EP1240429A1 - Pompe a pistons multiples et a comportement vibratoire ameliore - Google Patents

Pompe a pistons multiples et a comportement vibratoire ameliore

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EP1240429A1
EP1240429A1 EP00993434A EP00993434A EP1240429A1 EP 1240429 A1 EP1240429 A1 EP 1240429A1 EP 00993434 A EP00993434 A EP 00993434A EP 00993434 A EP00993434 A EP 00993434A EP 1240429 A1 EP1240429 A1 EP 1240429A1
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EP
European Patent Office
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modules
pistons
piston machine
machine according
pair
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EP00993434A
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German (de)
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EP1240429B1 (fr
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Michel Sagnet
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP1240429A1 publication Critical patent/EP1240429A1/fr
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Publication of EP1240429B1 publication Critical patent/EP1240429B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0091—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using a special shape of fluid pass, e.g. throttles, ducts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
    • F04B39/0055—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes

Definitions

  • the present invention relates, in general, machines with multiple pistons, such as for example pumps or compressors, making it possible to set in motion or in pressure a hydraulic, gaseous, or even multiphase fluid.
  • the invention relates to a multiple piston machine of the type comprising: a drive shaft; a plurality of cylinders; a plurality of pistons selectively driven by an alternating movement by the drive shaft and respectively housed in the cylinders to delimit, for a fluid set in motion by the machine, a corresponding plurality of chambers with variable volume each of which provides the fluid with a volume maximum determined and includes a low pressure inlet and a high pressure outlet; and a plurality of discharge channels connecting the high pressure outlets of the respective chambers to a discharge outlet of the machine, each discharge channel having a determined section and length, the movement of each piston causing vibratory excitation of the machine, determined fundamental frequency, and each chamber, in association with the piston which delimits it and with the delivery channel which connects it to the delivery outlet forming a corresponding module of the machine.
  • Piston machines of this type are well known, in particular from patent document FR 2 655 690, and are widely used, in particular on motor vehicles for supplying power-assisted hydraulic circuits, such as ABS braking systems, automatic gearboxes, power steering or notably hydropneumatic suspensions.
  • Patent document FR 2 551 505 describes, for example, a pumping system for liquid chromatography which aims to reduce instantaneous variations in flow and which can possibly obtain, at least as an incidental result, a certain reduction in operating noise. .
  • Patent documents FR-1,546,997 and DE-196 41,779 describe piston machines for industrial use designed, principally, to have reduced operating noise.
  • the basic principle used in these known machines consists in placing the cylinders in an irregular manner, so as to introduce an angular offset between the singular points of their respective operating cycles and to attenuate the resulting noise by phase shift between the various elementary noises emitted.
  • the invention aims to propose a piston machine which exhibits a markedly improved vibratory behavior, without requiring major structural modifications compared to standard piston machines.
  • the piston machine of the invention is essentially characterized in that it comprises at least a first spectral spreading means associated with a first pair of modules including a first pair of pistons, this first spectral spreading means being suitable for introducing , between the fundamental frequencies of the vibrational excitations resulting from the respective movements of the pistons of this first pair, a frequency offset at most equal to 10% of the fundamental frequency of the vibratory excitation resulting from the movement of any of the pistons of this first pair.
  • the invention solves the problem of reducing noise thanks to a relatively modest modification of the frequencies emitted by the different modules.
  • the first spectral spreading means comprises a difference between quantities respectively associated with the modules of the first pair of modules, each of these quantities being represented, for the associated module, by the ratio of the section of the discharge channel of this module to the product of the maximum volume of the chamber of this module by the length of the discharge channel of this module.
  • the frequency offset introduced between the fundamental frequencies of the vibrational excitations resulting from the respective movements of the pistons of the first pair is advantageously at least equal to 1% of the fundamental frequency of the vibratory excitation resulting from the movement of the any of these pistons.
