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BORG-WARNER CORPORATION, résidant à CHICAGO ( E.U.A. ).
PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES PRODUISANT UNE PRESSION DE LIQUIDE.
Cette invention est relative à un dispositif du type à engrenage, pour déplacement de liquide, à haute pression, présentant des manchons ou coussinets réglables axialement, et , en particulier, à un agencement perfec- tionné destiné à maintenir les coussinets cylindriques réglables axialement en engagement étanche avec les faces,latérales de l'engrenage.
La présente invention fournit une pompe de production de pres- sion de liquide du type à engrènement, comprenant un coussinet engageant. la face latérale d'une roue dentée, submergé par le liquide sous pression produit par l'engrenage de ladite pompe, une première surface interne dudit coussinet, sensible à la pression, radiale, pouvant se mettre en engagement avec la face latérale de la roue dentée voisine, en relation étanche, une seconde surface sensible à la pression, dirigée vers l'extérieur, des moyens définissant une trajectoire d'écoulement réduit, pour acheminer la pression de liquide produite par l'engrenage de la pompe vers ladite seconde surface et des moyens destinés à maintenir la pression du liquide agissant sur la- dite seconde surface à une valeur inférieure à la valeur de- la pression de débit.
La présente invention fournit également une pompe du type décrit comprenant un coussinet réglable axialement, une première surface dudit cous- sinet sensible à la pression, une seconde surface dudit coussinet sensible- à la pression, de dimension plus grande que ladite première surface sensible à la pression, une soupape différentielle, une première surface de ladite soupape sensible à la pression, tendant, alors de l'application d'une pres- sion, à fermer ladite soupape, des moyens définissant la trajectoire d'écou- lement reliant la première surface du coussinet sensible à la pression à la première surface de la soupape sensible à la pression, une seconde surface de ladite souspape sensible à la pression, tendant, lors de l'application
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d'une pression,
à ouvrir ladite soupape, des moyens définissant la trajectoi- re d'écoulement reliant la seconde surface du coussinet sensible à la pression à la seconde surface de la soupape sensible à la pression, et des moyens dé- finissant une trajectoire d'écoulement vers une surface de ladite pompe à pres- sion relativement basse, en liaison, par ladite souspape, lorsqu'elle est ouver- te, avec la seconde surface sensible à la pression dudit coussinet.
Il a été proposé antérieurement d'employer la pression de liquide produite par l'engrenage d'un dispositif de déplacement de liquide du type à engrenage, pour pousser les coussinets cylindriques en relation étanche de pompage avec les faces latérales associées des roues dentées, et la présente invention est relative à un perfectionnement des dispositifs appartenant à la technique antérieure.
Dans le développement de l'étude qui a mené aux dispositifs de la technique antérieure, on a constaté que la charge de pression obtenue par ex- position des surfaces postérieures des brides radiales des coussinets cylindri- ques à la pression de débit n'était pas suffisante pour maintenir l'étanchéi- té requise entre les surfaces antérieures, s'étendant radialement, des coussi- nets et les faces latérales adjacentes des.roues dentées. Suivant la technique antérieure, un moyen de réaliser la charge de pression proprement dite con- siste à décharger l'extrémité interne radialement de chaque surface avant du coussinet en y prévoyant une rainure annulaire d'une mesure radiale strie- tement contrôlée, ladite rainure annulaire étant ouverte à une pression fai- ble.
Cet agencement s'est avéré .nettement satisfaisant dans la pratique et la présente invention a pour objet un procédé constituant variante pour as- surer sensiblement le même résultat.
Un objet de la présente invention est de fournir un agencement nouveau et perfectionné du type envisagé, dans lequel l'équilibre de pression surpassé nécessaire au coussinet cylindrique, dans le sens de l'engagement étanche de pompage, soit assuré, tandis que, en même temps, le graissage nécessaire est fourni aux surfaces relativement mobiles.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un agen- cement dans lequel on évite l'état de stagnation du liquide sur toute surfa- ce de pression et, en particulier, sur la surface voisine de la surface ex- terne de la bride radiale de chaque coussinet, en prévoyant une circula- tion suffisante du fluide, tout en maintenant la pression convenable.
