Pompe à piston La présente invention a pour objet une pompe à piston, notamment une pompe do- seuse, caractérisée par le fait que le piston, coulissant librement dans le corps de la pompe, est pourvu d'une tige comportant au moins un dispositif destiné à réaliser un temps mort à la fin d'au moins une des deux courses d'aspira tion et de refoulement respectivement du piston, en vue d'assurer un débit déterminé.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente deux formes et des variantes d'exé cution de la pompe à piston, objet de l'inven tion.
Les fig. 1 à 3 représentent schématiquement une pompe à débit non réglable, réduite à ses éléments essentiels, dans diverses positions de la course du piston.
La fig. 4 est un diagramme montrant le cycle de fonctionnement de la pompe représentée aux fig. 1 à 3.
La fig. 5 est une vue schématique en éléva tion d'une pompe à piston à débit réglable, limitée à ses éléments essentiels.
La fig. 6 est une vue schématique en élé vation d'une première variante de la pompe représentée à la fig. 5. La fig. 7 est, à plus grande échelle, une vue en élévation en coupe axiale d'une deuxième variante de la pompe établie suivant le schéma de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en plan d'un clapet de la pompe représentée à la fig. 7.
La fig. 9 en est une coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 8.
La fig. 10 est une vue en élévation de l'extré mité postérieure de la pompe représentée à la fig. 7, à laquelle est adapté un moyen d'asser vissement.
La fig. 11 est une vue schématique en plan d'une pompe comprenant plusieurs unités de pompage disposées en étoile et commandées par une seule came.
La fig. 12 en est une coupe suivant la ligne XII-XII de la fig. 11.
La fig. 13 est une vue schématique en élé vation d'une troisième variante de la pompe représentée aux fig. 6 et 7.
La fig. 14 est une coupe d'une vis de réglage. Dans les fig. 1 à 3, 1 désigne un corps de pompe cylindrique dans lequel se déplace un piston 2, ledit corps comportant un clapet d'aspiration 3 et un clapet de refoulement 4.
Le piston 2 fait corps avec l'une des extrémités d'une tige 5 guidée par des organes non repré sentés, l'autre extrémité de la tige 5 compor tant une boutonnière 6, ayant une longueur donnée, dans laquelle est susceptible de coulis ser un axe 7, fixé à l'une des extrémités d'une bielle 8, dont l'autre extrémité est articulée en 9 à l'extrémité d'une manivelle 10, susceptible de tourner autour d'un axe 11, situé sur le pro longement de l'axe de la tige 5.
12 et 13 désignent respectivement des butées fixes contre lesquelles est susceptible de heurter une butée mobile 14, fixée sur la tige 5, à la fin des courses d'aspi ration et _ de refoulement respectivement du piston 2.
La pompe décrite fonctionne de la manière suivante: la manivelle 10 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, dans la direction de la flèche de la fig. 1 qui représente la pompe pendant sa course d'aspiration, la bielle 8 entraîne la tige de piston 5 par l'intermédiaire de l'axe 7, situé à l'extrémité droite de la bou tonnière 6. A la fin de la course d'aspiration, représentée en fig. 2, l'axe 9 occupe la posi tion 9' et la butée mobile 14 est en contact avec la butée fixe 12.A partir de cette position, la manivelle 10 continuant à tourner en entraînant la bielle 8, l'axe 7 de ladite bielle coulisse à l'intérieur de la boutonnière 6, le piston restant immobile.
La manivelle continuant à tourner, l'axe 7 atteint l'extrémité gauche de la bou tonnière, l'attelage bielle-manivelle se trouvant dans la position représentée en pointillé sur la fig. 2. Le piston reste donc immobile pendant tout le temps qu'a duré le mouvement corres pondant de la manivelle. Celle-ci continuant à tourner, l'axe 7 repousse la tige de piston 5 et le piston 2, à l'encontre de la pression qui existe dans la canalisation de refoulement. A ce moment, le clapet de refoulement 4 étant ouvert, le liquide contenu dans la pompe est refoulé peu à peu.
La manivelle continuant son mou vement de rotation, le piston atteint la position de refoulement maximum, représentée en fig. 3 et la butée mobile 14 vient en contact avec la butée fixe 13.A partir de ce moment, la mani- velle 10 continuant à tourner, la bielle 8 n'en traîne plus la tige du piston, l'axe 7 pouvant coulisser à l'intérieur de la boutonnière 6. Le piston reste alors immobile, la manivelle con tinuant à tourner jusqu'à ce que l'axe 7 soit ramené à l'extrémité droite de la boutonnière 6, position représentée en pointillé en fig. 3 et à partir de laquelle la bielle 8 entraîne le piston dans une nouvelle course d'aspiration.
A la fin de la course de refoulement, le piston est donc resté immobile pendant le temps néces saire pour que la manivelle ait tourné depuis la position représentée en traits pleins en fig. 3 jusqu'à la position représentée en traits poin tillés à ladite figure.