  • the invention thus makes it possible to ensure that the pistons respectively delimiting the chambers of the modules of the first pair of modules are identical.
  • the first spectral spreading means can for example comprise at least one difference between the maximum volumes of the respective chambers of the modules of the first pair of modules.
  • the cylinders of the modules of the first pair of modules are different, and for example that they are machined so as to have different lengths or diameters, these differences being however preferably then provided outside the zones in which the pistons move, so that the latter can remain unchanged and identical.
  • the cylinders of the modules of the first pair of modules can also be identical, at least one of these cylinders then being able to contain a solid filling block modifying the maximum volume of the chamber defined in this cylinder.
  • Such a filling block is for example formed by a stack of several block elements all having the same volume and being made of a flexible material, such as polyurethane or a compressible elastomer.
  • the machine of the invention can comprise as many spectral spreading means as pairs of modules comprising neighboring pistons, and even possibly as many spectral spreading means as there are modules.
  • the cylinders can thus be arranged regularly with respect to the motor shaft.
  • - Figure 1 is a sectional view of a piston machine of a type to which the invention is applicable; and - Figure 2 is an enlarged schematic view of a module of a machine according to the invention.
  • the invention relates to a piston machine, which in this case constitutes a hydraulic pump, and which essentially comprises a drive shaft 1, cylinders such as 2a, 2b, pistons such as 3a, 3b defining in the cylinders chambers such as 4a, 4b, a discharge outlet 6 of the machine, and discharge channels such as 5a, 5b, connecting the chambers to the discharge outlet 6.
  • the number of cylinders and pistons can be assumed to be any, and in particular even or odd, provided that it is at least equal to two, the assumption will be made that the machine piston may include at least one cylinder 2c, a piston 3c, a chamber 4c, and a discharge channel 5c in addition to those illustrated in Figure 1.
  • the pistons 3a, 3b, 3c are at will driven by an alternating movement by the drive shaft 1 inside the cylinders 2a, 2b, 2c, for example by means of an eccentric 11, so that the chambers 4a , 4b, 4c have a variable volume between a minimum volume, as small as possible, and a maximum volume denoted Va, Vb, Vc for the chambers 4a, 4b, 4c.
  • Each chamber such as 4a, 4b, 4c includes a low pressure inlet such as 40a, 40b, 40c, and a high pressure outlet such as 41a, 41b, 41c, connected to the discharge outlet 6 of the piston machine by the corresponding discharge channel 5a, 5b, 5c, at the end of which is installed an associated non-return valve 7a, 7b, 7c prohibiting a circulation of fluid from the outlet 6 of the piston machine towards the corresponding chamber.
  • Each discharge channel such as 5a, 5b, 5c has a section Sa, Sb, Se and a length La, Lb, Le determined.
  • Each chamber in association with the piston 3a, 3b, or 3c which delimits it in a cylinder such as 2a, 2b, or 2c, and in association with the discharge channel 5a, 5b, or 5c which connects this chamber to the discharge outlet 6, forms a corresponding module of the machine, such as the module 3a, 4a, 5a illustrated in FIG. 2.
  • the chambers all have the same maximum volume V, and the delivery channels all have the same cross section S and the same length L.
  • each piston 3a, 3b, 3c causes a vibratory excitation of the piston machine, whose fundamental frequency F is given by the relation:
  • ⁇ is the compressibility coefficient of the pumped fluid
  • p the specific mass of this fluid
  • the total excitation exerted on the piston machine in one revolution of the motor shaft 1, and represented by the result of the excitations exerted by the movement of the different pistons, can thus reach, in the prior art, a considerable amplitude at the common excitation frequency F of the different modules of the piston machine.
  • the invention provides a certain spectral spreading of the excitation frequencies of the different unit modules of the piston machine, obtained by introducing, for at least two different modules, for example 3a, 4a, 5a on the one hand and 3b, 4b, 5b on the other hand, a frequency shift ⁇ Fab between the fundamental frequencies Fa, Fb of the vibrational excitations caused by the pistons 3a and 3b of these two modules, that is to say by ensuring that these frequencies Fa and Fb are different.
