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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX POMPES A PLUSIEURS ETAGES DE PRESSION, PLUS SPECIALEMENT POUR DES MACHINES-OUTILS,
L'invention est relative à une pompe à plusieurs étages de pression, plus spécialement pour des machines-outils, pour laquelle dans une enveloppe fixe plusieurs cylindres sont répartis autour d'un organe de commande excentré qui est relié à un mécanisme d'entraînement et sur lequel les tiges des pistons prennent appui. Des pompes de ce genre conviennent, tout particulièrement, à l'actionnement de presse, par exemple, pour courber ou redresser des profilés utilisés pour la construction de soutiens dans des galeries de mines ou récupérés dans de la ferraille. Pour ces pompes, on a besoin, généralement, de 50 à 60 atm. dans l'étage de basse pression et de 250 à 300 atm. dans l'étage de haute pression.
On connaît des pompes pour lesquelles les cylindres fixes, pour la haute et pour la basse pression, sont établis dans un même plan en alternance et en forme d'étoile autour d'un excentrique entraîné. Les cylindres de chaque étage de pression sont raccordés à une chambre collectrice commune munie d'une soupape de surpression et les chambres collectrices de tous les étages de pression sont re liées par des conduits séparés, à une boite de distribution qui comporte des conduits de raccordement aboutissant à la machine-outil. Les pompes de ce genre comprennent des étages qui sont réglés pour des pressions détermi- nées et chaque étage a un débit qui reste constant.
La quantité du fluide' à comprimer qui peut être débitée en excès, est introduite par les soupapes de surpression adjointes aux chambres collectrices, dans un collecteur.
Conformément à l'invention, on obtient une simplification dans la construction de la pompe, un accroissement de la sécurité de fonctionnement et une meilleure adaptation aux conditions de travail momentanées, en entourant l'excentrique, calé sur l'arbre d'entraînement, d'un anneau excen-
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tré propre à être déplacé angulairement par rapport à l'excentrique central contre l'action d'un effort de rappel, la face externe de cet anneau formant, le cas échéant indirectement, une face d'appui pour les tiges des pistons. L'effort de rappel peut être produit mécaniquement, hydrauliquement, magnétiquement ou de toute autre manière. Des ressorts, par exemple des lames élastiques ou des ressorts en spirale, tendus entre l'excentrique et l'anneau excentré, conviennent tout particulièrement à cet effet.
Surtout quand on utilise des ressorts en spirale, la zône de réglage et la pression voulue peuvent varier entre des limites écartées.
Par la constitution particulière de l'organe de commande excentré, on obtient, quand il se produit une résistance dans la machine-outil et quand il en résulte une accumulation du fluide par les pistons, que l'anneau excentré soit retenu contre l'action de la force de rappel, de sorte que la course du piston et par conséquent, le débit sont automatiquement diminués. Avec une zône de réglage suffisamment étendue, la course du piston peut être réduite jusqu'à 0. Par le déplacement de l'anneau excentré et la diminution du bras de levier utile qui en résulte, il se produit un accroissement de la pression quand la course du piston diminue entre des limites déterminées.
Quand la résistance dans la machine-outil diminue, l'anneau excentré revient automatiquement vers sa position initiale, ce qui permet d'obtenir une augmentation de la course du piston et un accroissement du débit. A cause du réglage automatique de la puissance, on peut supprimer les soupapes de surpression qui jusqu'ici étaient nécessaires, dans les conduits aboutissant à la machine-outil ou à la boite de distribution établie entre la pom- pe et la machine-outil. Ces soupapes ne sont pas nécessaires pour le réglage des étages de pression.
La pompe, établie selon l'invention, présente, en outre, l'avantage que l'on peut, dans de nombreux cas, s'abstenir d'utiliser plusieurs groupes de cylindres, ayant des puissances différentes, avec les chambres collectrices et les différents conduits établis en aval ainsi que l'organe distributeur qui, selon les besoins, fait intervenir l'un de ces conduits. Seulement dans les cas où de très grandes différences de pression (haute et basse pression) sont nécessaires, on conserve la disposition connue des cylindres pour laquelle les cylindres à haute pression et les cylindres à basse pression sont établis en alternance et en forme d'étoile, dans un même plan, autour de l'organe de commande excentré.
Dans ce cas, on obtient, toutefois, aussi l'avantage que par le mode de fonctionnement de l'organe de commande, chaque étage fondamental peut s'adapter de lui-même aux conditions à remplir en ce qui concerne la puissance et la pression, sans que l'on doive faire intervenir des soupapes de surpression ou des organes distributeurs spéciaux.
