FR2572138A1

FR2572138A1 - HDRAULIC PUMP WITH CONTROLLED PISTONS AND SUCTION VALVES

Info

Publication number: FR2572138A1
Application number: FR8416051A
Authority: FR
Inventors: Louis Claude Porel
Original assignee: LEDUC RENE HYDRO SA
Current assignee: LEDUC RENE HYDRO SA
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-04-25
Also published as: EP0180510A1; EP0180510B1; DE3566569D1; FR2572138B1

Abstract

POMPE HYDRAULIQUE COMPORTANT AU MOINS UN PISTON ANIME D'UN MOUVEMENT DE VA-ET-VIENT, CHAQUE PISTON ETANT ASSOCIE A UN CLAPET D'ASPIRATION QUI EST RAPPELE EN POSITION DE FERMETURE PAR UN RESSORT DE RAPPEL. LE RESSORT DE RAPPEL 16 EST ASSOCIE D'UNE PART AUDIT CLAPET 11 ET D'AUTRE PART A UN POUSSOIR 15 ACTIONNE CYCLIQUEMENT PAR UNE CAME 21 ENTRAINEE PAR L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 1 DE LA POMPE: DE TELLE SORTE QUE L'ACTION DUDIT RESSORT 16 SUR LE CLAPET D'ASPIRATION 11 SOIT ANNULEE PENDANT LA PHASE D'ASPIRATION ET RETABLIE A LA FIN DE LADITE PHASE.HYDRAULIC PUMP INCLUDING AT LEAST ONE PISTON WITH A BACK-AND-BACK MOVEMENT, EACH PISTON IS ASSOCIATED WITH A SUCTION VALVE WHICH IS RETURNED TO THE CLOSED POSITION BY A RETURN SPRING. THE RETURN SPRING 16 IS ASSOCIATED ON THE ONE HAND WITH THE AUDIT VALVE 11 AND ON THE OTHER HAND WITH A TAPPET 15 CYCLICALLY ACTIVATED BY A CAM 21 DRIVEN BY THE DRIVE SHAFT 1 OF THE PUMP: SUCH AS THE ACTION DUDIT SPRING 16 ON THE SUCTION VALVE 11 IS CANCELED DURING THE SUCTION PHASE AND RESTORED AT THE END OF THE SUCH PHASE.

Description

La présente invention est relative à des perfectionne-The present invention relates to improvements

ments aux pompes hydrauliques à pistons et à clapets hydraulic piston and valve pumps

d'aspiration commandées.controlled suction.

Les pompes hydrauliques à pistons comportent, d'une manière générale, une pluralité de pistons animés d'un mouvement alternatif par le moyen d'une came; cette Hydraulic piston pumps generally comprise a plurality of reciprocating pistons by means of a cam; this

came peut être reliée à l'arbre d'entraînement, les pis- cam can be connected to the drive shaft, the pistons

tons coulissant dans des cylindres creusés dans le corps tones sliding in cylinders carved into the body

de pompe, ou bien la came est fixe et les pistons coulis- pump, or the cam is fixed and the pistons slide

sent dans des cylindres creusés dans un barillet tournant feels in cylinders dug in a rotating barrel

entraîné par l'arbre d'entraînement. driven by the drive shaft.

Il est connu, dans ce genre de pompes, d'employer It is known in this kind of pumps to use

des pistons creux qui sont traversés par le liquide hydrau- hollow pistons through which the hydrau-

lique pompé, ce liquide -pénétrant à l'intérieur du piston par la tête de ce dernier et ressortant par son autre extrémité. Dans un tel cas, les pistons reposent sur la face inclinée de la came par l'intermédiaire de patins qui glissent sur la surface de ladite came, ces patins étant traversés de part en part par un orifice central et venant, pendant leur course d'aspiration, chevaucher une lunule gravée sur la surface de ladite came. Lorsqu'un patin glisse pumped liquor, this liquid-penetrating inside the piston by the head of the latter and emerging from its other end. In such a case, the pistons rest on the inclined face of the cam by means of pads which slide on the surface of said cam, these pads being traversed right through by a central orifice and coming, during their travel from suction, overlap a lunula engraved on the surface of said cam. When a skate slips

ainsi au-dessus de la lunule, il y a communication fluidi- so above the lunula there is fluid communication

