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BREVET D'INVENTION Broches, notamment de pompes à une seule broche, procédé de fabrication et dispositif pour appliquer ce procédé.
L'invention se rapporte à des prochet, @ pompes à une seule broche, à leur procédé de fabrication et au dispositif pour appliquer ce procédé.
Les broches des pompes à une seule broche ont générale- ment la forme d'une simple vis à filet arrondi. Pour assurer aux broches un bon fonctionnement dans les pompes, il est néces- saire que les broches aient une masse mobile aussi réduite que possible, car une grande masse mobile fait relativement beaucoup de bruit et aussi parce que la durée de la pompe et sen renqement en dépendent. C'est la raison pour laquelle on réduit le
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poids des -broches en enlevant par forage une partie de la matière à l'intérieur de IL broche. Dans le cas où les broches ont une grande section transversale, cet enlèvement de matière n'est cependant pas suffisant, du fait qu'une grande partie de la matière subsiste dans le filet.
Cet état de choses rend la fabrication de grosses pompes à broche impossible, en raison de ce queles forces d'inertie périphériques des broches sont très défavorables lors du mouvement de rotation oscillatoire. Les broches de medèles de pompes à broche plus petits sont fabriquées en partant de barres pleines, par usinage au tour ou par tour- nais sur des machines automatiques spéciales. La fabrication en est non senlement très pénible et dispendieuse, mais elle est également difficile, en raison de la qualité requise pour la surface à usiner ;elle requiert un contact par point entre l'outil et l'objet à usiner.
A son tour, cette condition a une influence défavorable sur la durée de l'outil dont le tranchant s'use rapidement et dont le point de contact se transforme au cours de l'usinage en une surface irrégulière qui influence défavorablement la forme géométrique de la pièce mise en oeuvre.
Test ainsi que s'est posé le problème consistant à créer une nouvelle construction des broches dont les masses mobi- les défavorables sont sensiblement plus réduites, et en plus, un nouveau procède de fabrication ainsi qu'un dispositif pour appliquer le procédé, en vue de simplifier la fabrication des broches, de la rendre plus rapide et plus aisée, et, en outre, de faire une économie de matière, notamment dansée cas de l'utili- sation de matières en alliages.
L'invention résout ces problèmes et élimine les incon- vénients et les défauts des solutions appliquées jusqu'ici.
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Le principe de l'invention consiste au premier titre dans le fait que l'on utilise comme produit demi-fini de départ pour la tige de broche un tuyau sans soudure, ayant une épaisseur de paroi maximum de 11 mm, et que la tige de broche est pourvue d'une tête de raccord, principalement pour l'enserrage élastique d'un élément de raccordement, la tête de raccord pour l'enserrage élastique étant logée dans la tige de broche de forme tubulaire.
Un autre objet de l'invention consiste dans le fait que la tête de raccord pour l'enserrage élastique consiste en un mandrin élastique, par exemple un matdrin en caoutchouc qui est vulcanisé dans l'une des extrémités de la tige de broche de forme tubulaire et dans lequel est placé l'organe d'entraîne- ment comportant des ouvertures radiales, chanfreinées de part et d'autre, pour la broche d'entraînement radiale, en un élément rapporté élastique et en les orifices dans la paroi tubulaire de la tige de broche, la broche d'entraînement étant assurée con- tre la sortie par glissement, par exemple à l'aide d'un anneau de sûreté élastique recouvrant l'extrémité de la broche d'entraîne- ment et les orifices de la tige de broche.
Un autre objet de l'invention consiste en le procède de fabrication des dites broches, dans lequel le produit demi- fini de départ, tournant, de façon permanente autour de son axe longitudinal, avance progressivement, par échelons, en contact avec le dispositif de façonnage et, tout en étant centré, est pressé radialement à l'aide des éléments de façonnage, par exemple à l'aide de mâchoires de façonnage du dispositif, où les échelons sont donnés par la course de la presse, alors qu'après avoir détache un morceau de tube de longueur correspon- dante, la tête de raccord y est fixée, et ce ou bien par soudure pour un raccord fixe avec l'élément d'entraînement, ou
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bien par vulcanisation au cas où l'on désire réaliser une liaison élastique avec l'élément d'entraînement.