Quand on utilise l'organe de commande, conformément à l'invention, on peut disposer les cylindres de manière telle que leurs axes soient radiaux par rapport à l'axe de l'enveloppe. L'organe de commande selon l'invention est utilisé, avec un avantage particulier, pour des pompes de ce genre pour lesquelles les axes des cylindres de la pompe sont inclinés, suivant un angle réduit, par rapport au rayon de l'enveloppe, de sorte que pendant la phase de pression de la pompe, l'angle de poussée utile, formé entre la tige de piston et l'excentrique, n'est pas notablement inférieur ou supérieur à 90 .
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en vue de côté, l'ensemble de la pompe.
La fig. 2 montre, en élévation (parties en coupe), les cylindres disposés en étoile avec leur commande.
Les figs. 3 et 4 montrent, en élévation, l'organe de commande occupant des positions de travail différentes par rapport à un cylindré.
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La fige 5 montre, en vue de côté (parties en coupe axiale), l'organe de commande.
Les figso 6 et 7 montrent, en coupe axiale, un cylindre avec piston de la pompe, la fig. 6 montrant la plus grande course et la fig. 7 la plus petite course du piston, comme prévu pour l'exemple montré.
Pour la pompemontrée à titre d'exemple sur les figs. 1 et 2, on loge dans une enveloppe fixe 1 les cylindres 2 d'un étage à basse pres- sion et les cylindres 3 d'un étage à haute pression, les cylindres étant répartis en alternance et suivant une étoile autour d'un organe de comman- de excentré. Cet organe est formé par un excentrique 4, calé sur l'arbre de commande et entouré d'un anneau excentré 5. L'anneau 5 peut tourner autour de l'excentrique 4 contre l'action d'un ressort 6 (figs. 3 à 5). Les pistons
7 sont constitués par des pistons creux et sont guidés dans les cylindres sans l'intervention de segments ou de guides spéciaux. Pour assurer l'étan- chéité, de simples bourrelets ou nervures périphériques sont suffisants.
Les extrémités internes des tiges des pistons des deux groupes de cylindres sont guidées, par l'intermédiaire de sabots 8, par l'anneau excentré 5 ou par une douille qui entoure celui-ci. Cette douille peut être engagée sur l'anneau de manière à pouvoir tourner librement autour de celui-ci. Les sabots 8 sont reliés aux tiges de piston par des pivots. Par ailleurs, la distance entre le sabot et le piston est aussi réduite que possible.
Les orifices d'aspiration 9 des cylindres sont ménagés dans les parois latérales de ceux-ci et débouchent directement dans la chambre à huile de la pompe, cette chambre étant formée par le carter 10. A cause de la dépression formée dans le cylindre par le recul du piston dans celui-ci, l'huile qui est utilisée comme fluide de pression, est aspirée dans le cylindre par les orifices 9. Par des soupapes de refoulement, logées dans la culasse du cylindre, l'huile est dirigée vers les chambres collectrices 11.
Pour chacun des deux groupes de cylindres, on a prévu une chambre collectrice séparée. Chaque chambre collectrice est reliée par un conduit 12 ou 13 à un organe distributeur 14 qui est relié par exemple par deux conduits, à la machine-outil. Pour manoeuvrer cet organe distributeur, on se sert du levier de commande 15. On peut remplacer les orifices d'aspiration, ménagés dans la paroi du cylindre, par des soupapes d'aspiration logées dans la culasse du cylindre.
L'enveloppe 1, dans laquelle sont logés les cylindres, ainsi que les chambres collectrices 11 et l'organe distributeur 14 sont établis dans un carter d'huile fermé. Hors de ce carter sortent seulement l'arbre 16 relié au moteur, le levier de commande 15 de 1?organe distributeur 14 et les conduits aboutissant aux cylindres de travail d'une machine, par exemple d'une presse, de sorte que la pompe et son dispositif de commande sont complétement entourés d'huile.
Au lieu d'avoir recours aux deux groupes de cylindres, adoptés pour l'exemple montré, il suffit dans la plupart des cas d'utiliser un seul groupe de cylindres en aval duquel est établie une seule chambre collectrice avec un conduit aboutissant à l'organe distributeur 14. Cet organe 14 peut être constitué de manière telle qu'il provoque seulement la marche avant et la marche arrière de la machine-outil.
Comme visible sur les figs. 3 à 5, on ménage dans les deux faces latérales de l'excentrique 4, calé sur l'arbre 16, des gorges annulaires 17.
Dans chacune de ces organes est logé un ressort en spirale 6 de longueur appropriée, les extrémités du ressort étant reliées, d'une part, à l'excentrique 4 et, d'autre part, à l'anneau excentré 5. Le ressort est disposé de manière telle que lorsque le piston 7 exerce, par l'intermédiaire du sabot 8, une résistance plus grande, l'anneau excentré 5 soit retenu contre l'action
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du ressort 6, de sorte que la valeur de 1 excentricité ainsi que la course du piston sont modifiées. La tension du ressort est choisie de manière telle que le déplacement angulaire de l'anneau n'ait lieu que pour une pression. minimum prédéterminée.