que entre la chambre dans laquelle se meut la came et l'intérieur du piston creux correspondant par ladite lunule, ledit orifice central du patin de glissement et la tête du that between the chamber in which the cam moves and the interior of the corresponding hollow piston by said lunula, said central orifice of the sliding pad and the head of the

piston,également percée d'un orifice central. Cette commu- piston, also pierced with a central orifice. This commu-

nication est interrompue lorsque le patin quitte la lunule et glisse sur la face lisse de la came: le liquide nication is interrupted when the skid leaves the lunula and slides on the smooth face of the cam: the liquid

contenu à l'intérieur du piston et comprimé par le mouve- contained inside the piston and compressed by the movement

ment de ce dernier est alors évacué par un clapet à res- the latter is then evacuated by a check valve

sort situé au fond du cylindre.fate located at the bottom of the cylinder.

La came peut être de toutes formes appropriées, par exemple un excentrique, les pistons étant radiaux ou un plateau biais, les pistons étant alors parallèles à The cam can be of any suitable shape, for example an eccentric, the pistons being radial or a bias plate, the pistons then being parallel to

l'arbre d'entraînement de la pompe. the pump drive shaft.

Les pompes de ce genre présentent deux inconvénients. Pumps of this kind have two drawbacks.

Le premier inconvénient provient de ce que le sens de The first drawback is that the meaning of

rotation de l'arbre d'entraînement de la pompe doit tou- rotation of the pump drive shaft must always

jours être le même, sans quoi l'aspiration et le refoulement ne peuvent plus se faire. Pour remédier à cet inconvénient, ona proposé dans le brevet francais n 77/18715 du 17/06/77 de placer la face avant du plateau biais, démuni de lunule, une plaque pouvant pivoter de 180 , cette plaque étant, elle, munie d'une lunule: il est alors possible par une simple rotation de la plaque sur la face avant du plateau days be the same, otherwise suction and delivery can no longer be done. To remedy this drawback, it has been proposed in French Patent No. 77/18715 of 06/17/77 to place the front face of the bias plate, devoid of the lunula, a plate that can pivot 180, this plate itself being provided with '' a lunula: it is then possible by a simple rotation of the plate on the front face of the plate

biais d'inverser les phases d'aspiration et de refoule- bias to reverse the suction and discharge phases-

ment et donc d'inverser le sens de rotation de la pompe. and therefore reverse the direction of rotation of the pump.

Malheureusement, cette rotation de la plaque sur la face du plateau biais ne peut pas se faire de façon automatique Unfortunately, this rotation of the plate on the face of the bias plate cannot be done automatically

et nécessite à chaque fois une intervention manuelle. and requires manual intervention each time.

Le deuxième inconvénient provient de ce que les li- The second drawback is that the li-

quides hydrauliques présentant une compressibilité non négligeable à des pressionsélevées (200 bars et au-delà), il est nécessaire de décaler angulairement le début de la lunule par rapport à la ligne de plus grande pente de la face du plateau biais de façon à éviter que la phase d'admission ne commence avant que le liquide qui se trouve à l'intérieur du piston n'ait fini de se détendre. Si une telle précaution n'est pas prise, le liquide sous pression refoule dans le circuit d'aspiration, ce qui fait baisser le rendement de la pompe.L'importance de ce décalage est fonction de la vitesse de rotation de la pompe et du taux de compressibilité du fluide véhicule. Ce dernier dépend de la pression, de la température, de la quantité d'air hydraulic hydraulics having a significant compressibility at high pressures (200 bars and beyond), it is necessary to offset angularly the beginning of the lunula relative to the line of greatest slope of the face of the bias plate so as to avoid that the intake phase begins before the liquid inside the piston has finished expanding. If such a precaution is not taken, the pressurized liquid flows back into the suction circuit, which lowers the efficiency of the pump. The extent of this offset depends on the speed of rotation of the pump and the vehicle fluid compressibility rate. The latter depends on the pressure, the temperature, the amount of air

dissoute dans le fluide etc... de sorte qu'il faudrait pou- dissolved in the fluid etc ... so that it should be

voir adapter ce décalage aux variations de ces diverses variables, mais on n'a pas pu, jusqu'à ce jour réaliser see this shift adapted to the variations of these various variables, but we have not been able, to date

des pompes dans lesquelles le décalage angulaire-de la lunu- pumps in which the angular shift-of the lunu-

le peut être modifié a volonté de sorte que l'on détermine une valeur moyenne de ce décalage qui est un compromis can be modified at will so that we determine an average value of this offset which is a compromise

entre les valeurs extrêmes des paramètres de fonctionne- between the extreme values of the operating parameters

ment de la pompe. Il en résulte que la pompe ne fonctionne pump. As a result, the pump does not work

de façon optimum que pour des conditions très aléatoires. optimally only for very random conditions.

