EP2981720A1 - Pompe hydraulique a double sens de rotation - Google Patents

Pompe hydraulique a double sens de rotation

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EP2981720A1
EP2981720A1 EP14719055.7A EP14719055A EP2981720A1 EP 2981720 A1 EP2981720 A1 EP 2981720A1 EP 14719055 A EP14719055 A EP 14719055A EP 2981720 A1 EP2981720 A1 EP 2981720A1
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EP
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pump
rotation
cylinder head
dispensing
chambers
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Withdrawn
Application number
EP14719055.7A
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German (de)
English (en)
Inventor
François POREL
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Hydro Leduc SAS
Original Assignee
Hydro Leduc SAS
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Filing date
Publication date
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    • F04B1/324—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic pump with axial pistons bearing against a bias plate, and ice distribution, said pump being rotatable in both directions of rotation, and in particular to a device automatic piloting of the ice cream dispenser.
  • axial piston pumps and ice distribution have, at the rear of the pistons, a flat surface, called ice, on which are engraved two curved lights for distribution, one serving for suction the other serving for repression.
  • US-A-3227095 discloses in Figure 16 a reversible pump.
  • An inner ring 286 and an outer ring 296 rotate in two mutually opposite directions under the effect of the overpressure present on the discharge side, so as to reduce the suction cavity I and widen the discharge cavity E.
  • the cavity discharge E and the suction cavity I are defined between the two rings 286 and 296 and between the transom segments 288 and 298 carried respectively by these two rings.
  • the object of the present invention is to provide a pump provided with an automatic device for changing the angular position of the dispensing ice.
  • the invention proposes a hydraulic pump with two directions of rotation, comprising axial pistons bearing against a bias plate, the pump comprising a rotary barrel rotated by a shaft and carrying cylinders in which the pistons slide, the pump comprising a cylinder head comprising two chambers intended to be respectively connected to a high pressure circuit and a low pressure circuit, the distribution the pump being provided by a distributor window having two identical lumens arranged opposite two chambers of the cylinder head and able to form a suction port and a discharge port in each direction of rotation of the pump, each cylinder being provided with at its base an orifice which passes successively in front of the suction port and the discharge port during the rotation of the cylinder, said dispensing plate being able to pivot about an axis so as to occupy two angular positions according to the direction of rotation of the pump,
  • the pump comprises a device for hydraulically controlling the angular position of the dispensing window capable of automatically causing a change of angular position of the dispensing window, when the direction of rotation of the pump is reversed, under effect of the pressure differential between the two chambers of the cylinder head.
  • such a pump may comprise all or part of the following provisions.
  • the hydraulic control device comprises a free piston mounted in a cylinder which is connected at each of its ends to one of the two chambers of the cylinder head.
  • Such a piston may be coupled to the dispensing ice by any appropriate means to drive it about its axis.
  • the free piston is provided with a finger whose end is engaged in a housing formed at the periphery of the dispensing ice.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a pump with two directions of axial piston rotation carried by a rotating barrel and whose rear end rests against a dispensing ice.
  • Figure 2 is an overall perspective view of the pump of Figure 1 mounted for clockwise rotation, seen from the cylinder head side.
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2, the pump being mounted for rotation in the counterclockwise direction.
  • Figure 4 is a perspective view in section along the line IV-IV of Figure 1, showing an angular control piston of the dispensing glass, said piston being in a first position corresponding to a rotation in the counterclockwise direction.
  • Figure 5 is a view similar to Figure 4, the control piston being in its second position corresponding to a clockwise rotation.
  • Figure 6 is an enlarged perspective view in section along the line VI-VI of Figure 4 of the cylinder head of the pump, illustrating the position of the parts when the pump rotates counterclockwise.
  • Figure 7 is an enlarged perspective view in section along the line VII-VII of Figure 5 of the cylinder head of the pump, illustrating the position of the parts when the pump rotates clockwise.
  • FIG. 1 shows schematically an axial section through the body of a variable flow pump
  • the pistons 1 of the pump bear against a bias plate 2 whose inclination relative to the The axis of the pump is variable and controlled by two jacks 5 and 6 which work in opposition.
