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La présente invention est relative à un assemblage de pompe.à combustible du type à étages, comprenant des pompes à engrenage utilisant des paliers mis en charge par pression, de telles pompes étant parfois dénommées pompes à mise en charge sous pression.
Les assemblages de pompe à combustible du type étagé emploient normalement deux pompes en série, l'une formant un pre- mier étage et l'autre un second étage, la pompe du second étage fournissant généralement du combustible ou du carburant à un moteur,
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tel qu'un moteur d'avion. Il est nécessaire de prévoir une pompe de premier étage à très forte capacité, capable de fournir le volume nécessaire de carburant à une forte pression prédéterminée à la pompe du second étage, en fonctionnement avec de très bas- ses pressions d'admission et de très haut rapport vapeur-liquide.
Lorsque les pressions d'admission sont relativement fortes, les capacités de la pompe du premier étage' ne doivent pas être aussi élevées. Pour un fonctionnement convenable, avec de telles modifi- cations des exigences et des conditions de fonctionnement, il est évident qu'une pompe de premier étage extrêmem : ferle est néces- saire. De même,lorsqu'on fonctionne dans les plus mauvaises condi- tions, de telles pompes fonctionnent avec de très fortes charges de paliers, augmentant ainsi la possibilité d'un bris de la pompe dû à la rupture des paliers, nécessitant par conséquent le rem- ou placement des paliers et/ de la pompe toute entière.
Les difficultés énoncées ci-avant peuvent être surmontées avec succès en prévoyant deux pompes relativement pe- tites dans un premier étage, constituant une pompe de premier éta- ge principale et une pompe de premier étage auxiliaire, la pompe de premier étage principale étant capable de fournir à la pompe de second étage le volume nécessaire de fluide à une forte pression prédéterminée lorsque les conditions de fonctionnement et la de- mande du second étage sont favorables, et la pompe de premier éta- ge auxiliaire étant capable d'aider la pompe de premier étage prin- cipale à satisfaire les demandes de la pompe de second étage dans des conditions défavorables.
Un dispositif de soupapes est néces- sairement prévu pour permettre une dérivation d'au moins une par- tie de la sortie de la pompe auxiliaire lorsque les conditions de fonctionnement sont favorables, par exemple quand des fortes pres- existent sions d'entrée et de faibles rapports vapeur-liquide/ Par consé- quent, le'but principal de la présente invention est de procurer une pompe de premier étage principale et une pompe de premier éta- ge auxiliaire dans un assemblage de pompe du type étagé.
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Un autre but de la présente invention est de pro- curer une pompe de premier étage principale et une pompe de pre- mier étage auxiliaire dans un assemblage de pompe du type étagé, ainsi qu'un système de soupapes permettant de de@vrer le fluide fournit à la pompe auxiliaire dans les conditions de fonctionne- ment favorables.
Encore un autre but de la présente invention est et de procurer une pompe de premier étage principale /une pompe de premier étage auxiliaire dans un assemblage de pompe double du type ét.agé, la pompe de premier étage principale étant capable de satisfaire les demandes de la pompe de second étage dans des conditions de fonctionnement favorables et la pompe de premier étage auxiliaire étant capable d'aider la poupe de premier étage principale à satisfaire les demandes de la pompe de second étage dans des conditions de fonctionnement défavorables.
Un autre but de la présente invention est de rro- curer une pompe de premier étage principale et une poupe de pre- ±lier étage auxiliaire dans un assemblage de pompe double du type étagé, dans lequel lesdites pompes de premier étage sont rela- tivement petites et dans lequel les charges de paliers rencon- trées sont relativement faibles, augmentant par conséquent la vie dudit assemblage de pompe.
Les buts de la présente invention peuvent- être at- teints en utilisant des pompes séparées du type représenté et décrit dans le brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 2.420.622 au nom de John A. Lauck et consorts, en tant que pompes de premier étage principales et auxiliaires, et comprenant un système de conduites et de soupapes destiné à procurer l'alimentation en fluide nécessaire à la pompe de second étage en prévoyant une pompe à trois engrenages, telle que décrite dans la demande de brevet belge au nom de la demanderesse déposée conjointement avec la présente demande, qui procure un agencement plus compact tout
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en donnant les mêmes résultats.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnéeà titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels!