Pour pallier ces inconvénients, la demanderesse a remplacé le système d'alimentation au moyen d'une lunule To overcome these drawbacks, the applicant replaced the power system by means of a lunula

et de patins glissants par des clapets d'aspiration. and sliding pads by suction valves.

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Pour qu'une pompe munie de clapets d'aspiration puisse fonctionner correctement et tourner à grande vitesse (au lieu d'une lunule telle que décrite plus haut), il In order for a pump fitted with suction valves to operate correctly and to rotate at high speed (instead of a lunula as described above), it

faut que les clapets d'aspiration se referment très vite. the suction valves must close very quickly.

On évite ainsi les phénomènes de rebondissement, de mau- This avoids rebound phenomena, bad

vaise fermeture et d'interférence avec la phase de refou- vaise closure and interference with the refill phase

lement de la pompe.pump.

Pour que les clapets d'aspiration se referment vite et bien, il est nécessaire de les pousser par des ressorts puissants. Mais alors, en phase d'aspiration, le piston devra vaincre l'effort important qui appuie sur le clapet d'aspiration. En général, son pouvoir d'aspiration n'est In order for the suction valves to close quickly and well, it is necessary to push them with strong springs. But then, during the suction phase, the piston will have to overcome the significant force which presses on the suction valve. In general, its suction power is not

pas compatible avec l'effort de rappel du clapet. L'aspira- not compatible with the return force of the valve. The aspira-

tion ne se fait pas et la pompe ne fonctionne pas. Même si l'on arrive à trouver un compromis rappel-pouvoir aspirant, on affecte le pouvoir aspirant du piston au does not happen and the pump does not work. Even if we manage to find a compromise between suction and suction power, we affect the suction power of the piston to

moins de la valeur de la charge du clapet d'aspiration. less than the value of the suction valve load.

La pompe perd alors une grande part de ses performances volumétriques. Pour résoudre cette difficulté, la-demanderesse a décrit dans le brevet principal n 79/29037 une pompe à plateau biais comportant pour chaque piston un clapet d'admission soumis à l'action de deux ressorts antagonistes: un premier ressort la poussant vers la fermeture et un deuxième ressort la poussant vers l'ouverture, ce deuxième ressort étant associé à une came liée en rotation à l'arbre d'entraînement de la pompe de façon que la force exercée par ce deuxième ressort devienne sensiblement égale à celle exercée en sens inverse par le premier au début de la phase d'aspiration.Selon l'addition n 80/09780 la came est constituée de façon à pouvoir être placée dans deux positions décalées l'une de l'autre de 180 , ce qui permet The pump then loses a large part of its volumetric performance. To resolve this difficulty, the applicant has described in main patent n 79/29037 a bias plate pump comprising for each piston an intake valve subjected to the action of two opposing springs: a first spring pushing it towards closing and a second spring pushing it towards the opening, this second spring being associated with a cam linked in rotation to the drive shaft of the pump so that the force exerted by this second spring becomes substantially equal to that exerted in the direction reverse by the first at the start of the suction phase. According to addition n 80/09780 the cam is constructed so that it can be placed in two positions offset from each other by 180, which allows

d'inverser le sens de rotation de la pompe. reverse the direction of rotation of the pump.

Cette disposition fonctionne de façon satisfaisante mais présente l'inconvénient d'être assez complexe et donc onéreuse et la présente invention concerne un dispositif This arrangement works satisfactorily but has the drawback of being quite complex and therefore expensive, and the present invention relates to a device

simplifié permettant d'obtenir les mêmes avantages. simplified to obtain the same benefits.