  • the inclination of the latter determines the stroke of the pistons and therefore the displacement of the pump.
  • This type of pump is called a variable flow pump or a variable displacement pump.
  • the dispensing window 3 is a flat metal plate arranged between the rotary barrel 20 and the yoke 40 and pierced in the thickness direction by two lights 22 and 23 in the form of beans (Fig. 7).
  • the cylinders 1a are carried by a rotating barrel 20, rotated by a shaft 21.
  • Each cylinder is provided at its base with an orifice 4 which, when the barrel rotates, passes successively in front of the slots 22 and 23 (FIG. 7) dispensing ice 3.
  • the cylinder head 40 of the pump is pierced with two similar ducts serving alternately, one of the discharge duct 41, and the other of the suction duct.
  • a suction flange 43 is mounted on the yoke 40 at the suction duct in FIGS. 2 and 3. The roles of two ducts are permuted when the direction of rotation of the pump is reversed.
  • the dispensing glass 3 whose overall shape is that of a ring pierced with a central hole for the passage of the shaft 21 and having a substantially circular outer contour, is freely rotatable about the axis of the shaft 21 of the pump.
  • this housing 36 In this housing 36 is disposed the end of a finger 37, which is carried by a piston 38, which slides freely in its cylinder 39.
  • Figures 4 and 5 show the cylinder head of the pump, without the ice 3; but with the suction orifices 48 and discharge ports 41, which are alternately the right orifice and the left orifice of the pump yoke 40 according to the connection made in accordance with FIGS. 2 and 3.
  • the cylinder 39 accommodating the free piston 38 is formed in the cylinder head 40, above two symmetrical chambers 49 located respectively in front of the orifices 48 and 41.
  • Each of the two chambers 49 communicates through a passage 42 with a respective end of the cylinder 39.
  • the piston 38 is always held in abutment at the end of the cylinder 39 which communicates with the chamber 49 located at low pressure, ie suction side 48, and remote from the end of the cylinder 39 which communicates with the chamber 49 situated at the high pressure, namely the discharge side 41.
  • the orifice 48 is the suction orifice, the orifice 41 being that of the discharge.
  • the pressure arrives through the passage 42 on the left side of the cylinder 39 and the piston 38 is pushed to the right until it stops against the right end of the cylinder 39 and is held there by the pressure. This movement of the piston 38 rotates the ice 3 into the position shown in Figure 7 (X angle).
  • Each end of the piston 38 is provided with an internal bent channel 50 connecting the end face of the piston 38 to the lateral face of the piston 38 to the right of the channel 42, so as to be able to transmit the hydraulic pressure coming from the channel 42 until at the corresponding end of the cylinder 39 during a reversal of direction of the pump, and thus initiate the axial displacement of the piston 38.
  • supply ducts 51 and 52 formed in the cylinder head 40 start from the cylinder 39 opposite the channels 42 in the direction of the control unit of the pump (not shown) to supply this hydraulic pressure control unit.
  • Each of the conduits 51 and 52 is provided with a ball valve 53 which opens only on the side where the discharge pressure of the pump is located.

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Abstract

Une pompe hydraulique à double sens de rotation comporte des pistons axiaux prenant appui contre un plateau biais, la pompe comportant une culasse comprenant deux chambres destinées à être reliées respectivement à un circuit à haute pression et à un circuit à basse pression. La glace de distribution (3) réalisée sous la forme d'une plaque plane agencée entre le barillet tournant et la culasse possède deux lumières identiques (22, 23) traversant l'épaisseur de la plaque plane. La glace de distribution pivote autour d'un axe (21) de façon à pouvoir occuper deux positions angulaires suivant le sens de rotation de la pompe. La pompe comporte un dispositif de pilotage hydraulique (38, 39) de la position angulaire de la glace de distribution apte à provoquer automatiquement un changement de position angulaire de la glace de distribution, lorsque le sens de rotation de la pompe est inversé, sous l'effet du différentiel de pression entre les deux chambres de la culasse.

Description

POMPE HYDRAULIQUE A DOUBLE SENS DE ROTATION La présente invention est relative à une pompe hydraulique à pistons axiaux prenant appui contre un plateau biais, et à distribution par glace, ladite pompe pouvant tourner dans les deux sens de rotation, et en particulier à un dispositif de pilotage automatique de la glace de distribution.