Suivant un mode de réalisation de cette invention, appliqué à une pompe du type décrit, la pression de charge tendant à maintenir les coussinets, qui, dans ce mode de réalisation, sont à bride, contre les roues dentées, en engagement étanche, est appliquée à deux surfaces de pression distinctes et séparées à la surface postérieure de charrue coussinet, l'une
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desdites surfaces comprenant la surface postécteu#annu1a:1redeJa 1:rideetla secon- de, la surface postérieure annulaire du manchon du coussinet.
Une soupape sensible à la pression est incorporée à la pompe et est construite et agen- cée de telle façon qu'une partie du liquide sous pression pompé soit dirigé- de la première surface vers la tige de soupape, tendant à maintenir la sou- pape en position fermée, tandis que du fluide est dirigé de la seconde sur- face vers la soupape, '-tendant à ouvrir celle-ci. La soupape est chargée par ressort de façon à être normalement maintenue en position fermée et la surface sensible à la pression de-la tige de soupape est réalisée suffisamment plus petite que la surface de la soupape sur laquelle la pression tendant à ou- vrir celle-ci agit, si bien que la soupape peut s'ouvrir pour laisser passer du fluide de la seconde surface vers la basse pression lorsque la pression de charge excède une valeur prédéterminée.
Suivant la seconde forme de réalisation de cette invention, on emploie un agencement de soupape semblable en liaison avec des coussinets massifs, c'est-à-dire des coussinets du type sans gradin ou bride-. Dans cet agencement, au lieu. de contrôler la pression, appliquée à une surface postérieure réduite du coussinet, l'agencement de soupape contrôle la pres-
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sion appliquée à toute la surface postérieure.
Dautres objets et avantages de la présente invention ressorti- ront de la description détaillée qui suit, faite avec référence au dessin ci-annexé.
La figure 1 montre une vue axiale, en coupe partielle, d'une pompe à engrenage conforme au premier mode de réalisation de cette inven- tion, la vue étant faite sensiblement suivant la ligne 1-1 de la figure 2.
La figure 2 montre une vue transversale, en coupe faite sensible- ment suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 montre une vue de détail, en cape., à échelle plus gran- de, comparable à la vue de la figure 1, montrant l'agencement de passages au coté supérieur du coussinet supérieur et leur mode de liaison avec l'agence- ment à soupape.
La figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 mais à la même échelle que les rues des figures 1 et .2, montrant la présente in- vention appliquée à une pompe utilisant des coussinets massifs ou sans gra- din, suivant le second mode de réalisation de l'invention.
Si l'on se- réfère- au dessin et, en particulier, aux figures 1, 2 et 3, on y voit un dispositif de déplacement de liquide du type)! engrenage 10, qui comprend un corps de pompe 11, pourvu d'un élément de fermeture 12.
Le corps 11 et l'élément de fermeture 12 sont usinés intérieurement de fa- gon à laisser une paire d'alésages ou de chambres parallèles, qui se coupent 13 et 14,dans lesquels sont disposées, en relation complémentaire, les roues dentées 15 et 16 de la pompe, qui engrènent. Du liquide sous faible pression est introduit par l'entrée 17 et du liquide sous pression élevée est débité par la sortie 18.
Les moyens constituant' les plaques d'extrémité identiques com- plémentaires ou les moyens constituant les coussinets cylindriques et dis- positif d'étanchéité de la pompe sont associés avec les roues dentées pour coopérer avec leurs faces latérales, de chaque coté ; ainsi, des coussinets cylindriques à bride ou à gradin 20 et 21 sont prévua pour 'coopérer avec les faces latérales opposées de la roue dentée 15, tandis que des coussinets cylindriques semblables 22 et 23 sont prévus respectivement aux côtés gau- che et droit de la roue dentée 16. Les coussinets 21 et 23 sont fixes dans- le corps 11 tandis que les coussinets 20 et 22 y sont relativement mobiles axialement.