La figure 1 est une vue schématique représentant l'agencement de pompe de'premier étage dans un assemblage de pompe à deux étages, ainsi que les systèmes de lumières, de conduits et de soupapes, représentant une première forme de réalisation de la présente invention utilisant une pompe à trois engrenages.
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, représentant une seconde fo:me de réalisation de la présente inven- tion utilisant deux pompes séparées constituant la pompe de ppe- mier étage principale et la pompe de premier étage auxiliaire.
D'après la figure 1, 10 indique globalement une et pompe à trois engrenages, qui peut être du type représenté/décrit dans la demande de brevet au nom de la demanderesse déposée si- multanément avec la présente demande. La construction et le fonc- tionnement d'une telle pompe à trois engrenages sont décrits en détails dans ladite demande et toute description de ceux-ci sem- ble inutile. Toutefois, il suffira de dire que la pompe comprend un logement, indiqué en 11, ptésentant des chambres pratiquement cylindriques en communication entre elles, à savoir les chambres dis 12, 13 et 14 dans lesquelles sont/posés des engrenages 15, 16 et 17, chaque engrenage étant placé sur des arbres parallèles, d'é- tendant axialement (non représentés) et dispose-'.%dans un plan com- mun.
L'engrenage 16 comprend une roue menante et engrène avec les engrenages menés 15 et 17.Une lumière 18 fonctionne en tant qu'admission vers la chambre de pompage, dans laquelle sont dispo- sés les engrenages 15 et 16, et une lumière 19 sert de sortie pour cette chambre, les engrenages 15 et 16 formant la pompe de premier étage principale. D'une façon analogue,une lumière 20 sert d'ad- mission pour la chambre dans laquelle sont disposés les engrenages 16 et 17, tandis qu'une lumière 21 sert de sortie pour cette cham-
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bre, les engrenages 16 et 17 formant la pompe de premier étage auxiliaire.
Le logement 11 présente un conduit 22 en communica- tion avec l'admission 18 de la pompe de premier étage principale et un conduit 23 communiquant avec la sortie 19 de celle-ci, le conduit 22 constituant l'admission du premier étage et le conduit 23 constituant l'échappement du premier étage. Un conduit de dé- rivation 24 communique avec les conduits 22 et 23, ses extrémités étant espacées des admissions et échappements 18 et 19respective- ment. Une soupape unidirectionnelle 25 est disposée dans le con- duit 24, dans un but décrit ci-après.
Le logement 11 est égale- ment muni d'un conduit 26, communiquant avec le conduit 22 en- avant de l'admission 18 de la pompe et avec l'admission 20 de la pompe de premier étage auxiliaire, et les conduits 27 et 28 commu- niquant avec l'échappement 21 et l'admission 20, et avec le conduit 27 et le conduit d'échappement 23, respectivement. Des soupapes unidirectionnelles 29 et 30 sont prévues à l'intersection des con- duits 27, 25, 28 et 23, respectivement, dans un but décrit ci-après.
La soupape 25 est prévue pour s'ouvrir à des pressions supérieures à celles nécessaires pour la pompe de second étage, la est .soupape OVprévue pour s'ouvrir à une pression relativement basse et la soupape 29 pour s'ouvrir à une pression pratiquement inter- médiaire entre celleschoisiespour les soupapes 25 et 30. Par exem- si ple, la pression nécessaire pour la pompe de second étage est in- férieure à 25 livres par pouce carré, la soupape 25 doit être pré- vue pour s'ouvrir à 25 livres par pouce carré, la soupape 30 à une et valeur inférieure telle que 5 livres par pouce carré/la soupape 29 à 15 livres par pouce carré.
