Dispositif de pompage La présente invention a pour objet un dispositif de pompage comprenant deux pompes hydrauliques à haute pression avec cylindres en barillet et régulation de puissance.
On sait que dans divers secteurs de l'industrie, et notamment pour équiper certains engins de travaux publics, il est nécessaire d'utiliser des circuits hydrauli ques indépendants. Les solutions adoptées jusqu'à ce jour consistent à prévoir une pompe sur chaque circuit, ce qui complique les manoeuvres de commande, ainsi que les conditions de régulation, puisque la puissance totale exigée par les pompes doit rester sensiblement constante, égale à la puissance fournie par le moteur de l'engin.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient.
Le dispositif de pompage selon l'invention est caractérisée en ce que les deux barillets tournants sont logéss côte-à-côte dans un carter fixe, les pistons de ces barillets reposant par leurs patins sur la face plane d'un même plateau oscillant tandis que les axes tournants des barillets sont synchronisés par deux engrenages engre nant l'un sur l'autre et logés dans un carter fixe de façon à constituer une pompe à basse pression assurant l'alimentation en huile des pompes à haute pression.
Une forme d'exécution du dispositif objet de l'in vention sera décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 est une vue en coupe suivant I-I de la fig. 2 du dispositif, la fig. 2 est une coupe axiale suivant II-II de la fig. 1, la fig. 3 est une coupe suivant III-III de la fig. 2, la fig. 4 est une vue suivant IV-IV de la fig. 2, la fig. 5 est une vue en perspective du plateau oscillant, considéré isolément et équipé des seuls étriers de rappel des sabots de pistons, la fig. 6 est une coupe suivant VI-VI de la fig. 1, la fig. 7 est une coupe suivant VII-VII de la fig.
6, la fig. 8 est un diagramme illustrant le fonctionne ment d'appoint du clapet intercalé entre la pompe de basse pression et les pompes à haute pression, la fig. 9 est une coupe suivant IX-IX de la fig. 7, et la fig. 10 est une coupe longitudinale dans l'axe de l'arbre d'entraînement.
Le dispositif de pompage représenté comprend deux barillets 1 et 2 qui tournent à l'intérieur d'un carter fixe 3. Ces deux barillets sont identiques entre eux. Chacun comporte neuf alésages cylindriques 4 dans lesquels coulissent des pistons 5. Chaque piston 5 se termine à son extrémité inférieure par une rotule 6 logée dans un patin 7. Les dix-huit patins 7 de l'ensemble des deux barillets 1 et 2 prennent tous appui sur la face supé rieurs plane 8 d'un plateau oscillant 9 (fig. 2, 4 et 5). Deux brides 10 retiennent sur la face 8 les sabots 7 des pistons qui se trouvent en phase d'aspiration.
La commande du débit variable des pompes est assurée par un seul et même plateau oscillant 9 de forme allongée (fig. 5).
L'ensemble comporte donc deux pompes à haute pression à pistons axiaux et à débit variable, de même cinématique et de même cylindrée. Le barillet 1 ou barillet primaire est entraîné en rotation par un arbre cannelé moteur 11 qui dépasse par une extrémité hors du bâti fixe 3. Par contre, le barillet 2 ou barillet secon daire est entraîné par un arbre 12 qui ne débouche pas hors du bâti 3. La synchronisation est assurée par deux gros engrenages 13 et 14 calés respectivement sur les arbres 11 et 12. La pompe secondaire 2-12 est donc entraînée par la pompe primaire 1-11.
Les deux pignons de liaison 13 et 14 sont montés entre le plateau oscillant 9 et la prise de mouvement 15 de l'arbre de commande 11; ils sont logés dans un carter fixel6 avec lequel ils constituent une pompe à engre nages à basse pression, dont la cylindrée est légèrement supérieure à la cylindrée maxima de l'ensemble des deux pompes 2, 12 et 1, 11 à haute pression et à cylin drées variables.