Des ressorts de compression en spirale 24 et 25 sont prévue dans les extrémités gauches des alésages 13 et 14 respectivement pour appuyer sur les c8tés gauches des coussinets 20 et 22, poussant les faces antirieures de ces coussinets en engagement avec les faces latérales des roues dentées 15 et 16 qui engrènent.
En vue de l'application de la pression de charge aux surfaces postérieures des coussinets mobiles axialement 20 et 22, une rainure annu- laire 26 est formée dans la face antérieure du coussinet 20, comme il est montré la figure 2, et est reliée, par une rainure radiale 27, au côté de sortie 18 de la pompe. Par conséquent, du fluide sous pression est appliqué, par la rainure 27, à la rainure annulaire 26 et, en raison du léger espace libre existant entre le coussinet et la roue dentée, en partie du fait des caractéristiques de film du liquide pompé, il y a une fuite de la rainure radialement,, vers l'intérieur, vers une rainure axiale 28, formée dans le côté interne de la partie principale du coussinet 20, se continuant par une partie axiale ou manchon 30 du coussinet.
Dans certains cas, en particulier lorsque le fluide pompé n'est pas d'une viscosité relativement élevée, les tolérances normalement permises entre l'arbre d'engrenage 31 de la roue den- tée 15 et le coussinet 20 peuvent fournir une voie de fuite suffisante, si bien que la rainure axiale 28 peut ne pas être nécessaire. Toutefois, dans les conditions de froid extrême et lorsque la pompe peut être mise en marche à sec, il peut y avoir un intervalle de temps considérable avant qu'une telle
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fuite soit suffisante, en volume, pour remplir les chambres de charge ou d' étanchéité, comme il sera décrit plus loin. Dans de telles conditions, la rainure 28 et la rainure correspondante 22 associée au coussinet 22 sont désirables.
La partie axiale 30 se termine à une courte distance de la pa- roi d'extrémité de l'alésage 13, fournissant ainsi une chambre annulaire de pression ou d'étanchéité 33. La chambre 33 est reliée, à son côté supé- rieur, comme on peut le voir à la figure 1, par un court passage 34, à une chambre de soupape cylindrique 35, dans laquelle est prévu un disque de soupape 36, pourvu d'une tige montante 37. La chambre de soupape 35 a un diamètre sensiblement supérieur à celui du passage 34 et le disque de sou- pape 36 s'appuie normalement sur le bord supérieur du passage 34, étant poussé dans cette position par le ressort hélicoïdal 38, disposé autour de la tige de soupape 37 et ayant son extrémité inférieure en engagement avec la surface supérieure du disque 36.
L'extrémité supérieure du ressort 38 appuie sur le côté inférieur d'un chapeau fileté à sa périphérie 39, con- venablement vissé dans la partie supérieure filetée de la chambre de soupape 35, pour permettre le réglage du ressort 38.
Il ressort de ce qui précède que du liquide sous la pression de débit est appliqué à la surface d'extrémité postérieure de la partie 30 du coussinet 20.A la figure 3, cette surface a été désignée par A-l. Une pression est appliquée à la surface postérieure, désignée par A-2 à la fi- gure 3, de la partie la plus grande ou bride 40 du coussinet 20, pression provenant d'un passage 41, qui relie par l'une de ses extrémités au côté de sortie 18 de la pompe et, par son autre extrémité, à la chambre annulaire de pression ou d'étanchéité 42, définie par la surface postérieure annulait** de la bride 40, la surface voisine de l'élément de fermeture d'extrémité 12, la surface périphérique antérieure de la partie 30 du coussinet 20 et la surface interne de l'alésage 13.