En supposant que la pompe de premier étage princi- pale formée par les engrenages 15 et 16 fournit le fluide dans les conditions de fonctionnement idéal ou normal, le fluide four- nit par la pompe de premier étage auxiliaire, formée par les en- grenages 16 et 17, circulera dans le conduit 27 et ouvrira la
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soupape 29, étant par conséquent remis en circulation. Etant don-
23 né que la pression dans le,conduit;ou la pression interétages est suffisamment forte, la soupape 30 restera fermée.
Toutefois, lorsque la pression interétages de la pompe tombe en-dessous d'une valeur par exemple de sécurité,/lorsque la demande de la pompe de second étage est grande, la pression de la pompe de premier étage auxiliaire sera
23 appliquée à la conduite, c'est-à-dire la différence de la pression de sortie de la pompe de premier étage auxiliaire et de la @ @ pression interétagesdevient suffisamment forte pour ouvrir la soupape 30 et, dans ces conditions, la soupape sera ferméepar- ce que la différence de pression est insuffisante pour provoquer une dérivation du fluide.
Lorsque la pression interétagesdevient trop forte, .c'est-à-dire supérieure à la demande de la pompe de second étage, la soupape 25 s'ouvrira, dérivant par conséquent une partie du fluide vers l'admission de la pompe de premier éta- ge principale.
Une seconde forme de réalisation de la présente in- vention est représentée à la figure 2, dans laquelle deux pompes sont utilisées. Un logement 31 présente une paire de chambres de pompage 32 et 33, comprenant chacune une paire de chambres prati- quement cylindriques voisines se recoupant 34, 35 et 36,37, res- pectivement . La pompe de premier étage principale comprend des engrenages en prise 38 et 39 logés dans la chambre de pompage 32 et la pompe de premier étage auxiliaire est formée par les engrenages en prise 40 et 41 disposés dans la chambre de pompage 33. Des moyens (non représentés) sont prévus pour mettre les engrenages simultanément en rotation.
La chambre de pompage 32 est munie d'une admission 42 et d'un échappement 43, et la chambre de pompage 33 présente une admission 44 et un échappement 45, les admissions et échappe- ments étant formés dans le logement 31. Ce logement 31 présente une admission principale 46 qui communique avec une chambre ou é- tranglement 47, la chambre 47 communiquant avec les admissions de pompe 42 et 44. L'échappement 43 de la pompe de premier étage
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principale communique avec un conduit 48 formé dans le logement
31, conduit qui constitue la sortie du premier étage et mène à la pompe de second étage.
Un conduit de dérivation 49 dans lequel est disposéeune soupape unidirectionnelle 50, communique avec le 'conduit d'échappement 48*en un point situé au delà de l'échappe- ment 43 et communique avec la chambre 47 et donc l'admission 42 en un point situé en avant de cette admission 42. Le logement 31 est également muni d'un conduit 51 dans lequel est disposée une soupape unidirectionnelle 52, conduit qui communique avec l'échap- pement 45 en un point situé au delà de l'échappement, et avec la chambre 47. Un conduit 53 est également prévu, communiquant avec l'échappement 45etle conduit 48, et une soupape unidirectionnelle 54 est prévue au point d'intersection des conduits 53 et 48.
Comme dans la forme de réalisation de la figure 1, la soupape 50 est prévue pour s'ouvrir à une pression dépassant celle nécessaire pour la pompe de second étage, la soupape 54 est prévue pour s'ouvrir à une pression relativement faible et la sou- pape 52 est prévue pour s'ouvrir à une pression pratiquement inter- médiaire entre celles des soupapes 50 et 54. Par exemple, la sou- pape 50 peut s'ouvrir à 25 livres par pouce carré lorsque les exi- gences de pression de la pompe de second étage sont inférieures à cette valeur, la soupape 5, à livres par pouce carré et la sou- pape 52 à 15 livres par pouce carré.