  • the frequency offset ⁇ Fab thus introduced is, according to the invention, chosen to be at most equal to 10% of the fundamental frequency Fa of the vibratory excitation resulting from the movement of any one of the pistons of these two modules, for example of the piston 3a.
  • the frequency shift ⁇ Fab introduced between the fundamental frequencies Fa, Fb of the vibrational excitations caused by the respective pistons of two modules, such as 3a, 4a, 5a and 3b, 4b, 5b, is chosen to be at least equal to 1% of the fundamental frequency Fa of the vibratory excitation caused by the piston 3a of any one of these modules, and, optimally, to be of the order of 2% of this fundamental frequency Fa.
  • each module such as 3a, 4a, 5a, or 3b, 4b, 5b, to define a corresponding quantity, such as Ga and Gb, given by:
  • this quantity such as Ga or Gb is represented by the ratio of the section, Sa or Sb, of the discharge channel, 5a or 5b, of this module, to the product of the maximum volume, Va or Vb, of the chamber 4a or 4b of this module, by the length, La or Lb, of the discharge channel 5a or 5b of this module.
  • the desired spectral spread between the fundamental frequencies Fa, Fb of the vibrational excitations respectively attributable to two modules such as 3a, 4a, 5a and 3b, 4b, 5b is obtained by ensuring that the magnitudes Ga and Gb respectively associated with these modules are different from each other, which can be obtained by introducing a difference either in the respective maximum volumes Va and Vb of the chambers of these modules, or in the respective sections Sa, Sb of the channels of delivery 5a, 5b of these modules, either in the respective lengths La, Lb of these delivery channels 5a, 5b, or even in several of these parameters at the same time, provided that the effects of such modifications relating to several parameters at the same time times do not compensate each other and that the magnitudes Ga and Gb are therefore very different from one another.
  • the frequency offset intended to ensure the desired spectral spreading is introduced between the fundamental frequencies of the vibrational excitations caused by each pair of modules which include neighboring pistons.
  • the piston machine comprises an even number of modules arranged in a circle, it is preferable to ensure that the excitation frequencies resulting from the operation of two neighboring modules are different, which can be achieved with a minimum of two different excitation frequencies.
  • the frequency offset ⁇ Fab can be chosen to be typically of the order of 20 Hz.
  • the cylinders such as 2a, 2b, 2c can be arranged in a regular manner relative to the motor shaft 1, and for example around the latter, instead of having to be distributed irregularly as is the case in patent documents FR - 1,546,997 and DE - 196 41,779 mentioned above.
  • a simple way of implementing the invention may consist in introducing a difference, such as ⁇ Vab, between the maximum volumes, such as Va and Vb, of the chambers, such as 4a and 4b, of the different modules such as 3a, 4a, 5a and 3b, 4b, 5b.
  • the first consisting in machining the cylinders, in which these chambers are defined, so that they are different from each other.
  • the second way which is even more advantageous, consists in using identical cylinders, and in placing, in each of the cylinders of the modules whose fundamental frequency must be modified, a solid filling wedge, such as 8a (FIG. 2), which has the effect of modifying the maximum volume Va of the chamber 4a defined in this cylinder 2a.
  • the filling wedge 8a is formed by a stack of several wedge elements of the same volume, such as 80a.
  • this filling block 8a is advantageously made of a flexible material, such as polyurethane or a compressible elastomer.

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Description

Cadre n° I TITRE DE L'INVENTION
"Machine à pistons multiples, telle qu'une pompe ou un compresseur, à comportement vibratoire amélioré"
"Machine à pistons multiples, telle qu'une pompe ou un compresseur, à comportement vibratoire amélioré"
La présente invention concerne, de façon générale, les machines à pistons multiples, telles par exemple que les pompes ou les compresseurs, permettant de mettre en mouvement ou en pression un fluide hydraulique, gazeux, ou même polyphasique.
