extrémité de la valve et le fond adjacent 34 de la chambre et le fluide pro- venant de ces fuites est conduit de cet espace par des passages 35 forés dans le carter de la machine dans l'espace interne de la partie inférieure du carter 9, d'où il passe par un autre passage 36 dans une chambre 37 raccordée au réservoir collecteur et cons- tituée de préférence par un couvercle bombé 38 qui renferme les engrenages moteurs de la valve 18, 19 et 20.
La chambre 37 est reliée au réservoir collecteur du mécanisme de commande hydrau- ligue au moyen d'un raccord 39.
Lorsque la. machine est utilisée comme pompe, les tubu- lures externes 31 et 32 de l'enveloppe de la chambre de valve se trouvent ou peuvent se trouver en communication avec le réser- voir collecteur par l'intermédiaire de soupapes de retenue, de façon que la tubulure qui au moment considéré est celle de l'as- piration ou de l'admission puisée communiquer avec la réservoir pour remplacer toute tulte de fluide en circulation.. Toutefois, lorsque la machine est utilisée comme moteur tout appoint néces- saire de fluide en circulât'ion est fourni par la pompe qui dessert la machine.
Dans le cas alune machine à. sens de marche unique, quielle soit utilisée comme pompe ou comme moteur, l'une des tubulures ex- ternes 31 ou 32 de la chambre de valve, les espaces annulaires complémentaires 29 ou 30 de l'enveloppe et la lumière diamétrale 27 ou 28, la paire de lumières longitudinales 21, 21 ou 22, 22 et jes lumières radiales ou tangentielles conjuguées 23, 23 ou 24, 24
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de la valve, constituent d'une façon permanente le côté aspira- tion ou admission de la machine,
tandis que l'autre tubulure ex- terne de l'enveloppe et la dispositif complémentaire comprenant l'espace annulaire ainsi que la paire diamétrale de lumières longitudinales et radiales ou tangentielles conjuguées de la val- ve, constituent d'une façon permanente le côté refoulement ou échappement de la machine.
Dans ce cas et lorsque la machine est destinée à être employée uniquement comme pompe, la valve peut, comme c'est représenté sur la Fige 8, être arrêtée à une courte distance de la tubulure externe 31 plus près de l'extrémité de la chambre de valve il et les extrémités des lumières longitu- dinales d'aspiration, dans le cas considéré les lumières 22, 22, ne doivent plus nécessairement être obturées et être raccordées par la lumière diamétrale 28, Fig. 7, mais peuvent s'ouvrir dans l'espace résultant 33.
Dans ce dispositif, l'espace annulaire 29,
Fige 6 est supprimé et la lumière diamétrale 27, Pige 6, reliant les lumières 21, 21 s'ouvre dans l'espace annulaire 30 avec lequel la tubulure externe 32 se trouve en permanence du côté refoulement ou échappement de la machine, l'espace 33.et la tubulure externe 31 se trouvant d'une façon permanente du coté aspiration ou admis- sion de la machine.
Il est manifeste que comme les diverses lumières d'aspi- ration ou d'admission sont toutes raccordées entre elles et que les diverses lumières de refoulement ou d'échappement sont aussi tou- tes raccordées entre elles, tandis que les espaces aux extrémités de la valve sont raccordés au réservoir collecteur, la valve sera en tout temps exempte de pression latérale et de pression en bout et sera parfaitement équilibrée. En conséquence, la valve qui sera bien lubrifiée par 1''huile pompée.. peut être exécutée de manière à s'ajuster très exactement dans sa chambre sans être sujette à usu
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re à aucun moment.
REVENDICATIONS 1.- Pompe ou moteur hydraulique caractérisé en ce qu'il comporte une valve cylindrique rotative de distribution, pour l'entrée et la sortie du fluide hydraulique, fonctionnant dans une chambre pourvue de connexions pour l'entrée et la sortie du fluide hydraulique et d'une ou de plusieurs lumières communiquant avec le ou les cylindres de la pompe ou du moteur, cette valve présentant une paire ou série de lumières axiales ou longitudinales susceptibles de mettre les dites connexions en communication avec la ou les lumières de cylindre dans l'ordre de succession voulu,
et les lumières de chacune de ces paires ou séries étant en commu- nication les unes avec les autres de manière que la pression dans chacune ou l'une quelconque des lumières d'une paire ou d'une sé- rie soit transmise à l'autre lumière ou aux autres lumières de la. paire ou de la série et que la valve soit maintenue en état d'é- quilibre.
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Improvements to hydraulic pumps and motors
This invention relates to hydraulic pumps and motors, reversible or not, of the plunger or piston type, and more particularly, although not exclusively, to pumps and motors for high pressure used in particular in control devices. hydraulic transmission.