Un objet de l'invention consiste également dans le dispositif pour fabriquer les broches en question selon le procédé déjà mentionné. Ce dispositif est constitué par des éléments de mâchoires de façonnage qui sont actionnés à l'ouver- ture ou à la fermeture par la pression de la presse, ou par la pression de la presse et par un élément élastique, où les éléments de mâchoires de façonnage guidés longitudinalement dans l'espace creux du corps du dispositif doivent présenter un espace creux continu constitué par une partie de départ et une partie de calibrage ayant la forme de la broche, auquel creux se raccordent les orifices d'entrée dans les parties voisines du dispositif, par exemple dans la base de support, dans l'élément de levage élastique et dans la plaque de base.
Les éléments de mâchoires de façonnage de forme conique sont logés dans l'espace creux de forme conique du corps du dispositif dans le-quel ils sont en mesure de glisser, par leur coté frontal, dirigé vers la sortie, ils touchent l'intercalaire d'appui placé dans l'espace de jeu frontal, dans un évide#en% cylindrique, sur l'élément de levage élastique, par exemple sur un anneau en caoutchouc appuya sur la plaque de base du disposi- tif, alors que les éléments de mâchoires de façonnage en question comportent dans leurs plans partiels des forages se faisant face, dans lesquels se trouvent des éléments de poussée élastiques, par exemple des ressorts à boudin.
Les éléments de mâchoires de façonnage peuvent être pourvus d'un mécanisme à levier pour une ouverture forcée, res- pectivement une fermeture forcée, ce mécanisme à levier étant ancré sur le corps, et les éléments de façonnage étant logés dans l'espace creux du corps avec un jeu dont l'amplitude correspond
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à l'amplitude de l'ouverture des éléments de mâchoires et à la longueur de la course d'avancement.
Dans les dessins ci-joints sont montrés schématiquement des exemples d'exécution conformes à l'invention. Dans ces dessins :
La fig. 1 est la vue en coupe longitudinale d'une extrémité le broche avec tête de raccord, pour l'enserrage élas- tique .- -'élément de raccord qui est logé dans l'espace. creux de la broche, la fig. 2 est la vue en coupe longitudinale de l'extré- mité de la broche avec tête de raccord soudée, la fig. 3 montre la vue principale, en coupe, du dispositif de façonnage avec mâchoires coniques, la fig. 4 est une coupe transversale par le dispositif, suivant la ligne A-A de la fig. 3, la fig.
5 montre la vue principale, en cuupe, @ sitif, avec mâchoires de façonnage de forme conique placées de façon inverse par rapport aux mâchoires de la fig. 3, la fig. 6 montre la vue principale, en coupe, du disposi- tif, avec mâchoires de façonnage actionnées à l'aide d'un disposi- tif à leviers.
Conformément à l'invention, et notamment pour le =or,+.-- à liquide, à une seule broche, la broche se compose d'une tige de broche 11 pour la fabrication de laquelle on utilise comme pro- duit demi-fini de départ un tuyau sans soudure, le plus souvent métallique. Le tuyau peut donc être en acier, en métaux de couleur, en matériaux antirouilles et en produits synthétiques tous étant en mesure d'être façonnés par déformation. Le
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diamètre extérieur du tuyau utilisé peut également différer, et il dépend des dimensions de la pompe. De Berne, l'épaisseur de la paroi peut différer, à cause de la décharge requise de la broche, et, en prenant en considération les genres de tuyaux les plus courants, il est le plus favorable de choisir l'épaisseur de 11 mm.
La tie de broche 11 peut être reliée à l'élément d'en- traînement. par exemple à l'aide d'une tête de raccord 12 élastique suivant la fig. 1, ou bien rigidement à l'aide de la tête de raccord 13 rapportée par soudure, suivant la fig. 2.