Plus précisément, l'invention concerne une machine à pistons multiples du type comprenant : un arbre moteur; une pluralité de cylindres; une pluralité de pistons sélectivement animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur et respectivement logés dans les cylindres pour délimiter, pour un fluide mis en mouvement par la machine, une pluralité correspondante de chambres à volume variable dont chacune offre au fluide un volume maximal déterminé et comprend une entrée basse pression et une sortie haute pression; et une pluralité de canaux de refoulement reliant les sorties haute pression des chambres respectives à une sortie de refoulement de la machine, chaque canal de refoulement présentant une section et une longueur déterminées, le mouvement de chaque piston provoquant une excitation vibratoire de la machine, de fréquence fondamentale déterminée, et chaque chambre, en association avec le piston qui la délimite et avec le canal de refoulement qui la relie à la sortie de refoulement formant un module correspondant de la machine .
Les machines à pistons de ce type sont bien connues, notamment par le document de brevet FR 2 655 690, et font l'objet d'une utilisation très répandue, notamment sur les véhicules à moteur pour alimenter les circuits hydrauliques assistés, tels que les systèmes de freinage ABS, les boîtes de vitesses automatiques, les directions assistées ou les suspensions notamment hydropneumatiques .
Bien qu'il existe plusieurs sous-catégories de machines à pistons de ce type, notamment représentées par les machines à pistons radiaux et les machines à pistons axiaux et plateau basculant, la conception de ces machines à pistons se heurte toujours au problème qui consiste à réduire les bruits, et plus généralement les vibrations, qu'elles engendrent en fonctionnement. Le document de brevet FR 2 551 505 décrit par exemple un système de pompage pour chromatographie en phase liquide qui vise à réduire les variations instantanées de débit et qui peut éventuellement obtenir, au moins en tant que résultat incident, une certaine réduction du bruit de fonctionnement.
Un tel système requiert cependant à la fois l'emploi de cames à profil en spirale arithmétique et de cylindres présentant entre eux des différences dimensionnelles importantes, de telles contraintes de construction étant très difficiles à accepter pour des machines à usage industriel fabriquées en grande série.
Les documents de brevets FR - 1 546 997 et DE - 196 41 779 décrivent quant à eux des machines à pistons à usage industriel conçues, à titre principal, pour présenter un bruit de fonctionnement réduit.
Le principe de base utilisé dans ces machines connues consiste à disposer les cylindres de façon irrégulière, de manière à introduire un décalage angulaire entre les points singuliers de leurs cycles de fonctionnement respectifs et à atténuer le bruit résultant par déphasage entre les différents bruits élémentaires émis.
Néanmoins, cette disposition irrégulière des cylindres rend l'usinage de telles machines relativement délicat et coûteux.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une machine à pistons qui présente un comportement vibratoire nettement amélioré, sans requérir de profondes modifications de structure par rapport aux machines à pistons standard.
A cette fin, la machine à pistons de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier moyen d'étalement spectral associé à une première paire de modules incluant une première paire de pistons, ce premier moyen d'étalement spectral étant propre à introduire, entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de cette première paire, un décalage fréquentiel au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque des pistons de cette première paire.
Ainsi, au lieu de chercher à déphaser les bruits émis par les différents modules, l'invention résout le problème de la réduction du bruit grâce à une modification relativement modeste des fréquences émises par les différents modules.
De préférence, le premier moyen d'étalement spectral comprend une différence entre des grandeurs respectivement associées aux modules de la première paire de modules, chacune de ces grandeurs étant représentée, pour le module associé, par le rapport de la section du canal de refoulement de ce module au produit du volume maximal de la chambre de ce module par la longueur du canal de refoulement de ce module.