De manière connue les pompes à pistons axiaux et à distribution par glace comportent, à l'arrière des pistons, une surface plane, appelée glace, sur laquelle sont gravées deux lumières courbes destinées à assurer la distribution, l'une servant à l'aspiration, l'autre servant au refoulement.
Comme la construction d'une pompe à distribution plane par glace, à double sens de rotation, impose des lumières identiques pour pouvoir être alternativement lumière d'aspiration ou lumière de refoulement selon le sens de rotation choisi par l'utilisateur, il est nécessaire, pour ne pas nuire aux performances de la pompe, de caler la position angulaire de ladite glace de distribution d'un angle X pour optimiser sa position angulaire, ce qui nécessite des moyens permettant un décalage X dans les deux sens autour de son axe de rotation.
Dans les pompes connues de ce genre, le changement de la position angulaire de la glace de distribution est opéré manuellement par l'utilisateur.
Un tel mécanisme de changement manuel de la position angulaire de la glace de distribution est décrit, par exemple, dans la demande de brevet français FRAI -2965311.
US-A-3227095 divulgue à la figure 16 une pompe réversible. Un anneau interne 286 et un anneau externe 296 coulissent en rotation dans deux sens mutuellement opposés sous l'effet de la surpression présente du côté refoulement, de manière à réduire la cavité d'aspiration I et élargir la cavité de refoulement E. La cavité de refoulement E et la cavité d'aspiration I sont définies entre les deux anneaux 286 et 296 et entre les segments de traverse 288 et 298 portés respectivement par ces deux anneaux.
La présente invention a pour but de fournir une pompe munie d'un dispositif automatique de changement de position angulaire de la glace de distribution.
Pour cela, l'invention propose une pompe hydraulique à double sens de rotation, comportant des pistons axiaux prenant appui contre un plateau biais, la pompe comprenant un barillet tournant entraîné en rotation par un arbre et portant des cylindres dans lesquels les pistons coulissent, la pompe comportant une culasse comprenant deux chambres destinées à être reliées respectivement à un circuit à haute pression et à un circuit à basse pression, la distribution de la pompe étant assurée par une glace de distribution possédant deux lumières identiques disposées en face de deux chambres de la culasse et aptes à constituer une lumière d'aspiration et une lumière de refoulement dans chaque sens de rotation de la pompe, chaque cylindre étant muni à sa base d'un orifice qui passe successivement devant la lumière d'aspiration et la lumière de refoulement au cours de la rotation du barillet, ladite glace de distribution pouvant pivoter autour d'un axe de façon à pouvoir occuper deux positions angulaires suivant le sens de rotation de la pompe,
caractérisée par le fait que la pompe comporte un dispositif de pilotage hydraulique de la position angulaire de la glace de distribution apte à provoquer automatiquement un changement de position angulaire de la glace de distribution, lorsque le sens de rotation de la pompe est inversé, sous l'effet du différentiel de pression entre les deux chambres de la culasse.
Selon des modes de réalisation une telle pompe peut comporter tout ou partie des dispositions suivantes.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de pilotage hydraulique comporte un piston libre monté dans un cylindre qui est relié à chacune de ses extrémités à une des deux chambres de la culasse.
Un tel piston peut être couplé à la glace de distribution par tout moyen approprié pour l'entraîner autour de son axe. Selon un mode de réalisation, le piston libre est muni d'un doigt dont l'extrémité est engagée dans un logement ménagé à la périphérie de la glace de distribution.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe à double sens de rotation à pistons axiaux portés par un barillet tournant et dont l'extrémité arrière repose contre une glace de distribution. La figure 2 est une vue d'ensemble en perspective de la pompe de la figure 1 montée pour une rotation en sens horaire, vue depuis le côté culasse.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, la pompe étant montée pour une rotation dans le sens antihoraire.
La figure 4 est une vue en perspective et en coupe selon la ligne IV -IV de la figure 1 , montrant un piston de commande angulaire de la glace de distribution, ledit piston étant dans une première position correspondant à une rotation en sens antihoraire.