Un raccord fixe peut cependant aussi se réaliser par vissage, ou par pressage, ou. de façon analogue. De même, on peut résoudre de diverses façons le problème du support de la tête de raccord 12. Dans l'exemple suivant la fig. 1, cette tête de raccord se compose d'un élément rapporté élastique 14, par exemple en caoutchouc, qui est vulcanisé dans une des extrémités de la tige de broche 11 et dans lequel est placée une pièce d'entraîne- ment 15 de la broche. Cette pièce d'entraînement 15 a une for- me cylindrique et peut être introduite dans l'espace creux de l'élément rapporté élastique 14.
Une ou les deux extrémités de la pièce d'entraînement 15 de la broche sont pourvues d'un creux taraudé 16 pour le raccordement à d'autres éléments de
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liaison, par exemple à l'élément d'en-.r:rl'.ie.7ent du moteur.
Ces '..Iff"F:nv,'.'t s2T>">'.s"t :as'Is ou de raccord ue sont pas réprimés dans les des 'ii13 :...'i face d'entraîner .5 de la brocs est en outre pourvue d'une ouverture radiale 17, conique de part et d'autre. Dans l'ouverture radiale 17se trouve une tige d'entraînement 18 traversant aux deux extrémités les ouvertures correspondantes de l'élément rapporté 14 et dans la paroi tubu-
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laire de la tige de broche 11. Dans ce montage, les parties coniques de l'ouverture radiale 17 de la pièce d'entraînement
15 de la broche peretten le mouvement articulé nécessaire de la broche pendant le fonctionnement de la pompe. La tige d'entraînement 18 est empêchée de glisser éventuellement hors de contact.
Dans l'exemple décrit et représenté dans le dessin, cette sûreté est réalisée à l'aide d'un anneau de sûreté élasti- que 19 qui est tiré à l'extrémité de la tige de broche 11 par dessus les extrémités en saillie de la tige d'entraînement 18, et qui est aussi en mesure d'assurer l'étanchéité des ouvertures dans la paroi de la tige de broche 11 contre l'introduction d'impuretés. Cette tête de raccord 12 peut aussi être serrée, respectivement montée en un autre endroit dans la tige de broche 11, non seulement à l'extrémité de son espace creux.
La fabrication des broches selon l'invention se fait de manière telle que l'on confère au produit demi-fini tubulaire de départ la forme de broche correspondante dans le dispositif de façonnage. Au cours de ce façonnage, le tuyau tourne autour de son axe longitudinal et il est avancé progressivement, par échelons, en contact avec les éléments de façonnage du disposi- tif, par exemple avec les mâchoires de façonnage.
La longueur de l'échelon est donné? par le filetage de la presse dans laquelle le dispositif est placé. Le façonnage s'effectue de façon analogue au pressage radial centré progressi- vement. Suivant les conditions techniques données, on peut procéder au façonnage à froid ou au façonnage à chaud. Le façonnage est exécuté en au moins une opération, suivant les exigences afférentes à l'étendue de la tolérance de la broche.
Dans ces conditions, le façonnage continu permet théoriquement
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de fabriquer des tuyaux en longueurs non limitées. Au façonnage proprement dit peuvent faire suite le lissage.et le polissage du demi-produit de la broche tubulaire. Le façonnage selon l'invention signifie une élaboration de la matière tubulaire, d'oÙ sa résistance mécanique et sa résis- tance à l'usure sont accrues. Le traitement superficiel éven- tuel ayant pris fin, le tuyau f' @nné est découpé en morceaux dont la longueur convient pour les tiges de broches 11, on y attache les têtes de raccord 12, 13 pour le raccordement des tiges à l'élément de transmission ou d'entraînement.