Pour atteindre une efficacité satisfaisante, le décalage fréquentiel introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de la première paire est avantageusement au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque de ces pistons.
D'excellents résultats peuvent être obtenus en introduisant entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de la première paire un décalage fréquentiel de l'ordre de 2 % de la fréquence fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque de ces pistons.
L'invention permet ainsi de faire en sorte que les pistons délimitant respectivement les chambres des modules de la première paire de modules soient identiques .
Le premier moyen d'étalement spectral peut par exemple comprendre au moins une différence entre les volumes maximaux des chambres respectives des modules de la première paire de modules.
Pour ce faire, il est possible de prévoir que les cylindres des modules de la première paire de modules soient différents, et par exemple qu'ils soient usinés de manière à présenter des longueurs ou des diamètres différents, ces différences étant cependant alors de préférence prévues en dehors des zones dans lesquelles se déplacent les pistons, de manière que ces derniers puissent rester inchangés et identiques.
Cependant, les cylindres des modules de la première paire de modules peuvent aussi être identiques, l'un au moins de ces cylindres pouvant alors contenir une cale de remplissage solide modifiant le volume maximal de la chambre définie dans ce cylindre.
Une telle cale de remplissage est par exemple formée d'un empilement de plusieurs éléments de cales ayant tous le même volume et être réalisée en un matériau souple, tel que le polyuréthane ou un élastomère compressible .
La machine de 1 ' invention peut comprendre autant de moyens d'étalement spectral que de paires de modules comprenant des pistons voisins, et même éventuellement autant de moyens d'étalement spectral que de modules.
Dans la machine de l'invention, les cylindres peuvent ainsi être disposés de façon régulière par rapport à l'arbre moteur.
Les avantages apportés par 1 ' invention sont particulièrement sensibles lorsque chaque canal de refoulement est séparé de la sortie de refoulement de la machine à pistons par un clapet anti-retour.
D'autres caractéristiques et avantages de
1 ' invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- La figure 1 est une vue en coupe d'une machine à pistons d'un type auquel l'invention est applicable; et - La figure 2 est une vue schématique agrandie d'un module d'une machine conforme à l'invention.
Comme le montre la figure 1, l'invention concerne une machine à pistons, qui constitue en l'occurrence une pompe hydraulique, et qui comprend essentiellement un arbre moteur 1, des cylindres tels que 2a, 2b, des pistons tels que 3a, 3b définissant dans les cylindres des chambres telles que 4a, 4b, une sortie de refoulement 6 de la machine, et des canaux de refoulement tels que 5a, 5b, reliant les chambres à la sortie de refoulement 6.
Dans la mesure où, pour la compréhension de l'invention, le nombre de cylindres et de pistons peut être supposé quelconque, et notamment pair ou impair, pourvu qu'il soit au moins égal à deux, l'hypothèse sera faite que la machine à pistons peut comprendre au moins un cylindre 2c, un piston 3c, une chambre 4c, et un canal de refoulement 5c en plus de ceux qu'illustre la figure 1.
Les pistons 3a, 3b, 3c sont à volonté animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur 1 à l'intérieur des cylindres 2a, 2b, 2c, par exemple au moyen d'un excentrique 11, de sorte que les chambres 4a, 4b, 4c ont un volume variable entre un volume minimal, aussi faible que possible, et un volume maximal noté Va, Vb, Vc pour les chambres 4a, 4b, 4c.
Chaque chambre telle que 4a, 4b, 4c comprend une entrée basse pression telle que 40a, 40b, 40c, et une sortie haute pression telle que 41a, 41b, 41c, reliée à la sortie de refoulement 6 de la machine à pistons par le canal de refoulement correspondant 5a, 5b, 5c, à l'extrémité duquel est installé un clapet anti -retour associé 7a, 7b, 7c interdisant une circulation de fluide depuis la sortie 6 de la machine à pistons vers la chambre correspondante.