La figure 5 est une vue analogue à la figure 4, le piston de commande étant dans sa deuxième position correspondant à une rotation en sens horaire.
La figure 6 est une vue agrandie en perspective et en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4 de la culasse de la pompe, illustrant la position des pièces lorsque la pompe tourne dans le sens antihoraire.
La figure 7 est une vue agrandie en perspective et en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 5 de la culasse de la pompe, illustrant la position des pièces lorsque la pompe tourne dans le sens horaire.
En se reportant à la figure 1, qui représente schématiquement une coupe axiale à travers le corps d'une pompe à débit variable, on voit que les pistons 1 de la pompe prennent appui contre un plateau biais 2 dont l'inclinaison par rapport à l'axe de la pompe est variable et commandée par deux vérins 5 et 6 qui travaillent en opposition. Comme les pistons 1 de la pompe prennent appui contre le plateau biais 2, l'inclinaison de ce dernier détermine la course des pistons et donc la cylindrée de la pompe. On appelle ce type de pompe : pompe à débit variable ou pompe à cylindrée variable.
Chaque piston 1 coulisse dans un cylindre la, qui prend appui contre la glace de distribution 3. La glace de distribution 3 est une plaque métallique plane agencée entre le barillet tournant 20 et la culasse 40 et percée dans le sens de l'épaisseur par deux lumières 22 et 23 en forme de haricots (Fig. 7). Les cylindres la sont portés par un barillet tournant 20, entraîné en rotation par un arbre 21. Chaque cylindre est muni à sa base d'un orifice 4, qui, lorsque le barillet tourne, passe successivement devant les lumières 22 et 23 (Fig. 7) de la glace de distribution 3. En référence aux figures 2 et 3, la culasse 40 de la pompe est percée de deux conduits similaires servant alternativement, l'un de conduit de refoulement 41, et l'autre de conduit d'aspiration. Une bride d'aspiration 43 est montée sur la culasse 40 au niveau du conduit d'aspiration sur les figures 2 et 3. Les rôles de deux conduits sont permutés lorsque le sens de rotation de la pompe est inversé.
On va maintenant décrire une commande automatique de la position angulaire de la glace de distribution, qui est illustrée aux figures 4 à 7.
La glace de distribution 3, dont la forme globale est celle d'un anneau percé d'un trou central pour le passage de l'arbre 21 et présentant un contour extérieur essentiellement circulaire, est montée librement à rotation autour de l'axe de l'arbre 21 de la pompe. La glace de distribution 3, munie de ses deux lumières identiques 22 et 23 et montée à rotation sur l'arbre 21, comporte à sa périphérie 35 un logement 36 en forme de U. Dans ce logement 36 est disposée l'extrémité d'un doigt 37, qui est porté par un piston 38, qui coulisse librement dans son cylindre 39.
Lorsque du liquide sous pression est introduit d'un côté du cylindre 39, le piston 38 est poussé jusqu'à venir en butée contre l'extrémité opposée du cylindre 39 et y est maintenu par la pression. Ce mouvement du piston 38 entraine en rotation la glace 3. Les deux positions de butée opposées du piston 38 définissent les deux positions angulaires extrêmes de la glace 3 (X et -X), qui correspondent, l'une à la rotation dans le sens horaire (Figures 2, 5 et 7) et l'autre à la rotation dans le sens antihoraire (Figures 3, 4 et 6).
Les figures 4 et 5 représentent la culasse de la pompe, sans la glace 3 ; mais avec les orifices d'aspiration 48 et de refoulement 41, qui sont alternativement l'orifice droit et l'orifice gauche de la culasse de pompe 40 selon le branchement effectué conformément aux figures 2 et 3. Le cylindre 39 accueillant le piston libre 38 est formé dans la culasse 40, au-dessus de deux chambres symétriques 49 situées respectivement en face des orifices 48 et 41.
Chacune des deux chambres 49 communique par un passage 42 avec une extrémité respective du cylindre 39. Ainsi, par l'effet de la pression hydraulique, le piston 38 est toujours maintenu en butée à l'extrémité du cylindre 39 qui communique avec la chambre 49 située à la basse pression, à savoir coté aspiration 48, et éloigné de l'extrémité du cylindre 39 qui communique avec la chambre 49 située à la haute pression, à savoir coté refoulement 41.