Afin d'empêcher une fuite de la chambre 42 vers l'arrière entre la partie de coussinet 30 et la fermeture 12, un anneau d'étanchéité 43 est prévu et disposé autour de la partie de prolongement 30, anneau qui est placé dans un évidement annulaire 44, formé dans la surface antérieure de l'élément de fermeture 12, au coté interne radialement de la chambre 42. Un second anneau d'étanchéité 45 est prévu entre l'arbre 3 et l'élément de fermeture 12, près de sa partie gauche, l'anneau 45 étant pla- cé dans une rainure annulaire 46 formée dans-l'élément de fermeture 12, à gauche de la chambre 33.
Du liquide sous pression est également appliqué à la surface d' extrémité supérieure de la tige de soupape- 37, par un passage 47,qui va de la chambre 42 à la partie supérieure de la chambre de soupape 35. Le chapeau 39 présente une large rainure annulaire 48, formée dans la péri- phérie de sa partie filetée, et un court passage 49,prévu dans.
le chapeau, relie la rainure 48 à l'extrémité supérieure d'un alésage axial 50, dans le- quel la partie supérieure de la tige de soupape 37 est montée à coulissement L'étendue de la surface d'extrémité de la tige de soupape est sévèrement choi- sie par rapport à la surface de pression existants au côté inférieur du dis- que 36 de la soupape, si bien que la surface de pression à l'extrémité de la tige 37 est suffisamment inférieure à la surface de pression au côté inférieur du disque 36 pour que la soupape tende à s'ouvrir lorsque la pression dans la chambre annulaire de charge 33 excède une valeur prédéterminée.
La chambre de soupape 35 est ouverte à la pression d'admission par un passage 51, éta-r blissant la liaison avec l'extrémité supérieure du passage arqué 52, comme on peut le voir à la figure 2, et la passage 52 se prolonge vers l'admission 17 de la pompe par un passage axial 53. Comme la pression de charge dans la chambre 33 atteint une valeur prédéterminée, valeur qui peut être modifiée par réglage du ressort 38, effectuée par rotation du chapeau 39, la soupape tend à s'ouvrir et à laisser passer du fluide vers l'admission ; par cQnsé- quent la pression de charge maximum sur la surface A-1 peut être sévère- ment contrôlée et, si on le désire, maintenue à une valeur inférieure à celle qui est appliquée-à la surface A-2.
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Si l'on se reporte à nouveau à la figure 1, on vot qu'un pas- sage 54 est prévu dans l'élément de fermeture 12 et relie la chambre de charge 33, à son coté inférieur, à une chambre 55, définie par la partie gauche de l'alésage 14 et les extrémités gauches du coussinet 22 et de la roue dentée 16. Un ressort de compression 25 est disposé dans cette chambre
La roue dentée 16 présente un alésage axial 56, qui la travers* et qui relie la chambre 55 à une chambre correspondante 57, prévue à l'extrémité droite du coussinet 23. La chambre 57, à son tour, est reliée, par un passage 58, formé dans la paroi d'extrémité droite du cqrps IL, à une chambre semblable
60, prévue dans- l'alésage 13, à l'extrémité droite du coussinet 21.
Par conséquent,.il apparaîtra que, comme la soupape 36 s'ouvre à un niveau de pression prédéterminé, un écoulement de fluide sous pression est établi des chambres 60,57, 55 et 33 vers le côté d'admission de la pompe. Du fluide sous pression fuit entre l'extrémité droite de l'arbre 31 et le coussinet 21 en raison de l'espace libre prévu, et, de même, la fuite de fluide entre la partie d'appui de la roue dentée 16 et le coussinet 23 est renvoyée au cô- té d'admission de la pompe. Du fait de cet écoulemet de retour, la surchauffe des coussinets est pratiquement évitée et un graissage amélioré des parties relativement mobiles est obtenu, ce qui permet un. fonctionnement continu de cette pompe sans danger d'endommagement.