The object of the invention is to provide an improved distribution for the suction and the discharge or the admission and the exhaust, as the case may be, of the hydraulic fluid at the inlet and the outlet of the cylinder or cylinders of a pump. or an engine of the kind mentioned.
According to the invention the inlet and outlet of a pump or a motor of the kind specified are controlled by means of a rotary cylindrical valve operating in a chamber or chamber.
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shovel provided with external inlet and outlet conduits and communicating by one or more internal ports with the displacement (s) of the pump or motor, this valve having two pairs or series of axial or longitudinal ports capable of making communicate these external pipes with this or these cylinder lights in the desired order,
while the lumens of each pair or set of axial or longitudinal lumens are in communication with each other so that the pressure in each or in either of the lumens of a pair or of a
Game is transmitted to the other or the other lights of the pair or the Game, so that the valve is kept in a state of equilibrium.
The invention is described more fully below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the invention in a reversible machine, pump or motor, applicable to a hydraulic control mechanism for a ship's rudder *
Fig 2 is a cross section taken on line 11-11 of Fig 1.
Freezes. 3, 4, 5. 6 and 7 are sections of the valve only, along lines IXI-III, IV-IV, V-V, VI-VI and VII-VII respectively of Fig 1, and
Figure 8 is a partial view, in longitudinal section, of the modified valve for a pump or a non-reversible motor with only one direction of operation.
In the drawings as well as in the description below. the same reference numerals denote the same parts.
In these drawings, the machine which can serve as a pump or a motor comprises a housing 9 in are established, for example- @
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ple, three cylinders in line, the upper ends of which communicate by means of apertures 10 with a cylindrical valve chamber 11 formed in the casing above the cylinders. In the latter, are mounted hollow pistons 12, the closed lower ends of which cooperate with control eccentrics 13, of the roller bearing type, arranged on a shaft 14 mounted in the lower part of the housing 9 and in a flange bearing 15 .
The pistons 12 are subjected to the action of coil springs 16 which are housed therein and bear against the lower ends of the pistons and against the housing 9 around the cylinder openings 10, mentioned above, the springs thus tending to keep the lower end of the pistons in engagement with their corresponding eccentrics. According to a variant, the pistons can be connected to the yokes of the eccentrics by rods.
In the valve chamber is mounted a rotary cylindrical valve 17 on one end of which is wedged a toothed wheel 18 which engages an idler intermediate wheel 19 which in turn engages a pinion 20 fixed to the adjacent end of the valve. the shaft 14 and of a diameter equal to half that of the wheel 18, so that the valve 17 rotates in the same direction as the shaft 14 but at half the speed of the latter. Starting from the end of the valve body 17 opposite to that where the control is made, four longitudinal slots 21, 21 and 22, 22 are drilled therein at equal angular distances from one another. the diametrically opposed lumens 21, 21 constituting one pair and the diametrically opposed intermediate lumens 22, 22 forming another pair.
In the axial extension of the cylinder slots 10, radial or tangential lights 23, 23 and 24, 24 formed in the body of the valve lead longitudinal slots 21, 21 and 22,22 @
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on the outskirts of the. vave. The peripheral openings of the radial or tangential lumens extend over a little more than 60 from the periphery of the valve and the three sets of radial or tangential lumens are progressively offset by 60 from each other, as is c. 'is shown in Figs * 3, 4 and 5, so that the lights of each series communicate with their complementary light of cylinder 10, in the desired successive order.
At the end of the valve 17 where the longitudinal lights are drilled, the orifices of the latter are closed by plugs 25,26 (Fig. 1) and near this end two diametral ports 27 and 28 ( Stems * 6 and 7) arranged at 90 to each other are provided nana the valve body * The diametral lumen 27 passes through the pair of longitudinal lights 21, 21 and connects them to each other . and its ends open into an annular space 29 formed in the envelope of the valve chamber., The other diametric lumen 28 passes through the other pair of longitudinal lumens 22,
22 by interconnecting them and its ends open into an annular space 30 of the envelope of the valve chamber 11. The two annular spaces 29 and 30 communicate with external conduits 31 and 32.
The above mentioned groups of radial or tangential lights, the lights of each group, and the diametral lights are separated from each other by the intervening parts. circumferential and longitudinal, of the valve body. Other means or additional means of separation may, if desired, be employed.