Cette pompe à basse pression 13, 14, 16 peut -être utilisés à des fonctions accessoires, Notamment, on peut s'en servir pour assurer la circulation du liquide hydrau lique vers un refroidisseur, pour servir de source de pression à différents types d'asservissement, ou bien encore pour constituer une pompe d'alimentation des deux pompes à haute pression 1, 11 et 2, 12. La cylin drée fournie par la pompe à engrenages 13, 14, 16 étant constante, on -l'ajuste à la cylindrée consommée par les pompes à haute pression, au moyen d'un dispositif dont le fonctionnement est illustré sur la fig. 8.
Ce dispositif comprend, d'une part le système à lumières d'évacua tion montré sur la fig. 4, d'autre part le clapet d'ajuste ment représenté sur la fig. 9.
Lorsque la pression des circuits de refoulement des pompes 1, 11 et 2, 12 est élevée, ces pompes à haute pression débitent peu. La pompe à basse pression 13, 14, 16 fournit donc plus de liquide que les pompes à haute pression ne peuvent en absorber. On doit évacuer le débit excédentaire parles mécanismes représentés sur les fig. 4 et 9.
Sur la face inférieure cylindrique du berceau oscillant 9, des rainures transversales 17 (fig. 2) sont capables de démasquer les lumières fixes 18 et 19 prévues dans le berceau 20 sur lequel repose le plateau 9.
Pour faire varier le débit des pompes à haute pres sion, il suffit de faire osciller le plateau 9:sur son ber ceau fixe 20. Ce faisant, les rainures 17 court-circuitent plus ou moins les lumières 18 et 19 qui mettent en com munication le conduit de refoulement 21 de la pompe à basse pression 13, 14 et 16 et son .conduit d'aspiration 22. Cet artifice permet de court-circuiter une partie du débit de la pompe à basse pression.
Cette partie se trouve représentée par l'aire hachurée A sur le dia gramme de la fig. 8 où l'on a porté en abscisses la pres sion de refoulement en bar des pompes à haute pres sion, et en ordonnées le débit total qu'elles refoulent, exprimé en litres par minute.
Le débit refoulé par -la -pompe 13, 14, 16 est repré senté par la courbe a. On voit qu'il est très peu supé rieur au débit nécessaire à l'alimentation -des pompes à haute pression -1, 1.1, et.2, .12, ce débit réclamé étant représenté par la courbe b. Les variations du débit a fourni par la pompe à basse pression suivent de très prés les évolutions du débit réclamé b. Le débit excé dentaire reste en permanence très faible et il .est repré senté par l'aire hachurée B.
On voit que pour évacuer cet excédent il suffit.d'utiliser un.clapet de surpression de petites dimensions qui est facilement logeable et d'un prix de revient très bas. Ce clapet 23 (fig. 7 et 9) est incorporé à une bride d'alimentation 24 qui est rap portée sur le côté du bâti fixe 3. Les faibles dimensions de ce clapet 23 suppriment toute variation importante de la pression d'alimentation des pompes à haute pres sion.
De plus, le fait de l'avoir logé dans une bride amo vible 24, permet de n'utiliser qu'un seul type standard de bâti 3 groupant les pompes à basse pression et à haute pression, le simple échange de la bride 24 assu rant la mise en .place de clapets 23 de dimensions diverses en fonction des performances prévues pour la pompe. L'avantage est particulièrement sensible s'il s'agit de pompes à haute pression dont le débit global est important, par exemple supérieur à deux cents litres par minute.
Pour permettre au plateau 9 d'osciller librement sur le berceau 20, malgré les pressions importantes aux- quelles il est soumis, on prévoit sur la partie cylindrique de ce berceau 9, dans la région où se manifeste le centre de poussée des pistons, des chambres 25 (fig. 2 et 6) qui reçoivent du liquide sous pression en provenance des circuits hydrauliques par l'intermédiaire de deux canaux 26.