Bien que cette invention ait été exposée avec emploi de coussinets du type à bride ou à'gradin, elle peut également s'appliquer à des coussinets du type massif ou en bloc. La figure 4 représente un second mode de réalisa- tion de cette invention, dans lequel on emploie un coussinet du type massif 65.
A l'exception du nombre de référence 65, désignant le coussinet sans gradin, les nombres de référence employés sont les mêmes que ceux qui ont été utilisés aux figures 1,2 et 3, représentant le premier mode de réalisa- tion de cette invention, et on remarquera que la surface antérieure du cous- sinet 65 présente une rainure annulaire 26, semblable à celle qui est uti- lisée pour le coussinet 20, grâce à laquelle du fluide à la pression de sor- tie est appliqué à la surface interne radialement du coussinet et peut s' écouler par la rainure axiale 28 vers la surface postérieure du coussinet.
Dans ce cas, toutefois, comme il n'y a qu'une surface de charge annulaire seulement prévue à la surface postérieure du* coussinet 65, la rainure 28 est prévue principalement pour fournir du fluide pour le- graissage de l'ar- bre 31 par rapport au coussinet 65, et la pression da charge principale est fournie par le passage 41 s'étendant de la sortie 18 à la chambre 42, à l'ar- rière du coussinet 65. Des coussinets semblables au coussinet sans-gradin 65 peuvent évidemment remplacer les autres coussinets 21, 22-et 23, montrés à la figure 1.
Lors du fonctionnement de l'agencement conforme à ce mode de réa- lisation de l'invention, comme la pression de charge atteint une valeur pré- déterminée, la soupape 36 tend à s'ouvrir, établissant ainsi la valeur de charge maximum et permettant en même temps un écoulement de retour réduit de fluide vers le côté d'admission de la pompe. Cet écoulement de retour de fluide assure le graissage des surfaces relativement mobiles et empêche leur surchauffe, outre qu'il établit la valeur de charge maximum.
Bien qu'ici; les divers éléments aient été considérés comme placés à droite ou à gauche, on comprendra que ceci n'a été fait que- pour faciliter la description et pour établir les positions relatives des éléments représentés aux dessins.
Bien que deux formes seulement de réalisation de cette invention aient été représentées et décrites, de nombreuses modifications peuvent être prévues sans pour cela que l'on s'écarte du cadre de- la présente invention.
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BORG-WARNER CORPORATION, residing in CHICAGO (E.U.A.).
IMPROVEMENTS TO PUMPS PRODUCING LIQUID PRESSURE.
This invention relates to a gear-type device for moving liquid at high pressure having axially adjustable sleeves or bearings, and in particular to an improved arrangement for keeping the axially adjustable cylindrical bearings in engagement. sealed with the sides of the gear.
The present invention provides a mesh type liquid pressure generating pump comprising an engaging bushing. the side face of a toothed wheel, submerged by the pressurized liquid produced by the gear of said pump, a first internal surface of said bearing, sensitive to pressure, radial, being able to engage with the side face of the wheel toothed adjacent, in sealed relationship, a second pressure sensitive surface, directed outwardly, means defining a reduced flow path, for conveying the liquid pressure produced by the pump gear to said second surface and means for maintaining the pressure of the liquid acting on said second surface at a value less than the value of the flow pressure.
The present invention also provides a pump of the type described comprising an axially adjustable bush, a first surface of said pressure sensitive bush, a second surface of said pressure sensitive bush, larger in dimension than said first pressure sensitive surface. pressure, a differential valve, a first surface of said pressure sensitive valve, then tending by application of a pressure to close said valve, means defining the flow path connecting the first surface from the pressure-sensitive pad to the first surface of the pressure-sensitive valve, a second surface of said pressure-sensitive sub-valve tensing upon application
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with a push,
opening said valve, means defining the flow path connecting the second surface of the pressure sensitive pad to the second surface of the pressure sensitive valve, and means defining a flow path towards a pressure sensitive pad. surface of said relatively low pressure pump in connection, by said sub-valve, when open, with the second pressure sensitive surface of said pad.