Chaque canal de refoulement tel que 5a, 5b, 5c présente une section Sa, Sb, Se et une longueur La, Lb, Le déterminées.
Chaque chambre, telle que 4a, 4b, ou 4c, en association avec le piston 3a, 3b, ou 3c qui la délimite dans un cylindre tel que 2a, 2b, ou 2c, et en association avec le canal de refoulement 5a, 5b, ou 5c qui relie cette chambre à la sortie de refoulement 6, forme un module correspondant de la machine, tel que le module 3a, 4a, 5a illustré à la figure 2.
En pratique, dans l'art antérieur, les chambres présentent toutes un même volume maximal V, et les canaux de refoulement présentent tous une même section transversale S et une même longueur L.
Dans ces conditions, le mouvement de chaque piston 3a, 3b, 3c provoque une excitation vibratoire de la machine à pistons, dont la fréquence fondamentale F est donnée par la relation :
F = (λ.S / 4π2.p.V.L)
où λ est le coefficient de compressibilité du fluide pompé, et p la masse spécifique de ce fluide.
L'excitation totale exercée sur la machine à pistons en un tour de l'arbre moteur 1, et représentée par la résultante des excitations exercées par le mouvement des différents pistons, peut ainsi atteindre, dans l'art antérieur, une amplitude considérable à la fréquence d'excitation commune F des différents modules de la machine à pistons. Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit un certain étalement spectral des fréquences d'excitation des différents modules unitaires de la machine à pistons, obtenu en introduisant, pour au moins deux modules différents, par exemple 3a, 4a, 5a d'une part et 3b, 4b, 5b d'autre part, un décalage fréquentiel ΔFab entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par les pistons 3a et 3b de ces deux modules, c'est-à-dire en faisant en sorte que ces fréquences Fa et Fb soient différentes.
Plus précisément, le décalage fréquentiel ΔFab ainsi introduit est, selon l'invention, choisi pour être au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale Fa de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque des pistons de ces deux modules, par exemple du piston 3a.
Pour donner à 1 ' invention sa plus grande efficacité, le décalage fréquentiel ΔFab introduit entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par les pistons respectifs de deux modules, tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b, est choisi pour être au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale Fa de l'excitation vibratoire provoquée par le piston 3a de l'un quelconque de ces modules, et, de façon optimale, pour être de l'ordre de 2 % de cette fréquence fondamentale Fa.
Pour mieux comprendre les possibilités offertes par l'invention, il est commode, pour chaque module tel que 3a, 4a, 5a, ou 3b, 4b, 5b, de définir une grandeur correspondante, telle que Ga et Gb, donnée par :
Ga = Sa / (Va. a) et Gb = Sb / (Vb.Lb) .
Autrement dit, pour chaque module, cette grandeur telle que Ga ou Gb est représentée par le rapport de la section, Sa ou Sb, du canal de refoulement, 5a ou 5b, de ce module, au produit du volume maximal, Va ou Vb, de la chambre 4a ou 4b de ce module, par la longueur, La ou Lb, du canal de refoulement 5a ou 5b de ce module.
Dans ces conditions, l'étalement spectral recherché entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires respectivement attribuables à deux modules tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b, est obtenu en faisant en sorte que les grandeurs Ga et Gb respectivement associées à ces modules soient différentes l'une de l'autre, ce qui peut être obtenu en introduisant une différence soit dans les volumes maximaux Va et Vb respectifs des chambres de ces modules, soit dans les sections respectives Sa, Sb des canaux de refoulement 5a, 5b de ces modules, soit dans les longueurs respectives La, Lb de ces canaux de refoulement 5a, 5b, soit encore dans plusieurs de ces paramètres à la fois, pour autant que les effets de telles modifications portant sur plusieurs paramètres à la fois ne se compensent pas et que les grandeurs Ga et Gb soient donc bien différentes 1 ' une de 1 ' autre . De préférence, le décalage fréquentiel destiné à assurer l'étalement spectral recherché est introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires provoquées par chaque paire de modules qui comprennent des pistons voisins. Ainsi, si la machine à pistons comprend un nombre pair de modules disposés en cercle, il est préférable de faire en sorte que les fréquences d'excitation résultant du fonctionnement de deux modules voisins soient différentes, ce qui peut être réalisé avec un minimum de deux fréquences d'excitation différentes.