Le diagramme indiquant le débit de la pompe en fonction du temps est représenté en fig. 4, dans laquelle les temps sont indiqués en abscisses sur l'axe Ox, et la course du piston en ordonnées suivant l'axe Oy. A représente chaque course d'aspiration, R chaque course de refoulement. On remarque sur ce diagramme qu'à la fin de chacune des courses d'aspiration et de refoulement respectivement se produit un temps mort, d'une durée notable. La présence de ces deux temps morts est très importante pour le fonctionnement de la pompe décrite. Le temps mort à l'extrémité de la course d'aspira tion est destiné à obtenir un remplissage à peu près parfait du cylindre du fait qu'il donne au liquide le temps nécessaire pour remplir ledit cylindre.
En outre, il permet au clapet d'aspi ration de se refermer entièrement avant que le piston se déplace à nouveau, ce qui élimine toute possibilité de refoulement dans la canali sation d'aspiration.
A l'extrémité de la course de refoulement, le temps mort donne au clapet de refoulement tout le temps nécessaire pour revenir en posi tion de fermeture et empêcher, par conséquent, toute rentrée de liquide par l'orifice de refoule ment pendant le début de la course d'aspiration suivante.
Cette disposition permet, par conséquent, d'obtenir que la quantité de liquide débité par la pompe pour chaque cycle complet corres ponde aussi exactement que possible au volume utile de la pompe. On a ainsi un dosage très précis du liquide débité. Cette disposition per met, en outre, d'utiliser des clapets plats, très légers et sans ressorts, du genre de celui indiqué ci-après, lesdits clapets étant destinés à assurer, dans tous. les cas, un fonctionnement d'une grande efficacité. De tels clapets plats, légers et sans ressorts, sont pratiquement inapplicables dans les pompes usuelles car, lorsqu'il n'y a pas de temps mort, lesdits clapets n'ont pas le temps de revenir à leur position de fermeture à la fin de chaque course d'aspiration ou de refoulement.
Les butées 12, 13 et 14 ont été prévues pour assurer que chaque course du piston, qu'il s'agisse de la course d'aspiration ou de la course de refoulement, soit complète et bien déterminée.
Dans la forme d'exécution de la pompe à piston représentée à la fig. 5, la tige de piston 5, au lieu d'être simplement. munie d'une bouton nière, comme c'est le cas dans les fig. 1 à 3, comporte un étrier 15, dont la partie antérieure 16, fixée à l'extrémité de la tige 5, forme une butée mobile et dont la partie postérieure 17 comporte un alésage taraudé dans lequel est susceptible d'être vissée une vis 18 dont la tête 19 constitue une autre butée mobile. Ces deux butées 16 et 19 jouent le rôle des deux faces de la butée 14 de la fig. 1.
Entre les deux branches de l'étrier 15 est susceptible de se déplacer, dans un mouvement de translation, une pièce mobile 20 guidée par des glissières non représentées au dessin. La pièce 20- recevant un mouvement de va-et-vient au moyen d'une bielle 22, dont l'extrémité 21 est articulée sur la pièce 20 et l'extrémité 23 à une manivelle 24, correspond à l'attelage bielle-manivelle 7, 8, 9, 10 des figures précé dentes.
12 et 13 désignent, comme dans le cas pré cédent, les butées fixes contre lesquelles sont susceptibles de s'appuyer les butées mobiles 19 et 16 respectivement, en fin de course d'aspira tion et de refoulement respectivement. La seule différence avec la pompe des fig. 1 à 3 réside en ce que la butée unique 14 est remplacée par les deux butées 16 et 19. Le mouvement de la pièce mobile 20 est le même que celui de l'axe 7. La fig. 6 représente une première variante de la pompe représentée aux figures précédentes, et en particulier à la fig. 5.
Dans cette variante, l'actionnement de la pompe, au lieu de se faire par un attelage bielle-manivelle, est effectué au moyen d'une came excentrée 28, remplaçant la pièce 20, ladite came étant logée entre la butée 26 et l'extrémité 27 de la vis 18 formant butée. Dans ce cas, la came, en tournant autour de son axe 29, agit successivement sur les deux butées pour donner au piston un mouvement de va- et-vient qui est le même que dans le cas précé dent.
La fig. 7 représente d'une manière plus détaillée une deuxième variante de la pompe doseuse, comportant une came semblable à la came représentée à la fig. 6.
Sur cette fig. 7, 31 désigne un bâti dans lequel est logé un moyen mécanique de commande du piston, et 32 le corps de pompe fixé à l'ex trémité du bâti 31. A l'intérieur du bâti 31 est susceptible de se déplacer un piston plongeur 33, dont l'étanchéité est obtenue à l'aide d'un joint 34. 35 désigne la tige du piston 33, coulis sant dans un palier 36, ladite tige étant solidaire de l'une des extrémités d'un étrier 37 dont l'autre extrémité est solidaire d'un manchon 38, coulissant dans un palier 39. L'axe du dispo sitif de coulissement formé par les pièces 35, 36 est situé dans le prolongement de celui du dispositif de coulissement formé par les pièces 38, 39.
Dans la partie antérieure de l'étrier 37 est logé un poussoir 40, destiné à être actionné par une came 41, constituée par un roulement à billes excentré, ladite came tournant autour d'un axe 42. Le mouvement de rotation de la came 41 est commandé, par exemple, par un moteur, non représenté au dessin, ou par un dispositif moto-réducteur. Le plan médian de l'étrier 37 est décalé par rapport au plan de la came 41, soit vers la gauche, soit vers la droite de la fig. 7, de façon à ne pas gêner le mouvement de rotation de la came 41 autour de son axe 42.