Normalement, les deux pompes de premier étage fonctionnent en série avec la pompe auxiliaire fournissant des fluides à la pompe de premier étage principale sous une pression de renforcement écale à zéro. Les flèches du dessin, figure 2, indiquent la circulation normale du carburant. L'on peut voir que la différence de débit entre la pompe de premier étage'principale et la demande de-la pompe de second étage est dérivée par l'in- termédiaire de la soupape 50, qui maintient une pression de renforce- ment pratiquement constante pour la pompe de second étage.
La pompe de premier étage auxiliaire est constamment dérivée par l'in-' termédiaire de la soupape 52 et débite dans la chambre 47 immédia-
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tement avant l'entrée de l'admission de la pompe de,premier étage principale 42, amenant par conséquent le second étage à ne traiter que le carburant qui a déjà passé dans la pompe auxiliaire et pro- duit en fait une paire étagée qui fonctionne sans gain de pression au point interétages,Lorsque la pression interétagejde la pompe tombe au-dessous d'une valeur de sécurité absolue, le débit de la pompe de premier étage auxiliaire est envoyé dans le conduit.
A ce moment, la différence entre la pression de sortie de la pompe auxiliaire et de la pression interétages devient suffisamment forte pour ouvrir là soupape 54. La soupape 52 3era fermée dans ces conditions, parce que la pression différentielle est suffisan- te pour provoquer la dérivation.
Dans chacune des formes de réalisation décrites ci- avant, la dérivation de la pompe de premier étage auxiliaire est réalisée à une très faible pression, avec pour résultat la généra- tion d'un minimum de chaleur et l'utilisation d'un groupe double de premier étage plutôt que d'une unité simple à très fort débit permet à la pompe de premier étage principale d'être utilisée com- me pompe de secours pour la haute pression sans augmenter la charge des paliers.
Dans les formes de réalisation représentées et dé- crites, l'on a mentionné une pompe de second étage. Cette pompe, bien que non représentée aux dessins, peut être réalisée sous la forme d'une pompe à mise en charge sous pression ou de toute au- tre pompe capable de remplir la fonction nécessaire.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
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The present invention relates to a staged type fuel pump assembly comprising gear pumps using pressure-loaded bearings, such pumps sometimes being referred to as pressure-loading pumps.
Staged type fuel pump assemblies normally employ two pumps in series, one forming a first stage and the other a second stage, with the second stage pump generally supplying fuel or fuel to an engine.
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such as an airplane engine. It is necessary to provide a very high capacity first stage pump, capable of supplying the necessary volume of fuel at a high predetermined pressure to the second stage pump, in operation with very low inlet pressures and very low intake pressures. high vapor-liquid ratio.
When the inlet pressures are relatively high, the capacities of the first stage pump should not be so high. For proper operation, with such changes in requirements and operating conditions, it is evident that an extremely small first stage pump is needed. Likewise, when operating under the worst conditions, such pumps operate with very high bearing loads, thus increasing the possibility of pump failure due to bearing failure, therefore requiring replacement. - or placement of the bearings and / of the entire pump.
The difficulties set out above can be successfully overcome by providing two relatively small pumps in a first stage, constituting a primary first stage pump and an auxiliary first stage pump, the primary first stage pump being capable of supply the second stage pump with the necessary volume of fluid at a predetermined high pressure when operating conditions and second stage demand are favorable, and the auxiliary first stage pump being capable of assisting the pump to recover. main first stage to meet the demands of the second stage pump under adverse conditions.
A valve device is necessarily provided to allow a bypass of at least a part of the output of the auxiliary pump when the operating conditions are favorable, for example when high input and pressure pressures exist. low vapor-liquid ratios / Therefore, the main object of the present invention is to provide a main first stage pump and an auxiliary first stage pump in a stage type pump assembly.
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Another object of the present invention is to provide a main first-stage pump and an auxiliary first-stage pump in a stage-type pump assembly, as well as a valve system for supplying the fluid. supplies to the auxiliary pump under favorable operating conditions.