Si, par exemple, la machine à pistons comprend quatre modules dont le premier est noté 3a, 4a, 5a, le second 3b, 4b, 5b, le troisième 3c, 4c, 5c, et le quatrième 3d, 4d, 5d, et si ces modules sont agencés en cercle en se suivant dans cet ordre, l'invention peut être mise en oeuvre en faisant en sorte que Fb ≠ Fa et Fd ≠ Fc, même si Fc = Fa et Fd = Fb . Néanmoins, il peut s'avérer opportun de faire en sorte que chaque fréquence d'excitation soit contrôlée pour assurer que les fréquences d'excitation soient toutes différentes les unes des autres. Pour une fréquence Fa comprise entre 800 Hz et 1000 Hz, le décalage fréquentiel ΔFab peut être choisi pour être typiquement de l'ordre de 20 Hz.
Comme les paramètres Sa, Va, et La qui définissent chaque grandeur telle que Ga = Sa / (Va. La) n'incluent pas le diamètre des cylindres tels que 2a, il est possible de mettre en oeuvre l'invention tout en utilisant des pistons, tels 3a, identiques pour tous les modules .
De même, les cylindres tels que 2a, 2b, 2c peuvent être disposés de façon régulière par rapport à l'arbre moteur 1, et par exemple autour de ce dernier, au lieu de devoir être répartis de façon irrégulière comme c'est le cas dans les documents de brevets FR - 1 546 997 et DE - 196 41 779 évoqués plus haut. Un moyen simple de mettre en oeuvre l'invention peut consister à introduire une différence, telle que ΔVab, entre les volumes maximaux, tels que Va et Vb, des chambres, telles que 4a et 4b, des différents modules tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b. Pour ce faire, deux voies sont notamment envisageables, la première consistant à usiner les cylindres, dans lesquels ces chambres sont définies, de manière qu'ils soient différents les uns des autres.
Pour pouvoir utiliser des pistons identiques et qui travaillent sur des courses identiques, il est alors préférable de ne modifier les cylindres que dans les volumes morts, c'est-à-dire dans les parties des cylindres que les pistons n'atteignent pas et qui définissent les volumes minimaux des chambres. La seconde voie, qui est encore plus avantageuse, consiste à utiliser des cylindres identiques, et à placer, dans chacun des cylindres des modules dont la fréquence fondamentale doit être modifiée, une cale de remplissage solide, telle que 8a (figure 2), qui a pour effet de modifier le volume maximal Va de la chambre 4a définie dans ce cylindre 2a.
De préférence, la cale de remplissage 8a est formée d'un empilement de plusieurs éléments de cales de même volume, tels que 80a.