Cela étant, la tête de raccord 12, 13 peut, par exemple, être reliée rigide- ment par soudure à l'élément de transmission, ou bien êastiquement, par exemple,, selon la fig. 2, à l'aide d'un élément rapporté en caoutchouc 14 qui est inséré ou vulcanisé dans l'espace ! ereux à l'extrémité de la tige de broche 11.
Pour le façonnage des parties de broches, on utilise un dispositif dont les exemples d'exécution sont représentés par les fig. 3 à 6. Selon les fig. 3 et 4, le dispositif de façonnage se-compose d'une plaque de base 20 sur laquelle est fixé, par exemple vissé le corps 21 du dispositif, ayant générale- ment une forme extérieure cylindrique. Duopole dirigé vers la plaque de base 20, ce corps comporte un évidement 22 de forme cylindrique, dans la partie médiane duquel débouche un espace creux continu 23, analogue à un cône, qui s'élargit en direc- tion opposée à la face frontale du corps 21.
Dans l'évidement de forme cylindrique est logé un élément de guidage 24, par exemple une plaque de caoutchouc, et au-dessus de lui un inter- calaire d'appui 25, de manière telle qu'entre l'intercalaire
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d'appui 25 et le fond de l'évidement 22 en forme de cylindre il se forme un jeu 26. Sur l'intercalaire d'appui 25 reposent les faces frontales des éléments de façonnage 27 qui, dans ce cas, sont exécutés scus la forme de mâchoires de façonnage coniques et qui sont logés dans le creux 23 de forme conique du corps 21.
Les éléments de façonnage 27 compo:tent à l'intérieur ! un creux @ allant de part en part, constitué par une partie de dépa@@ 29 du côté d'entrée extérieur et par une partie de cali- brage 30 se racceriant à la partie de départ 29 dont elle consti- tue le prolongement. Cette partie de calibrage 30 de l'espace creux est constituée dans la forme de la tige de broche 11 fabriquée, et la partie de départ 29 s'élargit progressivement en forme de cône en partant de la partie de calibrage 30, en direc- tion du front d'entrée 31 des éléments de façonnage 27. Sur ce front d'entrée 31 repose l'intercalaire de pression 32 qui reçoit l'effort de la presse.
L'intercalaire de pression 32 est pourvu dtune ouverture d'entrée 33 le traversant de part en part, ayant le plus souvent la forme conique. Les ouvertures 34 se raccordant à l'espace creux 28 allant de part en part, sont également prévues dans l'intercalaire d'appui 25, dans l'élément de levage élastique 24 et dans la plaque de base 20. C'est par ces ouvertures 34 continues que passe la tige de broche 11 façonnée.
Sur les surfaces de contact latérales, c'est-à-dire dans les plans partiels 35, les mâchoires de façonnage des éléments de façonnage 27 portent des forages pour les éléments de poussée élastiques 36, par exemple des ressorts à boudin, qui assurent l'ouverture des mâchoires dès que ici pless@@@ de la presse se relâche et que la force de l'élément de levage élastique 24 commence à s'exercer.
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Le dispositifselon l'invention fcnctionne de manière telle que, lors du façonnage, le tuyau à façonner, tournant en permanence, est enfoncé sous pression, progressivement, par échelons, suivant la levée de la presse, entre les éléments de façonnage 27 qui, au cours de la pression exercéepar la presse sur l'intercalaire de pression 32, se déplacent dans le sens axial et se ferment en même temps dans le sens radial. Le mouvement de retour des éléments de façonnage 27 s'effectue sous l'action de l'élément de levage élastique 24, par l'intermédiai- re de l'intercalaire d'appui 25, dès que l'action de pression de la presse se relâche.
Au cours de ce mouvement de retour, les éléments de façonnage 27 glissent également le long de la surface conique de l'espace creux 23 de forme conique du corps 21, puisque leur ouverture est influencée par les éléments de poussée 36. Lors de l'ouverture des éléments de façonnage 27, le tuyau façonné par eux se dégage également. A l'occasion d'une nouvelle course de pression de la presse, le tuyau est serré à nouveau et il est avancé d'un nouvel échelon en subissant en même temps la poursuite du façonnage.