Dans le manchon coulissant 38 est engagée une tige filetée 43, susceptible d'être vissée dans ledit manchon 38, taraudé à cet effet. La tige filetée 43 présente à sa partie antérieure un poussoir 44, destiné à servir de butée à la came 41, et à sa partie postérieure, une partie lisse 45 susceptible de coulisser dans un manchon 46. Le manchon 46 est susceptible de tourner, sans coulisser, dans un palier 47, placé derrière le palier 39 et coaxialement avec ce dernier. L'intérieur du manchon 46 présente une gorge longitudinale 48, dans laquelle pénètre un doigt 49, solidaire de la partie lisse 45.
En faisant tourner le manchon 46, celui-ci entraîne en rotation, par l'intermédiaire du doigt 49 et de la gorge 48, la pièce 45 en obli geant, par conséquent, la tige filetée 43 à se visser ou à se dévisser à l'intérieur du manchon 38, ce qui a pour effet de donner à l'ensemble de la butée, formée des parties 43, 44 et 45, un déplacement vers la droite ou vers la gauche respectivement. Le mouvement de rotation du manchon 46 est obtenu, par exemple, au moyen d'une manette de réglage 50, faisant corps avec ledit manchon. Un train d'engrenages 51, reliant le manchon 46 à un tambour 52, permet de repérer à chaque instant la position de réglage de la manette et, par conséquent, la position de la butée formée des parties 43, 44 et 45 à l'intérieur du bâti.
Cette position détermine l'écartement des poussoirs 40 et 44, destinés à régler la course du piston et, par conséquent, le débit de la pompe, comme il sera décrit ci-après.
Pendant le mouvement alternatif du piston, la butée, formée des parties 43, 44 et 45, ainsi que le manchon 38 se déplacent en coulissant à l'intérieur du palier 39 et du manchon 46 et, lorsque ces pièces occupent la position maximum vers la droite correspondant à la fin du temps d'aspiration, elles viennent en contact avec le fond du manchon 46, cette position de butée étant réglable lors du montage de la pompe, par exemple au moyen d'une vis 91, fixée à la partie postérieure de la partie lisse 45.
Dans cette position de butée, l'étrier 37 étant immobilisé, la came 41, placée sous sa position la plus excentrée où elle est en contact avec le poussoir 44, attaque de nouveau le poussoir 40 après une fraction de tour plus ou moins grande dépendant du réglage de l'écartement des poussoirs 40 et 44, ledit réglage étant obtenu par la manette 50.
Dans la position de réglage correspondant à l'écartement maximum des poussoirs 40 et 44, la came 41 tourne sans actionner le piston, dans un sens ou dans l'autre, ce réglage corres pondant à un débit nul. Dans la position d'écartement minimum des poussoirs 40 et 44, la came 41 vient en contact avec le poussoir 40 et le repousse aussitôt après avoir quitté le contact du poussoir 44, ce réglage ayant pour but de réaliser la course maximum du piston et, par conséquent, le débit maximum de la pompe. Les positions de réglage intermédiaires permettent de fournir tous les débits intermé diaires entre zéro et le maximum.
A l'extrémité antérieure du corps de porri- pe 32 est fixée une boîte à clapets, comportant des orifices d'entrée et de sortie du liquide; lesdits orifices communiquent avec les tubulures d'aspiration et de refoulement respectivement, disposées côte à côte de manière connue, seule la tubulure de refoulement 92 étant représentée à la fig. 7. Les clapets utilisés dans cette boîte sont du genre des clapets de compresseurs.
Un clapet 53 (fig. 8 et 9), formé d'une tôle mince, comporte à sa partie inférieure un bourrelet 54, destiné à être appliqué de manière étanche sur un siège 55, et des saillies 56, destinées à guider le mouvement vertical du clapet dans une cage cylindrique 57, une butée 60 (fig. 7) empêchant toute levée excessive dudit clapet. Cette disposition des clapets présente les avantages suivants: d'une part, le clapet a une très faible inertie et, d'autre part, il assure une étanchéité aussi parfaite que possible. En outre, l'emploi de tels clapets, légers et dépourvus de ressorts, est d'ailleurs rendu possible grâce aux temps morts de fin de course du piston, qui laissent auxdits clapets le temps de retomber sur leurs sièges.
La tubulure de refoulement 92 comporte un moyen, constitué par une bille 61, susceptible de se déplacer entre deux butées extrêmes 62 et 63, ledit moyen étant destiné à vérifier le bon fonctionnement du clapet 53. Lorsque le clapet de refoulement fonctionne convenablement, la bille est constamment maintenue dans la position représentée en fig. 7, c'est-à-dire en position aval par rapport à l'écoulement du liquide. Dans le cas d'un fonctionnement défectueux du clapet, la bille roule vers l'arrière, jusqu'à la butée 63.