It has previously been proposed to employ the liquid pressure produced by the gear of a gear type liquid displacement device, to urge the cylindrical bearings into pumping sealed relationship with the associated side faces of the toothed wheels, and the present invention relates to an improvement of the devices belonging to the prior art.
In the development of the study which led to the devices of the prior art, it was found that the pressure load obtained by exposing the posterior surfaces of the radial flanges of the cylindrical bearings to the flow pressure was not sufficient to maintain the required seal between the anterior, radially extending surfaces of the pads and the adjacent side faces of the sprockets. According to the prior art, one means of achieving the actual pressure load consists of unloading the inner end radially of each front surface of the bearing by providing therein an annular groove of a radially controlled radial extent, said annular groove. being open at low pressure.
This arrangement has been found to be significantly satisfactory in practice and the present invention relates to an alternative method for achieving substantially the same result.
It is an object of the present invention to provide a new and improved arrangement of the type contemplated, in which the surpassed pressure balance necessary for the cylindrical bushing, in the direction of the pumping-tight engagement, is ensured, while at the same time time, the necessary lubrication is supplied to relatively mobile surfaces.
Another object of the present invention is to provide an arrangement in which the state of stagnation of the liquid is avoided on any pressure surface and, in particular, on the surface adjacent to the outer surface of the flange. radial of each bearing, providing sufficient fluid circulation while maintaining the correct pressure.
In accordance with an embodiment of this invention, applied to a pump of the type described, the charge pressure tending to maintain the bearings, which in this embodiment are flanged against the toothed wheels in sealed engagement is applied. with two distinct and separate pressure surfaces at the back surface of the bearing plow, one
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said surfaces comprising the posterior surface # annu1a: 1redeJa 1: wrinkle and the second, the annular posterior surface of the sleeve of the pad.
A pressure sensitive valve is incorporated in the pump and is so constructed and arranged that a portion of the pumped pressurized liquid is directed from the first surface towards the valve stem, tending to hold the valve. in the closed position, while fluid is directed from the second surface to the valve, tending to open the latter. The valve is spring loaded so as to be normally held in the closed position and the pressure sensitive area of the valve stem is made sufficiently smaller than the area of the valve over which the pressure tends to open it. This works so that the valve can open to allow fluid to flow from the second surface to the low pressure when the charge pressure exceeds a predetermined value.
According to the second embodiment of this invention, a similar valve arrangement is employed in connection with solid bearings, i.e., bearings of the stepped or flangeless type. In this arrangement, instead. control the pressure, applied to a small posterior surface of the pad, the valve arrangement controls the pressure
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Zion applied to the entire posterior surface.
Other objects and advantages of the present invention will emerge from the detailed description which follows, given with reference to the accompanying drawing.
Figure 1 shows an axial view, in partial section, of a gear pump according to the first embodiment of this invention, the view being taken substantially along the line 1-1 of Figure 2.
Figure 2 shows a cross-sectional view taken substantially along the line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 shows a detail view, in cape., On a larger scale, comparable to the view in figure 1, showing the arrangement of passages on the upper side of the upper pad and their mode of connection with the agency - valve unit.
FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 3 but on the same scale as the streets of FIGS. 1 and .2, showing the present invention applied to a pump using solid bearings or without steps, according to the method. second embodiment of the invention.
If we refer to the drawing and, in particular, to Figures 1, 2 and 3, there is a liquid displacement device of the type)! gear 10, which comprises a pump body 11, provided with a closing element 12.
The body 11 and the closure member 12 are internally machined so as to leave a pair of parallel bores or chambers, which intersect 13 and 14, in which are disposed, in complementary relation, the toothed wheels 15 and 16 of the pump, which mesh. Low pressure liquid is introduced through inlet 17 and high pressure liquid is delivered through outlet 18.