Enfin, cette cale de remplissage 8a est avantageusement réalisée en un matériau souple, tel que le polyuréthane ou un élastomère compressible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine à pistons multiples, telle par exemple qu'une pompe ou un compresseur, comprenant : un arbre moteur (1); une pluralité de cylindres (2a, 2b, 2c); une pluralité de pistons (3a, 3b, 3c) sélectivement animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur et respectivement logés dans les cylindres (2a, 2b, 2c) pour délimiter, pour un fluide mis en mouvement par la machine, une pluralité correspondante de chambres (4a, 4b, 4c) à volume variable dont chacune offre au fluide un volume maximal (Va, Vb, Vc) déterminé et comprend une entrée basse pression (40a, 40b, 40c) et une sortie haute pression (41a, 41b, 41c) ; et une pluralité de canaux de refoulement (5a, 5b, 5c) reliant les sorties haute pression des chambres respectives à une sortie de refoulement (6) de la machine, chaque canal de refoulement (5a, 5b, 5c) présentant une section (Sa, Sb, Se) et une longueur (La, Lb, Le) déterminées, le mouvement de chaque piston (3a, 3b, 3c) provoquant une excitation vibratoire de la machine, de fréquence fondamentale déterminée (Fa, Fb, Fc) , et chaque chambre (4a, 4b, 4c) , en association avec le piston (3a, 3b, 3c) qui la délimite et avec le canal de refoulement (5a, 5b, 5c) qui la relie à la sortie de refoulement (6) formant un module correspondant (3a, 4a, 5a; 3b, 4b, 5b; 3c, 4c, 5c) de la machine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier moyen d'étalement spectral associé à une première paire de modules (3a, 4a, 5a; 3b, 4b, 5b) incluant une première paire de pistons (3a, 3b) , ce premier moyen d'étalement spectral étant propre à introduire, entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons (3a, 3b) de cette première paire, un décalage fréquentiel (ΔFab) au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque (3a) des pistons de cette première paire (3a, 3b) .
2. Machine à pistons multiples suivant la revendication 1, caractérisée en ce le premier moyen d'étalement spectral comprend une différence (Ga-Gb) entre des grandeurs (Ga, Gb) respectivement associées aux modules de la première paire de modules (3a, 4a, 5a; 3b, 4b, 5b) , chacune de ces grandeurs (Ga, Gb) étant représentée, pour le module associé, par le rapport (Sa/ (Va. La), Sb/(Vb.Lb)) de la section (Sa, Sb) du canal de refoulement (5a, 5b) de ce module au produit du volume maximal (Va, Vb) de la chambre (4a, 4b) de ce module par la longueur (La, Lb) du canal de refoulement (5a, 5b) de ce module.
3. Machine à pistons multiples suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le décalage fréquentiel (ΔFab) introduit entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons (3a, 3b) de la première paire est au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque (3a) de ces pistons .
4. Machine à pistons multiples suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le décalage fréquentiel (ΔFab) introduit entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons (3a, 3b) de la première paire est de l'ordre de 2 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque (3a) de ces pistons .
5. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pistons (3a, 3b) délimitant respectivement les chambres (4a, 4b) des modules de la première paire de modules sont identiques.
6. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisée en ce que le premier moyen d'étalement spectral comprend au moins une différence (ΔVab) entre les volumes maximaux (Va, Vb) des chambres (4a, 4b) respectives des modules de la première paire de modules (3a, 4a, 5a; 3b, 4b, 5b) .
7. Machine à pistons multiples suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les cylindres (2a, 2b) des modules de la première paire de modules sont différents .
8. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les cylindres (2a, 2b) des modules de la première paire de modules sont identiques, et en ce que l'un au moins (2a) de ces cylindres contient une cale de remplissage solide (8a) modifiant le volume maximal (Va) de la chambre (4a) définie dans ce cylindre (2a) .
9. Machine à pistons multiples suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la cale de remplissage (8a) est formée d'un empilement de plusieurs éléments de cales (80a) ayant tous le même volume.
10. Machine à pistons multiples suivant la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que la cale de remplissage (8a) est réalisée en un matériau souple tel que le polyuréthane ou un élastomère compressible.
11. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend autant de moyens d'étalement spectral que de paires de modules comprenant des pistons voisins .
12. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend autant de moyens d'étalement spectral que de modules.
13. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cylindres (2a, 2b, 2c) sont disposés de façon régulière par rapport à l'arbre moteur (1) .
14. Machine à pistons multiples suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque canal de refoulement (5a, 5b, 5c) est séparé de la sortie de refoulement (6) de la machine à pistons par un clapet anti-retour (7a, 7b, 7c) .
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