Le mouvement de cette bille peut être rendu per ceptible soit en constituant la tubulure en une matière transparente, ce qui rend la bille direc tement visible soit en plaçant autour de la tubulure un dispositif 64, magnétique ou élec tromagnétique, relié à un appareil indicateur ou enregistreur connu, susceptible de réagir lorsque la bille se déplace entre les butées 62 et 63.
La pompe doseuse, décrite dans la deuxième variante, fonctionne de la manière suivante: lorsque, par la manoeuvre de la manette 50, l'écartement des butées 44 et 40 est amené à la valeur maximum, la came 41, en rotation, est périodiquement en contact, glissant avec les poussoirs 40 et 44 sur lesquels elle n'agit pas; le débit de la pompe est, par conséquent, nul.
En actionnant la manette 50, on amène la butée formée des parties 43, 44 et 45 dans la position représentée à la fig. 7, pour laquelle l'écartement entre les poussoirs 40 et 44 est plus faible que dans le cas précédent. La came 41, en tournant, agit sur le poussoir 40 dans la course de compression du piston, de manière à repous ser complètement ledit poussoir jusqu'à la posi tion représentée en fig. 7. La came 41, en conti nuant à tourner, vient, au bout d'un certain parcours de sa course, en contact avec le pous soir 44 et le repousse jusqu'à ce que la came occupe une position diamétralement opposée à celle représentée en fig. 7, position dans laquelle la vis 91 est en contact avec le fond 90 du manchon 46.
En continuant à tourner, la came 41 s'éloigne aussitôt du poussoir 44 et, venant à nouveau en contact avec le poussoir 40, repousse vers la gauche le piston 33 jusqu'à la position représentée.
Dans le cas où le débit de la pompe doit être asservi à une quantité variable donnée, la manette 50 est remplacée directement par un moteur 65 (fig. 10) dont le mouvement lui- même est asservi à la quantité désirée.
Une application de la deuxième variante de la pompe doseuse est représentée aux fig. II et 12, dans lesquelles trois unités de pompage, disposées en étoile, sont actionnées par une seule came.
Dans la fig. 11, les trois unités 66, 67 et 68 sont disposées aux trois sommets d'un triangle équilatéral, les trois axes des pistons respectifs de ces unités convergeant au centre de ce triangle. Chacune des unités comporte un étrier 69 (fig. 12), semblable à celui qui vient d'être décrit, la came 41, destinée à actionner les poussoirs 40 et 44 de chacun des étriers, étant la même pour les trois unités. Les étriers des trois unités sont décalés dans le sens de la hauteur l'un par rapport aux autres, d'une manière non représentée, afin que leurs mouvements n'interfèrent pas.
Il résulte de cette disposition que la came 41, dont la rotation est commandée, par exemple, par un moteur 70, actionne successivement les trois unités dont le mouvement est déphasé de 1200 lorsque la came a effectué un tour complet. Cette disposition permet d'obtenir, d'une part, le mouvement de trois unités à l'aide d'une seule came, ce qui est un avantage pour les gros débits et, d'autre part, un écoulement très régulier du liquide ainsi qu'une puissance absorbée minime pour les trois unités, grâce au déphasage de 1200, lorsque les entrées et les sorties des différentes unités sont respective ment raccordées entre elles. Lorsqu'on veut obtenir de très gros débits, il y a intérêt à prévoir un plus grand nombre d'unités actionnées par la même came.
Il est alors avantageux d'actionner simultanément deux unités opposées face à face, et de disposer les unités en hexagone, selon la deuxième variante décrite, de manière à actionner simul tanément non pas trois mais six unités.
Ce résultat est atteint au moyen d'unités dont tous les organes sont situés d'un seul et même côté de la came. Dans une troisième variante, représentée aux fig. 13 et 14, une came 71, excentrée par rapport à son axe de rotation 72, présente une gorge 73 dans laquelle est engagé un galet 74 susceptible de pivoter dans un organe de commande, de telle manière que, pendant la rotation de la came, ledit organe de commande est actionné successive ment dans un sens et dans l'autre. Cet organe de commande est constitué par une pièce, en forme générale d'étrier, comportant à ses extré mités deux éléments 75, 76 respectivement, les dits éléments étant reliés entre eux par deux tiges.
Les deux éléments d'extrémité 75, 76 constituent des organes mobiles destinés à actionner un piston 77. Le piston 77 est sus ceptible de se déplacer dans un cylindre 78 et fait corps avec une barre 79, reliée par deux tiges 80 à une autre barre 81, destinée à être actionnée par l'élément 76 pendant le déplace ment de celui-ci. En outre, dans la barre 81 est engagée une vis 82 de réglage, dont les extré mités 83, 84 constituent les butées servant à limiter le mouvement du piston 77. Les butées 83 et 84 sont destinées à venir en contact avec l'élément 75 et une butée fixe 85 respectivement.
Le fonctionnement de la pompe dans cette troisième variante est le suivant: le piston étant représenté à la fig. 13 dans la position corres pondant à la fin de sa course de refoulement et la came 71 tournant, par exemple, dans le sens des aiguilles d'une montre, l'étrier _ est tout d'abord repoussé vers la droite de la fig. 13 et coulisse par rapport à l'ensemble constitué par les éléments 77, 79, 80, 81 et 82, ledit ensemble restant immobile jusqu'à ce que l'élément 75 de l'étrier vienne en contact avec la vis 82 en 83.A partir de ce moment, l'élé ment 75 repousse la vis 82 et l'ensemble formé des éléments 77, 79, 80, 81 et 82. Cette phase constitue le début de la course d'aspiration.