Le dispositif selon l'invention peut être exécuté sui- vant plusieurs variantes. Dans quelques cas, il est avantageux que l'espace creux 23 en forme de cône et les éléments de façonnage 27 aient une forme contraire à celle représentée dans l'exécution de base selon les fig. 3 et 4. Cette solution est indiquée schématiques! par la fig. 5. Dans ces conditions, le préalable est que l'élément de levage élastique 24, par exemple un ressort à lames, développe l'effort de façonnage requis, le retour et l'ouverture des éléments de façonnage 27 étant provo- qués par la pression de la presse.
Une autre variante de l'exé-
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cution peut aussi être telle que les efforts de façonnage agissent radialeent directement sur les éléments de façonnage
27, l'avance du tuyau façonné par les échelons correspondants étant réalisée par un autre dispositif.
Suivant la fig. 6, l'espace creux 23 de forme conique assurant la fonction d'ouverture ou de fermeture des éléments de façonnage 27, est remplacé par un mécanisme à leviers 37, les éléments de façonnage 27 pouvant être commandés de force dans les deux sens de mouvement. Ce mouvement forcé peutse dériver directement de la presse. Dans cette disposition, l'espace creux dans le corps 21 de l'outil a la forme d'un cylindre, et il est exécuté de manière telle qu'un jeu suffisant est prévu entre les éléments de façonnage 27 pour le mouvement axial et pour l'ouverture des éléments de façonnage 27.
Comme éléments de levage élastique 24 on peut utiliser non seulement des plaques de caoutchouc, mais'aussi des ressorts -'talliques. Les 'surfaces coniques servant à la fermeture ou à l'ouverture des éléments de façonnage 27 peuvent aussi être remplacées par des surfaces cunéiformes, des cames, des excentri- ques etc. En outre, en cas de besoin, le dispositif conforme à l'invention peut également être pourvu d'un dispositif assu- rant la rotation et l'introduction du tuyau à façonner, éventuel- lement aussi d'un dispositif de polissage pour parfaire davanta- ge la qualité de la surface.
Grâce auprocédé et au dispositif conformes à l'inven- tion, on peut non ornent façonner des tuyaux, mais également des barres, tant à chaud qu'à froid. Ceci pose cependant comme préalable que les caractéristiques des différentes parties actives des outils quant à la masse et il la qualité de la
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matière soient choisies en conséquence. Les tuyaux à façonner et les matériaux en barres peuvent avoir une longueur quel- conque. En ce qui concerne le façonnage, on peut utiliser toutes les matières en mesure d'être façonnées, par exemple l'acier, les matières antirouilles, les métaux de couleur, les matières synthétiques, etc.
La solution conforme à l'invention peut être appliquée au premier titre pour la fabrication de broches de pompes.
Un avantage de la solution consiste dans le fait qu'elle entraîne une économie substantielle dans les frais de fabrication, une accélération de la fabrication, une réduction du poids des bro- ches; elle permet en outre de fabriquer des broches précises ayant des surfaces usinées de grande qualité. Du fait que les broches tubulaires sont déchargées intérieurement et qu'elles ont dès lors un poids aussi réduit que possible, les masses vibratoires défavorables sont également fortement limitées, ce qui accrott la durée de la pompe, élimine leur fonctionnement bruyant et accroît la possibilité de construire des pompes à broche plus grandes.
REVENDICATIONS 1. Broche, notaient pour pompes à liquide à une seule broche, avec tige de broche et tête de raccord, caractérisée par le fait que l'on. utilise comme produit demi-fini de départ pour la tige de broche (11) un tuyau sans soudure ayant une épaisseur de paroi maximum de ll 12, et que la tige de broche tubulaire (11) est pourvue d'une tête de raccord (12, 13), princdalement pour un raccord élastique de l'élément de raccord, la tête de raccord (12) pour un raccord élastique étant logée dans la tige de broche de forme tubulaire (11).