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Depending on whether the machine operates as a pump or as a motor and depending on the direction in which the shaft 14 is actuated or must be actuated, the hydraulic fluid is sucked or admitted through one or the other of the external conduits 31 or 32 of the valve chamber 11 in the complementary annular space 29 or 30 and passes through the corresponding diametral lumen 27 or 28, the pair of longitudinal lumens 21, 21 or 22, 22 and the radial or tangential lumens 23, 23 or 24 , 24 and cylinder lumens 10 in cylinders from which it is subsequently returned or discharged by cylinder lumens, other radial or tangential lumens, longitudinal lumens,
the diametral lumen and the annular space of the valve chamber to go into the complementary external pipe or tubing *
Assuming that the machine is to operate as a pump and that the shaft 14 is actuated in the direction indicated by the arrow in Fig. 2, while the valve 17 must turn in the same direction as that indicated by the arrows on the Figs. 3, 4, 5, 6 and 7, the hydraulic fluid will be sucked through the outer pipe or tubing 32 of the valve chamber, into the annular space 30, during the downward or sucking strokes of the pistons 12, and will flow through diametrical valve lumen 28 into longitudinal lumens 22, 22 from where it will pass through radial or tangential lumens 24, 24 and cylinder lumens 10 in the cylinders.
During upward or backward strokes of the pistons, fluid passes from the cylinder through ports 10 and radial or tangential valve ports 23, 23, into longitudinal ports 21, 21 and thence through diametrical port 27 into the annular space 29 of the valve casing, from which it is discharged through the tubing or external pipe 31.
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In order to prevent leaks occurring at the sealed end of valve 17, from giving rise to a build-up in the valve chamber 11 and causing pressure on the end of the valve, a small space 33 is formed between the end of the valve and the adjacent bottom 34 of the chamber and the fluid coming from these leaks is led from this space through passages 35 drilled in the housing of the machine into the internal space of the lower part of the housing 9, from which it passes through another passage 36 into a chamber 37 connected to the collecting tank and preferably constituted by a domed cover 38 which contains the driving gears of the valve 18, 19 and 20.
The chamber 37 is connected to the collecting tank of the hydraulic control mechanism by means of a connector 39.
When the. machine is used as a pump, the outer tubes 31 and 32 of the casing of the valve chamber are or may be in communication with the collecting tank through check valves, so that the tubing which at the time considered is that of the suction or the pulsed inlet communicating with the reservoir to replace any fluid in circulation. However, when the machine is used as a motor, any necessary topping up of fluid in circulation is provided by the pump which serves the machine.
In the case of alum machine. single direction of operation, which is used as a pump or as a motor, one of the external pipes 31 or 32 of the valve chamber, the complementary annular spaces 29 or 30 of the casing and the diametral opening 27 or 28, the pair of longitudinal openings 21, 21 or 22, 22 and conjugate radial or tangential openings 23, 23 or 24, 24
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of the valve, permanently constitute the suction or inlet side of the machine,
while the other outer tubing of the casing and the complementary device comprising the annular space as well as the diametrical pair of longitudinal and radial or tangential slots conjugated in the valve, permanently constitute the discharge side or exhaust from the machine.
In this case and when the machine is intended to be used only as a pump, the valve may, as shown in Fig. 8, be stopped a short distance from the outer tubing 31 closer to the end of the chamber. valve il and the ends of the longitudinal suction ports, in this case the ports 22, 22, no longer need to be closed off and be connected by the diametral port 28, FIG. 7, but can open into the resulting space 33.
In this device, the annular space 29,
Stem 6 is deleted and the diametral port 27, Stem 6, connecting the ports 21, 21 opens into the annular space 30 with which the external pipe 32 is permanently located on the delivery or exhaust side of the machine, the space 33. and the external tubing 31 located permanently on the suction or inlet side of the machine.
It is obvious that since the various suction or intake ports are all connected together and that the various discharge or discharge ports are also all connected together, while the spaces at the ends of the valve are connected to the collecting tank, the valve will at all times be free from side and end pressure and will be perfectly balanced. As a result, the valve which will be well lubricated by the pumped oil can be made to fit very exactly in its chamber without being subject to wear.
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re at no time.
CLAIMS 1.- Hydraulic pump or motor characterized in that it comprises a rotary cylindrical distribution valve, for the inlet and outlet of hydraulic fluid, operating in a chamber provided with connections for the inlet and outlet of hydraulic fluid and one or more ports communicating with the cylinder or cylinders of the pump or engine, this valve having a pair or series of axial or longitudinal slots capable of putting said connections in communication with the cylinder slot or slots in the desired order of succession,
and the lumens of each of these pairs or series being in communication with each other such that the pressure in each or any of the lumens of a pair or series is transmitted to the lumen. other light or to the other lights of the. pair or series and that the valve is kept in a state of equilibrium.