Celle-ci se poursuit jusqu'à ce que la came 71 ait effectué un demi-tour à partir de la position initiale, représentée en fig. 13. Dans cette posi tion extrême, la butée 84 est en contact avec la butée fixe 85. Ensuite, la came, continuant à tourner, entraîne les éléments 75, 76 en sens inverse, tandis que l'ensemble 77, 79, 80, 81 et 82 reste immobile jusqu'au moment où l'élément 76 vient s'appliquer contre la barre 81 et l'entraîne alors vers la gauche. Cette phase, constituant la course de refoulement du piston, s'achève lorsque la came a repris la position représentée sur la fig. 13.
Il est évident que les organes étant disposés de la manière représentée, on pourrait prévoir l'installation d'une deuxième unité, alignée et opposée à la première par rapport à la came. Comme dans le cas des fig. 6 et 7, le réglage de la course du piston dépend de la position occupée par la vis 82.
La fig. 14 représente, à une beaucoup plus grande échelle, un schéma simplifié d'une vis de réglage destinée à amortir les chocs lorsque l'organe de commande prend contact avec l'ensemble formant corps avec le piston. Dans la variante représentée à la fig. 13, il s'agit, par exemple, des éléments 75 et 83. L'un des élé ments, par exemple l'élément 83, présente à son extrémité une saillie conique 86, destinée à pénétrer dans un évidement 87 de l'élément 75, ledit évidement étant de forme cylindrique et correspondant à la saillie 86.
L'ensemble étant plongé dans un lubrifiant, par exemple de l'huile, le laminage de l'huile lors de l'entrée de la saillie 86 dans l'évidement 87 a pour effet d'amortir considérablement le choc. Il est évident qu'un amortisseur tel que celui qui vient d'être décrit pourrait être appli qué entre les divers éléments de la pompe, sus ceptibles de venir en contact par choc.
Dans les formes d'exécution et les variantes de la pompe décrite, le cycle de pompage com prend en fin de course de compression un temps mort d'une durée non négligeable qui a pour effet de permettre la fermeture complète des clapets de refoulement avant le début de la course d'aspiration, assurant ainsi une grande précision de débit et l'emploi de clapets légers, dépourvus de ressorts, dont l'utilisation était difficile jusqu'à présent.
Piston pump The object of the present invention is a piston pump, in particular a dosing pump, characterized in that the piston, sliding freely in the body of the pump, is provided with a rod comprising at least one device intended for to achieve a dead time at the end of at least one of the two strokes of suction and delivery respectively of the piston, in order to ensure a determined flow rate.
The accompanying drawing, given by way of example, shows two forms and variants of execution of the piston pump, object of the invention.
Figs. 1 to 3 schematically show a non-adjustable flow pump, reduced to its essential elements, in various positions of the piston stroke.
Fig. 4 is a diagram showing the operating cycle of the pump shown in FIGS. 1 to 3.
Fig. 5 is a schematic elevation view of an adjustable flow piston pump, limited to its essential elements.
Fig. 6 is a schematic elevational view of a first variant of the pump shown in FIG. 5. FIG. 7 is, on a larger scale, an elevational view in axial section of a second variant of the pump established according to the diagram of FIG. 6.
Fig. 8 is a plan view of a valve of the pump shown in FIG. 7.
Fig. 9 is a section along the line IX-IX of FIG. 8.
Fig. 10 is a view in elevation of the rear end of the pump shown in FIG. 7, to which is adapted a means of assuring screw.
Fig. 11 is a schematic plan view of a pump comprising several pump units arranged in a star and controlled by a single cam.
Fig. 12 is a section along the line XII-XII of FIG. 11.
Fig. 13 is a schematic elevation view of a third variant of the pump shown in FIGS. 6 and 7.
Fig. 14 is a section through an adjusting screw. In fig. 1 to 3, 1 designates a cylindrical pump body in which a piston 2 moves, said body comprising a suction valve 3 and a discharge valve 4.
The piston 2 is integral with one of the ends of a rod 5 guided by members not shown, the other end of the rod 5 comprising a buttonhole 6, having a given length, in which the grout is likely to be a pin 7, fixed to one end of a connecting rod 8, the other end of which is articulated at 9 at the end of a crank 10, capable of rotating about an axis 11, located on the pro lengthening of the axis of the rod 5.
12 and 13 denote respectively fixed stops against which a movable stop 14, fixed on the rod 5, is liable to strike at the end of the suction and discharge strokes respectively of the piston 2.
The pump described operates as follows: the crank 10 rotating clockwise, in the direction of the arrow in FIG. 1 which represents the pump during its suction stroke, the connecting rod 8 drives the piston rod 5 by means of the axis 7, located at the right end of the cylinder 6. At the end of the stroke d suction, shown in FIG. 2, the axis 9 occupies the position 9 'and the movable stopper 14 is in contact with the fixed stopper 12. From this position, the crank 10 continuing to rotate, driving the connecting rod 8, the axis 7 of said connecting rod slides inside buttonhole 6, the piston remaining stationary.