On peut également remplacer les deux ressorts par un seul ressort établi dans le plan médian de l'excentrique. A la place des ressorts en spirale, on peut également utiliser d'autres organes propres à exercer un effort de rappel. L'amplitude du mouvement relatif entre l'excentrique 4 et l'anneau excentré 5 peut être limitée par des butées, par exemple par une vis 18 qui est engagée dans l'excentrique 4 et qui est logée dans une fente 19 de l'anneau excentré 50
Comme lemontre la fig. 69 le piston 7 a une grande course quand l'organe de commande 4, 5 est à sa position initiale, de sorte que le débit de la pompe a une valeur élevée correspondante.
Quand, à cause d'une résistance croissante exercée par une machine-outil, il se produit un mouvement relatif entre l'anneau excentré 5 et l'excentrique 4, la course du piston devient de plus en plus petite et peut atteindre,par exemple, la limite montrée sur la fig. 7. On peut également envisager de faire reculer l'anneau excentré 5 avec une amplitude telle que la course du piston devienne égale à 0.
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IMPROVEMENTS FOR PUMPS WITH MULTIPLE PRESSURE STAGES, MORE SPECIFICALLY FOR MACHINE TOOLS,
The invention relates to a pump with several pressure stages, more especially for machine tools, for which in a fixed casing several cylinders are distributed around an eccentric control member which is connected to a drive mechanism and on which the piston rods rest. Pumps of this kind are particularly suitable for press actuation, for example, for bending or straightening profiles used for the construction of supports in mine galleries or recovered from scrap metal. For these pumps, generally 50 to 60 atm is required. in the low pressure stage and from 250 to 300 atm. in the high pressure stage.
Pumps are known for which the fixed cylinders, for high and low pressure, are established in the same plane alternately and in the form of a star around a driven eccentric. The cylinders of each pressure stage are connected to a common collecting chamber fitted with a pressure relief valve and the collecting chambers of all the pressure stages are connected by separate conduits, to a distribution box which includes connecting conduits. resulting in the machine tool. Pumps of this kind include stages which are set for determined pressures and each stage has a flow rate which remains constant.
The quantity of the fluid to be compressed which can be discharged in excess, is introduced by the pressure relief valves adjoining the collecting chambers, into a manifold.
According to the invention, one obtains a simplification in the construction of the pump, an increase in operating safety and a better adaptation to the momentary working conditions, by surrounding the eccentric, wedged on the drive shaft, d 'an excen-
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tré suitable for being displaced angularly relative to the central eccentric against the action of a return force, the outer face of this ring forming, if necessary indirectly, a bearing face for the piston rods. The return force can be produced mechanically, hydraulically, magnetically or in any other way. Springs, for example elastic leaves or spiral springs, stretched between the eccentric and the eccentric ring, are particularly suitable for this purpose.
Especially when using spiral springs, the adjustment area and the desired pressure can vary between wide limits.
By the particular constitution of the eccentric control member, it is obtained, when there is a resistance in the machine tool and when this results in an accumulation of fluid by the pistons, that the eccentric ring is retained against the action of the return force, so that the piston stroke and therefore the flow rate are automatically reduced. With a sufficiently large adjustment range, the piston stroke can be reduced to 0. By moving the eccentric ring and the resulting reduction in the useful lever arm, an increase in pressure occurs when the piston stroke decreases between specified limits.
When the resistance in the machine tool decreases, the eccentric ring automatically returns to its initial position, resulting in increased piston stroke and increased flow. Because of the automatic power adjustment, it is possible to eliminate the pressure relief valves which were previously necessary in the ducts leading to the machine tool or to the distribution box established between the pump and the machine tool. These valves are not required for adjusting the pressure stages.
The pump, established according to the invention, has the further advantage that it is possible, in many cases, to refrain from using several groups of cylinders, having different powers, with the collecting chambers and various conduits established downstream as well as the distributor member which, as required, involves one of these conduits. Only in cases where very large pressure differences (high and low pressure) are required, the known arrangement of the cylinders is retained for which the high pressure cylinders and the low pressure cylinders are established alternately and star-shaped. , in the same plane, around the eccentric control member.
In this case, however, also the advantage is obtained that by the mode of operation of the actuator, each fundamental stage can adapt itself to the conditions to be fulfilled with regard to power and pressure. , without requiring the intervention of pressure relief valves or special distributors.