A la figure 5, qui correspond à la rotation de la pompe dans le sens horaire, l'orifice 48 est l'orifice d'aspiration, l'orifice 41 étant celui du refoulement. La pression arrive par le passage 42 sur le côté gauche du cylindre 39 et le piston 38 est repoussé vers la droite jusqu'en butée contre l'extrémité droite du cylindre 39 et y est maintenu par la pression. Ce mouvement du piston 38 fait pivoter la glace 3 jusque dans la position représentée à la figure 7 (angle X).
A la figure 4, qui correspond à la rotation de la pompe dans le sens antihoraire, l'orifice 41 est l'orifice de refoulement, l'orifice 48 étant celui de l'aspiration. La pression arrive par le passage 42 sur le côté droit de cylindre 39 et le piston 38 est repoussé vers la gauche jusqu'en butée contre l'extrémité gauche du cylindre 39 et y est maintenu par la pression. Ce mouvement du piston 38 fait pivoter la glace 3 jusque dans la position représentée à la figure 6 (angle -X)
Ainsi le changement du calage angulaire (X ou -X) de la glace de distribution 3 est réalisé sans autre intervention de l'utilisateur que le branchement des orifices d'entrée et de sortie de la culasse 40 de la pompe.
Chaque extrémité du piston 38 est munie d'un canal interne coudé 50 reliant la face d'extrémité du piston 38 à la face latérale du piston 38 au droit du canal 42, de manière à pouvoir transmettre la pression hydraulique venant du canal 42 jusqu'à l'extrémité correspondante du cylindre 39 lors d'un renversement de sens de la pompe, et ainsi amorcer le déplacement axial du piston 38.
Comme visible sur les figures 4 et 5, des conduits d'alimentation 51 et 52 ménagés dans la culasse 40 partent du cylindre 39 à l'opposé des canaux 42 en direction du bloc d'asservissement de la pompe (non représenté) pour alimenter ce bloc d'asservissement en pression hydraulique. Chacun des conduits 51 et 52 est muni d'un clapet à bille 53 qui s'ouvre uniquement du côté où se trouve la pression de refoulement de la pompe.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » pour un élément n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe hydraulique à double sens de rotation, comportant des pistons axiaux (1) prenant appui contre un plateau biais (2), la pompe comprenant un barillet tournant (20) entraîné en rotation par un arbre (21) et portant des cylindres (la) dans lesquels les pistons (1) coulissent, la pompe comportant une culasse (40) comprenant deux chambres (49) destinées à être reliées respectivement à un circuit à haute pression et à un circuit à basse pression, la distribution de la pompe étant assurée par une glace de distribution (3) réalisée sous la forme d'une plaque plane agencée entre le barillet tournant (20) et la culasse (40), la glace de distribution (3) possédant deux lumières identiques (22, 23) traversant l'épaisseur de la plaque plane et disposées en face de deux chambres (49) de la culasse et aptes à constituer une lumière d'aspiration et une lumière de refoulement dans chaque sens de rotation de la pompe, chaque cylindre (la) étant muni à sa base d'un orifice (4) qui passe successivement devant la lumière d'aspiration et la lumière de refoulement au cours de la rotation du barillet (20), ladite glace de distribution (3) pouvant pivoter autour d'un axe (21) de façon à pouvoir occuper deux positions angulaires suivant le sens de rotation de la pompe, caractérisée par le fait que la pompe comporte un dispositif de pilotage hydraulique (38, 39, 42) de la position angulaire de la glace de distribution (3) apte à provoquer automatiquement un changement de position angulaire de la glace de distribution, lorsque le sens de rotation de la pompe est inversé, sous l'effet du différentiel de pression entre les deux chambres (49) de la culasse (40).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de pilotage hydraulique comporte un piston libre (38) monté dans un cylindre (39) qui est relié à chacune de ses extrémités à une des deux chambres (49) de la culasse (40).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le piston libre (38) est muni d'un doigt (37) dont l'extrémité est engagée dans un logement (36) ménagé à la périphérie (35) de la glace de distribution (3).
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