With the crank continuing to rotate, the axis 7 reaches the left end of the buttonhole, the connecting rod-crank coupling being in the position shown in dotted lines in fig. 2. The piston therefore remains stationary throughout the time that the corresponding movement of the crank has lasted. The latter continuing to rotate, the pin 7 pushes back the piston rod 5 and the piston 2, against the pressure which exists in the delivery pipe. At this time, the discharge valve 4 being open, the liquid contained in the pump is discharged little by little.
With the crank continuing its rotational movement, the piston reaches the maximum delivery position, shown in fig. 3 and the movable stopper 14 comes into contact with the fixed stopper 13. From this moment, the crank 10 continuing to turn, the connecting rod 8 no longer drags the piston rod, the pin 7 being able to slide at inside the buttonhole 6. The piston then remains stationary, the crank continuing to turn until the pin 7 is brought back to the right end of the buttonhole 6, the position shown in dotted lines in fig. 3 and from which the connecting rod 8 drives the piston in a new suction stroke.
At the end of the delivery stroke, the piston therefore remained stationary for the time necessary for the crank to have turned from the position shown in solid lines in FIG. 3 to the position shown in dotted lines in said figure.
The diagram showing the pump flow rate as a function of time is shown in fig. 4, in which the times are indicated on the abscissa on the Ox axis, and the stroke of the piston on the ordinate along the Oy axis. A represents each suction stroke, R each delivery stroke. It can be seen in this diagram that at the end of each of the suction and delivery strokes respectively, a dead time occurs, of a notable duration. The presence of these two dead times is very important for the operation of the pump described. The dead time at the end of the suction stroke is intended to obtain an almost perfect filling of the cylinder because it gives the liquid the time necessary to fill said cylinder.
In addition, it allows the suction valve to fully close before the piston moves again, eliminating any possibility of backflow in the suction line.
At the end of the discharge stroke, the dead time gives the discharge valve all the time necessary to return to the closed position and therefore prevent any liquid entering through the discharge port during the start of the discharge. the next suction stroke.
This arrangement therefore makes it possible to obtain that the quantity of liquid delivered by the pump for each complete cycle corresponds as exactly as possible to the useful volume of the pump. There is thus a very precise dosage of the liquid delivered. This arrangement allows, moreover, to use flat valves, very light and without springs, of the type indicated below, said valves being intended to ensure, in all. cases, highly efficient operation. Such flat valves, light and without springs, are practically inapplicable in conventional pumps because, when there is no dead time, said valves do not have time to return to their closed position at the end of each suction or discharge stroke.
The stops 12, 13 and 14 have been provided to ensure that each stroke of the piston, whether it is the suction stroke or the discharge stroke, is complete and well defined.
In the embodiment of the piston pump shown in FIG. 5, the piston rod 5, instead of just. provided with a black button, as is the case in fig. 1 to 3, comprises a bracket 15, the front part 16 of which, fixed to the end of the rod 5, forms a movable stopper and the rear part 17 of which has a threaded bore into which a screw 18 can be screwed. the head 19 of which constitutes another movable stop. These two stops 16 and 19 play the role of the two faces of the stop 14 of FIG. 1.
Between the two branches of the stirrup 15 is capable of moving, in a translational movement, a movable part 20 guided by slides not shown in the drawing. The part 20 - receiving a back and forth movement by means of a connecting rod 22, the end 21 of which is articulated on the part 20 and the end 23 to a crank 24, corresponds to the connecting rod-crank coupling 7, 8, 9, 10 of the previous figures.
12 and 13 denote, as in the previous case, the fixed stops against which the movable stops 19 and 16 are capable of resting respectively, at the end of the suction and delivery stroke respectively. The only difference with the pump in fig. 1 to 3 resides in that the single stop 14 is replaced by the two stops 16 and 19. The movement of the movable part 20 is the same as that of the axis 7. FIG. 6 shows a first variant of the pump shown in the preceding figures, and in particular in FIG. 5.
In this variant, the actuation of the pump, instead of being done by a connecting rod-crank coupling, is carried out by means of an eccentric cam 28, replacing the part 20, said cam being housed between the stop 26 and the end 27 of screw 18 forming a stop. In this case, the cam, by rotating around its axis 29, acts successively on the two stops to give the piston a reciprocating movement which is the same as in the previous case.
Fig. 7 shows in more detail a second variant of the metering pump, comprising a cam similar to the cam shown in FIG. 6.
In this fig. 7, 31 denotes a frame in which is housed a mechanical control means of the piston, and 32 the pump body fixed to the end of the frame 31. Inside the frame 31 is capable of moving a plunger 33 , the tightness of which is obtained by means of a seal 34. 35 denotes the piston rod 33, sliding in a bearing 36, said rod being integral with one of the ends of a caliper 37, the the other end is integral with a sleeve 38, sliding in a bearing 39. The axis of the sliding device formed by the parts 35, 36 is located in the extension of that of the sliding device formed by the parts 38, 39.