The means constituting the complementary identical end plates or the means constituting the cylindrical bearings and sealing device of the pump are associated with the toothed wheels to cooperate with their lateral faces, on each side; thus, flanged or stepped cylindrical bearings 20 and 21 are provided to cooperate with the opposing side faces of toothed wheel 15, while similar cylindrical bearings 22 and 23 are provided on the left and right sides of the wheel, respectively. toothed wheel 16. The bearings 21 and 23 are fixed in the body 11 while the bearings 20 and 22 are relatively axially movable therein.
Spiral compression springs 24 and 25 are provided in the left ends of the bores 13 and 14 respectively to press on the left sides of the bearings 20 and 22, urging the front faces of these bearings into engagement with the side faces of the toothed wheels 15 and 16 that mesh.
In view of the application of the load pressure to the posterior surfaces of the axially movable bearings 20 and 22, an annular groove 26 is formed in the anterior face of the bearing 20, as shown in FIG. 2, and is connected, by a radial groove 27, at the outlet side 18 of the pump. Therefore, pressurized fluid is applied, through the groove 27, to the annular groove 26 and, due to the slight free space between the bearing and the gear, partly due to the film characteristics of the pumped liquid, it There is a leakage from the groove radially inwardly to an axial groove 28, formed in the inner side of the main part of the pad 20, continuing through an axial portion or sleeve 30 of the pad.
In some cases, particularly where the fluid being pumped is not of a relatively high viscosity, the tolerances normally allowed between the gear shaft 31 of the toothed wheel 15 and the bearing 20 may provide an escape route. sufficient, so that the axial groove 28 may not be necessary. However, in extremely cold conditions and when the pump can be run dry, there may be a considerable time interval before such
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leakage is sufficient, in volume, to fill the charging or sealing chambers, as will be described later. Under such conditions, the groove 28 and the corresponding groove 22 associated with the bushing 22 are desirable.
The axial portion 30 terminates a short distance from the end wall of the bore 13, thus providing an annular pressure or sealing chamber 33. The chamber 33 is connected at its upper side. as can be seen in figure 1, through a short passage 34, to a cylindrical valve chamber 35, in which is provided a valve disc 36, provided with a rising stem 37. The valve chamber 35 has a diameter substantially greater than that of passage 34 and valve disc 36 normally rests on the upper edge of passage 34, being urged into this position by coil spring 38, disposed around valve stem 37 and having its end lower in engagement with the upper surface of the disc 36.
The upper end of the spring 38 bears against the lower side of a threaded cap at its periphery 39, suitably screwed into the threaded upper part of the valve chamber 35, to allow adjustment of the spring 38.
It is apparent from the above that liquid under the flow pressure is applied to the rear end surface of the portion 30 of the pad 20. In Figure 3, this surface has been designated A-1. Pressure is applied to the posterior surface, designated A-2 in Figure 3, of the largest part or flange 40 of the pad 20, pressure coming from a passage 41, which connects by one of its ends at the outlet side 18 of the pump and, at its other end, at the annular pressure or sealing chamber 42, defined by the rear surface annulled ** of the flange 40, the neighboring surface of the closure element end 12, the anterior peripheral surface of part 30 of the bearing 20 and the internal surface of the bore 13.
In order to prevent backward leakage of the chamber 42 between the pad portion 30 and the closure 12, a sealing ring 43 is provided and disposed around the extension portion 30 which ring is placed in a recess. annular 44, formed in the anterior surface of the closure member 12, at the radially inner side of the chamber 42. A second sealing ring 45 is provided between the shaft 3 and the closure member 12, near its left part, the ring 45 being placed in an annular groove 46 formed in the closure element 12, to the left of the chamber 33.