A chacune des deux pompes 1, 11 et 2, 12 corres pond une chambre 25 qui se comporte comme un vérin tendant à éloigner le plateau 9 de son berceau 20, ce qui diminue les pressions spécifiques entre ces deux élé ments.
On facilite ainsi le basculement du plateau 9, d'au tant plus qu'un film d'huile sous pression vient s'insérer entre les surfaces en contact, ce qui assure une lubrifica tion sous pression des surfaces de glissement.
Cette facilité de glissement a pour effet d'obtenir un fonctionnement très souple et une grande précision dans la position angulaire du plateau 9; cela fournit une très bonne définition de la courbe de régulation de débit, avec très peu d'hystérésis.
On peut remarquer que cet équilibrage est défini avec précision en dimensionnant judicieusement la sec tion des chambres 25; la réaction correspondante repré sente en définitive un certain pourcentage de la pression de fonctionnement du circuit. Du même coup, cet équi librage reste rigoureusement proportionnel à la pression de fonctionnement de la pompe. Chacune des deux pompes 1, 11 et 2, 12 est ainsi équilibrée séparément en fonction de sa pression de refoulement.
Le dispositif de régulation commun aux deux pompes à haute pression est logé entre elles, parallèle ment à leurs axes de rotation. Ce .dispositif de régula tion, du type dit régulation de puissance , permet de positionner le plateau oscillant 9 de façon que la somme des débits refoulés par les -pompes 1, 11 et 2, 12, multi pliée par la somme des pressions régnant dans chaque circuit hydraulique, corresponde à une puissance cons tante.
Cela s'exprime par la relation: 2Q (Pl P2) = constante Un tel dispositif est obtenu en assujettissant la posi tion angulaire du .plateau 9 à un dispositif de réglage qui comprend un élément élastique dont la flexibilité est rendue variable par superposition de trois ressorts 27, 28, 29 ou davantage (fig. 3) et un ensemble de deux vérins 30 (fig. 3) dont le montage peut être coaxial, chacun d'eux étant sensible à la pression qui règne dans l'un des circuits.
Cela définit une courbe de débit de caractéristiques hyperboliques, si l'on porte en abscisses la pression de refoulement en bar, et en ordonnées le débit en litres par minute.
L'axe d'oscillation 31 du plateau 9 (fig. 3) est situé en dehors du plan 32 donné par les deux axes de rota tion des pompes, ce qui assure une polarité qui reste toujours la même au moment du basculement du pla teau 9. On peut rendre ce moment totalement positif ou négatif, selon le but recherché, ce qui du même coup supprime les sollicitations alternées. Si l'on prend soin de situer cet axe 31 en dehors du point de positionnne- ment extrême de la résultante générale des réactions des pistons, on a un moment de basculement variable en intensité, mais dont le sens reste toujours le même. Le plateau 9 devient donc stable et la fonction de régula tion s'en trouve améliorée.
L'amplitude du décalage 33 peut être choisie selon l'aaplication désirée.
Pour améliorer encore la régularité de fonctionne ment du dispositif de pompage, et supprimer l'appari tion d'efforts perturbateurs importants au niveau de la commande d'inclinaison du plateau 9, on compose les moments de basculement des deux pompes à haute pression, en déphasant angulairement les deux barillets 1 et 2 pour trouver la valeur la plus régulière du moment résultant. L'amplitude de ce déphasage angu laire dépend notamment du nombre des pistons 5 et de la valeur 33 définie précédemment.
Dans le cas de deux pompes 1, 11 et 2, 12 dont chaque barillet 1 et 2 comporte neuf pistons 5, le calcul montre que le décalage angulaire le plus intéressant entre les barillets 1 et 2 est d'environ 10 , pour assurer au maximum la régularité du couple. Ce décalage a été désigné sur la fig. 1 par la référence 34. II est avanta geux, non seulement en ce qui concernce le moment de basculement du plateau 9, mais encore la régularisation du couple d'entraînement de l'arbree moteur 11. Les variations de couple à transmettre par cet arbre pri maire sont moins importantes et plus étalées dans le temps.