In the front part of the caliper 37 is housed a pusher 40, intended to be actuated by a cam 41, consisting of an eccentric ball bearing, said cam rotating about an axis 42. The rotational movement of the cam 41 is controlled, for example, by a motor, not shown in the drawing, or by a motor-reduction device. The median plane of the caliper 37 is offset with respect to the plane of the cam 41, either to the left or to the right of FIG. 7, so as not to hinder the rotational movement of the cam 41 around its axis 42.
In the sliding sleeve 38 is engaged a threaded rod 43, capable of being screwed into said sleeve 38, threaded for this purpose. The threaded rod 43 has at its front part a pusher 44, intended to act as a stopper for the cam 41, and at its rear part, a smooth part 45 capable of sliding in a sleeve 46. The sleeve 46 is capable of rotating, without slide, in a bearing 47, placed behind the bearing 39 and coaxially with the latter. The interior of the sleeve 46 has a longitudinal groove 48, into which penetrates a finger 49, integral with the smooth part 45.
By rotating the sleeve 46, the latter drives in rotation, through the intermediary of the finger 49 and the groove 48, the part 45 by forcing, consequently, the threaded rod 43 to be screwed or unscrewed at the same time. 'inside the sleeve 38, which has the effect of giving the assembly of the stop, formed of parts 43, 44 and 45, a movement to the right or to the left respectively. The rotational movement of the sleeve 46 is obtained, for example, by means of an adjustment lever 50, integral with said sleeve. A gear train 51, connecting the sleeve 46 to a drum 52, makes it possible to identify at any time the adjustment position of the lever and, consequently, the position of the stop formed by the parts 43, 44 and 45 at the interior of the frame.
This position determines the spacing of the pushers 40 and 44, intended to adjust the stroke of the piston and, consequently, the flow rate of the pump, as will be described below.
During the reciprocating movement of the piston, the stop formed by parts 43, 44 and 45, as well as the sleeve 38, move sliding inside the bearing 39 and the sleeve 46 and, when these parts occupy the maximum position towards the straight line corresponding to the end of the suction time, they come into contact with the bottom of the sleeve 46, this stop position being adjustable during assembly of the pump, for example by means of a screw 91, fixed to the rear part of the smooth part 45.
In this stop position, the caliper 37 being immobilized, the cam 41, placed in its most eccentric position where it is in contact with the pusher 44, again attacks the pusher 40 after a more or less large fraction of a turn depending of the adjustment of the spacing of the pushers 40 and 44, said adjustment being obtained by the lever 50.
In the adjustment position corresponding to the maximum spacing of the pushers 40 and 44, the cam 41 rotates without actuating the piston, in one direction or the other, this adjustment corresponding to a zero flow rate. In the position of minimum spacing of the pushers 40 and 44, the cam 41 comes into contact with the push-button 40 and pushes it back immediately after leaving the contact of the push-button 44, this adjustment having the aim of achieving the maximum stroke of the piston and, therefore, the maximum flow rate of the pump. The intermediate adjustment positions allow all intermediate flow rates between zero and maximum to be supplied.
At the front end of the door body 32 is fixed a valve box, comprising liquid inlet and outlet openings; said orifices communicate with the suction and delivery pipes respectively, arranged side by side in a known manner, only the delivery pipe 92 being shown in FIG. 7. The valves used in this box are of the compressor valve type.
A valve 53 (fig. 8 and 9), formed of a thin sheet, has at its lower part a bead 54, intended to be applied in a sealed manner to a seat 55, and projections 56, intended to guide the vertical movement. of the valve in a cylindrical cage 57, a stop 60 (FIG. 7) preventing any excessive lifting of said valve. This arrangement of the valves has the following advantages: on the one hand, the valve has a very low inertia and, on the other hand, it ensures as perfect a seal as possible. In addition, the use of such valves, light and without springs, is moreover made possible by virtue of the end-of-stroke dead times of the piston, which give said valves time to fall back on their seats.
The discharge pipe 92 comprises a means, consisting of a ball 61, capable of moving between two end stops 62 and 63, said means being intended to check the correct operation of the valve 53. When the discharge valve operates properly, the ball is constantly maintained in the position shown in FIG. 7, that is to say in the downstream position relative to the flow of liquid. In the event of faulty operation of the valve, the ball rolls backwards, up to the stop 63.
The movement of this ball can be made per ceptible either by constituting the tubing in a transparent material, which makes the ball directly visible or by placing around the tubing a device 64, magnetic or electromagnetic, connected to an indicating device or known recorder, capable of reacting when the ball moves between the stops 62 and 63.
The metering pump, described in the second variant, operates as follows: when, by the operation of the lever 50, the spacing of the stops 44 and 40 is brought to the maximum value, the cam 41, in rotation, is periodically in contact, sliding with the pushers 40 and 44 on which it does not act; the pump flow rate is therefore zero.
By actuating the lever 50, the stop formed by the parts 43, 44 and 45 is brought into the position shown in FIG. 7, for which the distance between the pushers 40 and 44 is smaller than in the previous case. The cam 41, by rotating, acts on the pusher 40 in the compression stroke of the piston, so as to push the said pusher completely back to the position shown in FIG. 7. The cam 41, continuing to rotate, comes, at the end of a certain course of its stroke, into contact with the push button 44 and pushes it back until the cam occupies a position diametrically opposite to that shown. in fig. 7, position in which the screw 91 is in contact with the bottom 90 of the sleeve 46.