Liquid under pressure is also applied to the upper end surface of the valve stem 37, through a passage 47, which extends from the chamber 42 to the top of the valve chamber 35. The cap 39 has a wide width. annular groove 48, formed in the periphery of its threaded part, and a short passage 49, provided in.
the bonnet, connects the groove 48 to the upper end of an axial bore 50, in which the upper part of the valve stem 37 is slidably mounted The extent of the end surface of the valve stem is severely chosen with respect to the existing pressure surface at the underside of the valve disc 36, so that the pressure surface at the end of the rod 37 is sufficiently less than the pressure surface at the side. lower part of the disc 36 so that the valve tends to open when the pressure in the annular load chamber 33 exceeds a predetermined value.
The valve chamber 35 is opened to the inlet pressure through a passage 51, establishing the connection with the upper end of the arched passage 52, as can be seen in Figure 2, and the passage 52 is extended towards the inlet 17 of the pump through an axial passage 53. As the charge pressure in the chamber 33 reaches a predetermined value, a value which can be modified by adjustment of the spring 38, effected by rotation of the cap 39, the valve tends to open and allow fluid to pass to the inlet; therefore, the maximum load pressure on surface A-1 can be severely controlled and, if desired, maintained at a value lower than that applied to surface A-2.
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Referring again to Figure 1, we vote that a passage 54 is provided in the closure element 12 and connects the charging chamber 33, at its lower side, to a chamber 55, defined by the left part of the bore 14 and the left ends of the bearing 22 and of the toothed wheel 16. A compression spring 25 is arranged in this chamber
The toothed wheel 16 has an axial bore 56, which passes through it * and which connects the chamber 55 to a corresponding chamber 57, provided at the right end of the bearing 23. The chamber 57, in turn, is connected by a passage 58, formed in the right end wall of the IL cqrps, to a similar chamber
60, provided in the bore 13, at the right end of the bearing 21.
Therefore, it will appear that, as the valve 36 opens at a predetermined pressure level, a flow of pressurized fluid is established from the chambers 60, 57, 55 and 33 to the inlet side of the pump. Fluid under pressure leaks between the right end of the shaft 31 and the bearing 21 due to the free space provided, and, likewise, the leakage of fluid between the bearing part of the toothed wheel 16 and the bush 23 is returned to the inlet side of the pump. Due to this return flow, overheating of the bearings is practically avoided and improved lubrication of the relatively movable parts is obtained, which allows a. continuous operation of this pump without danger of damage.
Although this invention has been disclosed with the use of bearings of the flanged or stepped type, it can also be applied to bearings of the solid or block type. Fig. 4 shows a second embodiment of this invention, in which a solid type bushing 65 is employed.
With the exception of the reference numeral 65, denoting the stepped bearing, the reference numbers employed are the same as those which have been used in Figures 1, 2 and 3, showing the first embodiment of this invention, and it will be appreciated that the anterior surface of the pad 65 has an annular groove 26, similar to that used for the pad 20, whereby fluid at the outlet pressure is applied to the inner surface radially. of the pad and may flow through the axial groove 28 towards the posterior surface of the pad.
In this case, however, since there is only one annular loading surface provided at the posterior surface of the bearing 65, the groove 28 is provided primarily to supply fluid for lubricating the shaft. 31 relative to the bearing 65, and the main load pressure is supplied by the passage 41 extending from the outlet 18 to the chamber 42, at the rear of the bearing 65. Similar bearings to the stepless bearing 65 can obviously replace the other bearings 21, 22-and 23, shown in Figure 1.
In operation of the arrangement according to this embodiment of the invention, as the charge pressure reaches a predetermined value, the valve 36 tends to open, thereby establishing the maximum charge value and allowing at the same time a reduced return flow of fluid to the inlet side of the pump. This return flow of fluid lubricates the relatively moving surfaces and prevents their overheating, in addition to establishing the maximum load value.
Although here; the various elements have been considered to be placed on the right or on the left, it will be understood that this was done only to facilitate the description and to establish the relative positions of the elements shown in the drawings.
Although only two embodiments of this invention have been shown and described, many modifications can be provided without departing from the scope of the present invention.
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