Pour obtenir ce résultat pratique, tout en conservant des organes identiques sur les deux pompes à haute pression, toutes les différences de géométrie ont été reportées sur le seul arbre secondaire 12. Il suffit que, sur cet arbre 12, les cannelures d'entraînement 35 soient décalées de la valeur désirée par rapport aux can nelures 36 de l'arbre primaire 11.
Le plateau oscillant 9 est maintenu sur son berceau 20 au moyen d'un poussoir 37 (fig. 2 et 3) dont la poussée est donnée par un ressort taré 38. L'extrémité de ce poussoir 37 est en appui sur le plateau 9 et elle présente un profil arrondi centré sur l'axe théorique 31, si bien que le plateau 9 roule autour de l'extrémité du poussoir 37 lorsqu'il oscille. Ce poussoir maintient le plateau 9 en position et l'empêche de se soulever sous l'action des pistons 5 qui se trouvent en période de recul pendant la phase d'aspiration.
De plus, ce poussoir 37 a pour fonction de limiter la translation du plateau 9 qui est simplement en appui sur son berceau 20. Deux méplats 37 a équipent l'extré mité du poussoir 37 et servent de butées aux faces en regard des brides 10 (fig. 3 et 5).
L'arbre d'entraînement c'est-à-dire l'arbre primaire 11, est maintenu en position au moyen de trois roule ments 39, 40 et 41, ainsi d'ailleurs que l'arbre secon daire 12 (fig. 2). On remarque que seul le roulement 40 assure le positionnement longitudinal de chaque arbre 11 ou 12.
Le plateau oscillant 9 qui détermine la cylindrée unitaire de chaque pompe à haute pression est commun à ces deux éléments. Ceci permet d'être sûr que les deux pompes 1, 11 et 2, 12 auront des cylindrées rigoureuse ment identiques puisque leurs éléments constitutifs sont eux aussi identiques. Ceci est particulièrement intéres sant lorsqu'il s'agit d'effectuer avec précision des mou vements simultanés à des pressions différentes sur chaque circuit hydraulique de refoulement. Il est d'autre part utile d'avoir un plateau oscillant 9 commun aux deux pompes, pour: 1.
Réduire l'encombrement en supprimant tout moyen de liaison entre deux plateaux de pompes, ces moyens étant nécessaires si l'on s'était borné à monter côte-à-côte dans un même carter, deux pompes à barillet de type connu. Les organes de liaison en ques tion auraient toujours été sujets à prendre du jeu ou à se dérégler dans le temps; 2. Permettre un usinage facile; 3. Avoir un plateau 9 dont la rigidité est augmentée et dont la portée sur le berceau 20 est maxima, car elle autorise des pressions de contact réduites; 4.
Disposer sur la face cylindrique du plateau 9, des rainures ou alvéoles 17 assurant des fonctions de régu: lation de débit de la pompe à basse pression 13, 14, 16 ainsi que des chambres d'équilibrage 25; 5. Avoir un seul système de régulation de débit qui attaque le plateau 9 directement, et symétriquement par rapport à chaque pompe 1, 11 et 2, 12.
En définitive, le dispositif décrit présente les avan tages suivants: - grande robustesse; - prix réduit; - puissance massique importante; - possibilité de régulation de la puissance; - facilité de réglage; - facilité d'entretien. En variante, on peut prévoir sur le plateau oscillant unique 9, non plus une seule face plane 8, mais deux plans de poussée ayant l'un par rapport à l'autre un cer tain décalage angulaire, de manière à avoir une pompe 1, 11 dont la cylindrée serait plus importante que l'autre pompe 2, 12 tandis que le système de régulation serait adapté pour résoudre le problème ainsi posé.