Yet another object of the present invention is to provide a main first stage pump / an auxiliary first stage pump in a dual stage type pump assembly, the main first stage pump being able to meet the demands of the pump. the second stage pump under favorable operating conditions and the auxiliary first stage pump being capable of assisting the main first stage stern to meet the demands of the second stage pump under adverse operating conditions.
Another object of the present invention is to choke a main first stage pump and an auxiliary first stage stern in a double stage type pump assembly, in which said first stage pumps are relatively small. and wherein the bearing loads encountered are relatively low, therefore increasing the life of said pump assembly.
The objects of the present invention can be achieved by using separate pumps of the type shown and described in U.S. Patent No. 2,420,622 to John A. Lauck et al., As the pumps. main and auxiliary first stage, and comprising a system of pipes and valves intended to provide the supply of fluid necessary for the second stage pump by providing a three-gear pump, as described in the Belgian patent application in the name by the Applicant filed in conjunction with the present application, which provides a more compact arrangement while
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giving the same results.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which!
Fig. 1 is a schematic view showing the first stage pump arrangement in a two stage pump assembly, as well as the lumen, conduit and valve systems, showing a first embodiment of the present invention using a three-gear pump.
Figure 2 is a view similar to Figure 1, showing a second embodiment of the present invention using two separate pumps constituting the main stage pump and the auxiliary first stage pump.
From Figure 1, generally indicates a three-gear pump, which may be of the type shown / described in the Applicant's patent application filed concurrently with the present application. The construction and operation of such a three-gear pump are described in detail in said application and any description thereof seems unnecessary. However, it will suffice to say that the pump comprises a housing, indicated at 11, presenting practically cylindrical chambers in communication with each other, namely the chambers said 12, 13 and 14 in which gears 15, 16 and 17 are / placed, each gear being placed on parallel shafts, extending axially (not shown) and having - '.% in a common plane.
Gear 16 comprises a driving wheel and meshes with driven gears 15 and 17. A lumen 18 functions as an inlet to the pumping chamber, in which gears 15 and 16 are located, and a lumen 19 serves as an inlet. output for this chamber, the gears 15 and 16 forming the main first stage pump. Similarly, a lumen 20 serves as an inlet for the chamber in which the gears 16 and 17 are arranged, while a lumen 21 serves as an outlet for this chamber.
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bre, the gears 16 and 17 forming the auxiliary first stage pump.
The housing 11 has a duct 22 in communication with the inlet 18 of the main first stage pump and a duct 23 communicating with the outlet 19 thereof, the duct 22 constituting the inlet of the first stage and the duct 23 constituting the first stage exhaust. A bypass duct 24 communicates with ducts 22 and 23, its ends being spaced from inlets and exhausts 18 and 19, respectively. A one-way valve 25 is disposed in the line 24, for a purpose described below.
The housing 11 is also provided with a duct 26, communicating with the duct 22 in front of the inlet 18 of the pump and with the inlet 20 of the auxiliary first stage pump, and the ducts 27 and 28 communicating with the exhaust 21 and the intake 20, and with the duct 27 and the exhaust duct 23, respectively. One-way valves 29 and 30 are provided at the intersection of lines 27, 25, 28 and 23, respectively, for a purpose described hereinafter.
The valve 25 is designed to open at pressures greater than those required for the second stage pump, the OV valve is designed to open at relatively low pressure, and the valve 29 to open at substantially inter-pressure. - medial between those selected for valves 25 and 30. For example, the pressure required for the second stage pump is less than 25 pounds per square inch, valve 25 should be designed to open at 25 pounds per square inch, valve 30 to one and lower such as 5 pounds per square inch / valve 29 to 15 pounds per square inch.
Assuming that the main first stage pump formed by gears 15 and 16 supplies fluid under ideal or normal operating conditions, fluid is supplied by the auxiliary first stage pump formed by gears 16 and 17, will circulate in conduit 27 and open the
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valve 29, therefore being put back into circulation. Being given
If the pressure in the conduit, or the interstage pressure is high enough, the valve 30 will remain closed.