By continuing to rotate, the cam 41 immediately moves away from the pusher 44 and, again coming into contact with the pusher 40, pushes the piston 33 to the left to the position shown.
In the case where the flow rate of the pump must be slaved to a given variable quantity, the lever 50 is replaced directly by a motor 65 (FIG. 10), the movement of which is itself slaved to the desired quantity.
An application of the second variant of the metering pump is shown in Figs. II and 12, in which three pumping units, arranged in a star, are actuated by a single cam.
In fig. 11, the three units 66, 67 and 68 are arranged at the three vertices of an equilateral triangle, the three axes of the respective pistons of these units converging at the center of this triangle. Each of the units comprises a caliper 69 (FIG. 12), similar to that which has just been described, the cam 41, intended to actuate the pushers 40 and 44 of each of the calipers, being the same for the three units. The stirrups of the three units are offset in the direction of the height relative to one another, in a manner not shown, so that their movements do not interfere.
It follows from this arrangement that the cam 41, the rotation of which is controlled, for example, by a motor 70, successively actuates the three units whose movement is out of phase by 1200 when the cam has made a complete revolution. This arrangement makes it possible to obtain, on the one hand, the movement of three units using a single cam, which is an advantage for large flows and, on the other hand, a very regular flow of the liquid as well. that a minimal power input for the three units, thanks to the phase shift of 1200, when the inputs and outputs of the different units are respectively connected to each other. When we want to obtain very high flow rates, it is advantageous to provide a greater number of units actuated by the same cam.
It is then advantageous to simultaneously actuate two opposite units face to face, and to arrange the units in a hexagon, according to the second variant described, so as to actuate simultaneously not three but six units.
This result is achieved by means of units, all of which are located on one and the same side of the cam. In a third variant, shown in FIGS. 13 and 14, a cam 71, eccentric with respect to its axis of rotation 72, has a groove 73 in which is engaged a roller 74 capable of pivoting in a control member, such that, during the rotation of the cam, said control member is actuated successively in one direction and the other. This control member is constituted by a part, in the general shape of a bracket, comprising at its ends two elements 75, 76 respectively, said elements being interconnected by two rods.
The two end elements 75, 76 constitute movable members intended to actuate a piston 77. The piston 77 is able to move in a cylinder 78 and is integral with a bar 79, connected by two rods 80 to another bar. 81, intended to be actuated by the element 76 during the movement of the latter. In addition, in the bar 81 is engaged an adjusting screw 82, the ends 83, 84 of which constitute the stops serving to limit the movement of the piston 77. The stops 83 and 84 are intended to come into contact with the element 75. and a fixed stopper 85 respectively.
The operation of the pump in this third variant is as follows: the piston being shown in FIG. 13 in the position corresponding to the end of its delivery stroke and the cam 71 rotating, for example, in the direction of clockwise, the caliper _ is first of all pushed to the right of FIG. 13 and slides relative to the assembly formed by the elements 77, 79, 80, 81 and 82, said assembly remaining stationary until the element 75 of the caliper comes into contact with the screw 82 at 83. From this moment, the element 75 pushes back the screw 82 and the assembly formed of the elements 77, 79, 80, 81 and 82. This phase constitutes the start of the suction stroke.
This continues until the cam 71 has made a half turn from the initial position, shown in FIG. 13. In this extreme position, the stop 84 is in contact with the fixed stop 85. Then, the cam, continuing to rotate, drives the elements 75, 76 in the opposite direction, while the assembly 77, 79, 80, 81 and 82 remain motionless until the moment when the element 76 comes to rest against the bar 81 and then drives it to the left. This phase, constituting the delivery stroke of the piston, ends when the cam has returned to the position shown in FIG. 13.
It is obvious that the members being arranged in the manner shown, one could provide for the installation of a second unit, aligned and opposite to the first with respect to the cam. As in the case of Figs. 6 and 7, the adjustment of the piston stroke depends on the position occupied by the screw 82.
Fig. 14 shows, on a much larger scale, a simplified diagram of an adjusting screw for absorbing shocks when the actuator contacts the body assembly with the piston. In the variant shown in FIG. 13, these are, for example, elements 75 and 83. One of the elements, for example element 83, has at its end a conical projection 86, intended to penetrate into a recess 87 of the element. 75, said recess being cylindrical in shape and corresponding to the projection 86.
The assembly being immersed in a lubricant, for example oil, the rolling of the oil during the entry of the projection 86 into the recess 87 has the effect of considerably damping the shock. It is obvious that a shock absorber such as that which has just been described could be applied between the various elements of the pump, which may come into contact by impact.
In the embodiments and variants of the pump described, the pumping cycle com takes at the end of the compression stroke a dead time of a not insignificant duration which has the effect of allowing the complete closure of the discharge valves before the start of the suction stroke, thus ensuring high flow precision and the use of lightweight valves, without springs, the use of which was difficult until now.