When the control member is used, according to the invention, the cylinders can be arranged in such a way that their axes are radial with respect to the axis of the casing. The control member according to the invention is used, with a particular advantage, for pumps of this type for which the axes of the cylinders of the pump are inclined, at a reduced angle, relative to the radius of the casing, of so that during the pump pressure phase, the useful thrust angle formed between the piston rod and the eccentric is not significantly less than or greater than 90.
The accompanying drawings show, by way of example, one embodiment of the invention.
Fig. 1 shows a side view of the pump assembly.
Fig. 2 shows, in elevation (parts in section), the cylinders arranged in a star with their control.
Figs. 3 and 4 show, in elevation, the control member occupying different working positions with respect to a cylinder.
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Fig. 5 shows, in side view (parts in axial section), the control member.
Figs 6 and 7 show, in axial section, a cylinder with pump piston, fig. 6 showing the longest stroke and FIG. 7 the smallest stroke of the piston, as provided for the example shown.
For the pump shown by way of example in figs. 1 and 2, the cylinders 2 of a low pressure stage and the cylinders 3 of a high pressure stage are housed in a fixed casing 1, the cylinders being distributed alternately and in a star around a member. eccentric control. This member is formed by an eccentric 4, wedged on the control shaft and surrounded by an eccentric ring 5. The ring 5 can rotate around the eccentric 4 against the action of a spring 6 (figs. 3). at 5). The pistons
7 are constituted by hollow pistons and are guided in the cylinders without the intervention of segments or special guides. To ensure tightness, simple beads or peripheral ribs are sufficient.
The internal ends of the rods of the pistons of the two groups of cylinders are guided, by means of shoes 8, by the eccentric ring 5 or by a sleeve which surrounds the latter. This sleeve can be engaged on the ring so as to be able to rotate freely around it. The shoes 8 are connected to the piston rods by pivots. Furthermore, the distance between the shoe and the piston is as small as possible.
The suction openings 9 of the cylinders are formed in the side walls of the latter and open directly into the oil chamber of the pump, this chamber being formed by the housing 10. Because of the depression formed in the cylinder by the pump. recoil of the piston in this one, the oil which is used as fluid of pressure, is sucked in the cylinder by the orifices 9. By discharge valves, housed in the cylinder head, the oil is directed towards the chambers collectors 11.
For each of the two groups of cylinders, a separate collecting chamber is provided. Each collecting chamber is connected by a conduit 12 or 13 to a distributor member 14 which is connected, for example, by two conduits, to the machine tool. To operate this distributor member, the control lever 15 is used. It is possible to replace the suction openings, made in the wall of the cylinder, by suction valves housed in the cylinder head.
The casing 1, in which the cylinders are housed, as well as the collecting chambers 11 and the distributor member 14 are established in a closed oil pan. Out of this casing emerge only the shaft 16 connected to the motor, the control lever 15 of the distributor member 14 and the ducts leading to the working cylinders of a machine, for example of a press, so that the pump and its control device are completely surrounded by oil.
Instead of having recourse to the two groups of cylinders, adopted for the example shown, it is sufficient in most cases to use a single group of cylinders, downstream of which is established a single collecting chamber with a duct leading to the distributor member 14. This member 14 can be constituted in such a way that it only causes the forward and reverse travel of the machine tool.
As visible in figs. 3 to 5, in the two lateral faces of the eccentric 4, wedged on the shaft 16, there are annular grooves 17.
In each of these members is housed a spiral spring 6 of suitable length, the ends of the spring being connected, on the one hand, to the eccentric 4 and, on the other hand, to the eccentric ring 5. The spring is arranged in such a way that when the piston 7 exerts, via the shoe 8, a greater resistance, the eccentric ring 5 is retained against the action
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of the spring 6, so that the value of 1 eccentricity as well as the stroke of the piston are modified. The tension of the spring is chosen such that the angular displacement of the ring takes place only for a pressure. predetermined minimum.
It is also possible to replace the two springs by a single spring established in the median plane of the eccentric. Instead of the spiral springs, it is also possible to use other members capable of exerting a return force. The amplitude of the relative movement between the eccentric 4 and the eccentric ring 5 can be limited by stops, for example by a screw 18 which is engaged in the eccentric 4 and which is housed in a slot 19 of the ring eccentric 50
As shown in fig. 69 the piston 7 has a large stroke when the control member 4, 5 is in its initial position, so that the pump flow has a corresponding high value.
When, due to an increasing resistance exerted by a machine tool, there is a relative movement between the eccentric ring 5 and the eccentric 4, the stroke of the piston becomes smaller and smaller and can reach, for example , the limit shown in fig. 7. It is also possible to envisage making the eccentric ring 5 retreat with an amplitude such that the stroke of the piston becomes equal to 0.