However, when the inter-stage pressure of the pump falls below a safety value for example, / when the demand of the second-stage pump is large, the pressure of the auxiliary first-stage pump will be
23 applied to the line, i.e. the difference between the output pressure of the auxiliary first-stage pump and the inter-stage pressure becomes strong enough to open the valve 30 and, under these conditions, the valve will be closed because the pressure difference is insufficient to cause a bypass of the fluid.
When the interstage pressure becomes too high, i.e. greater than the demand of the second stage pump, the valve 25 will open, consequently diverting some of the fluid to the inlet of the first stage pump. - main age.
A second embodiment of the present invention is shown in Figure 2, in which two pumps are used. A housing 31 has a pair of pumping chambers 32 and 33, each comprising a pair of adjacent substantially cylindrical chambers 34, 35 and 36,37, respectively, intersecting. The main first stage pump comprises meshing gears 38 and 39 housed in the pumping chamber 32 and the auxiliary first stage pump is formed by the engaged gears 40 and 41 disposed in the pumping chamber 33. Means (not shown) are designed to put the gears simultaneously in rotation.
The pumping chamber 32 is provided with an inlet 42 and an exhaust 43, and the pumping chamber 33 has an inlet 44 and an exhaust 45, the inlets and outlets being formed in the housing 31. This housing 31 has a main inlet 46 which communicates with a chamber or throttle 47, the chamber 47 communicating with the pump inlets 42 and 44. The exhaust 43 of the first stage pump
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main communicates with a duct 48 formed in the housing
31, conduit which constitutes the outlet of the first stage and leads to the second stage pump.
A bypass duct 49 in which a one-way valve 50 is disposed communicates with the exhaust duct 48 * at a point beyond the exhaust 43 and communicates with the chamber 47 and thus the inlet 42 at one point. point located in front of this inlet 42. The housing 31 is also provided with a duct 51 in which is disposed a one-way valve 52, which duct communicates with the exhaust 45 at a point located beyond the exhaust, and with the chamber 47. A duct 53 is also provided, communicating with the exhaust 45 and the duct 48, and a one-way valve 54 is provided at the point of intersection of the ducts 53 and 48.
As in the embodiment of Fig. 1, the valve 50 is provided to open at a pressure exceeding that required for the second stage pump, the valve 54 is provided to open at a relatively low pressure and the bottom. - valve 52 is designed to open at a pressure substantially intermediate between that of valves 50 and 54. For example, valve 50 can open at 25 pounds per square inch when pressure requirements of. the second stage pump is less than this, valve 5 at pounds per square inch and valve 52 at 15 pounds per square inch.
Normally the two first stage pumps operate in series with the auxiliary pump supplying fluids to the main first stage pump at zero boost pressure. The arrows in the drawing, figure 2, indicate the normal flow of fuel. It can be seen that the difference in flow rate between the main first stage pump and the second stage pump demand is derived through valve 50, which maintains a substantially boost pressure. constant for the second stage pump.
The auxiliary first stage pump is constantly bypassed through valve 52 and discharged into chamber 47 immediately.
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before the inlet of the main first stage pump 42, therefore causing the second stage to process only the fuel which has already passed through the auxiliary pump and in fact produces a working stage pair. without pressure gain at the interstage point, When the interstage pressure of the pump falls below an absolute safety value, the flow from the auxiliary first stage pump is sent to the duct.
At this time, the difference between the output pressure of the auxiliary pump and the interstage pressure becomes large enough to open the valve 54. The valve 52 will be closed under these conditions, because the differential pressure is sufficient to cause the valve to break. derivation.
In each of the embodiments described above, the bypass of the auxiliary first stage pump is carried out at very low pressure, resulting in the generation of a minimum of heat and the use of a double unit. rather than a single very high flow unit allows the main first stage pump to be used as a standby pump for high pressure without increasing the load on the bearings.
In the embodiments shown and described, a second stage pump has been mentioned. This pump, although not shown in the drawings, can be made as a pressurized loading pump or any other pump capable of performing the necessary function.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of the present patent.