La pompe selon la présente invention est une pompe comportant au moins un piston, chaque piston étant associé à un clapet d'aspiration, ces clapets étant rappelés en positionde fermeture par un ressort, caractérisée par le fait que le ressort de rappel du clapet d'aspiration est The pump according to the present invention is a pump comprising at least one piston, each piston being associated with a suction valve, these valves being returned to the closed position by a spring, characterized in that the return spring of the valve aspiration is

associé d'une part audit clapet et d'autre part à un pous- associated on the one hand with said valve and on the other hand with a push-button

soir actionné cycliquement par une came entraînée par evening cyclically actuated by a cam driven by

l'arbre d'entraînement de la pompe de telle-sorte que l'ac- the pump drive shaft so that the ac-

tion dudit ressort sur le clapet soit annulée au début de la phase d'aspiration et rétablie à la fin de ladite phase d'aspiration. A titre d'exemple non limitatif et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté auxdessins annexés: Figure 1, une vue schématique en coupe longitudinale d'un mode de réalisation del'invention; Figure 2, une vue partielle de face de la figure 1 illustrant la face avant du plateau biais; Figure 3, une vue partielle de la figure 1 à échelle agrandie montrant la soupape d'aspiration en position fermée; Figure 4, la même vue que la figure 2 montrant la tion of said spring on the valve is canceled at the start of the suction phase and reinstated at the end of said suction phase. By way of nonlimiting example and to facilitate understanding of the invention, there is shown in the appended drawings: FIG. 1, a schematic view in longitudinal section of an embodiment of the invention; Figure 2, a partial front view of Figure 1 illustrating the front face of the bias plate; Figure 3, a partial view of Figure 1 on an enlarged scale showing the suction valve in the closed position; Figure 4, the same view as Figure 2 showing the

soupape d'aspiration en position d'ouverture libre. suction valve in free open position.

La figure 1 représente une pompe hydraulique à Figure 1 shows a hydraulic pump with

pistons axiaux et à plateau biais. Cette pompe est consti- axial pistons and bias plate. This pump is made up of

tuée par un arbre d'entraînement 1 portant un plateau biais 2, sur la face avant 2a duquel prennent appui une pluralité de pistons 3, chaque piston 3 reposant contre ladite face killed by a drive shaft 1 carrying a bias plate 2, on the front face 2a of which bear a plurality of pistons 3, each piston 3 resting against said face

avant 2a du plateau biais 2 par un patin de glissement 4. front 2a of the bias plate 2 by a sliding pad 4.

Chaque piston 3 est maintenu en appui sur son patin 4 par un ressort 5 et se déplace dans un cylindre 6. Chaque cylindre 6 communique par un orifice 7 avec une chambre d'admission 8 qui, elle-même, communique avec le réservoir Each piston 3 is held in abutment on its shoe 4 by a spring 5 and moves in a cylinder 6. Each cylinder 6 communicates by an orifice 7 with an intake chamber 8 which, itself, communicates with the reservoir

9 par une canalisation 10.9 through a pipe 10.

Chaque orifice 7 est muni d'un clapet d'aspiration 11. Chaque clapet 11 comporte une tige 12 qui coulisse librement dans un palier 13 et qui fait saillie dans un alésage 14 à l'intérieur duquel peut coulisser un piston creux 15 qui est repoussé par un ressort 16. La tige 12 Each orifice 7 is provided with a suction valve 11. Each valve 11 has a rod 12 which slides freely in a bearing 13 and which projects into a bore 14 inside which a hollow piston 15 which can be pushed back can slide by a spring 16. The rod 12

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du clapet 11 pénètre à l'intérieur du piston creux 15 par un orifice 17 dans lequel elle coulisse. A son extrémité, la tige 12 du clapet il comporte une butée 18 qui à la figure 1 est constituée par un circlip et qui aux figures 2 et 3 est schématiquement représentée par un disque solidaire de l'extrémité de la tige 12. Ainsi, lorsque le ressort 16 repousse le piston 15, ce dernier entraîne la tige 12 du clapet 11 par la butée 18 dans le sens indiqué par la flèche fl ce qui provoque la fermeture de l'orifice of the valve 11 penetrates inside the hollow piston 15 through an orifice 17 in which it slides. At its end, the rod 12 of the valve it includes a stop 18 which in FIG. 1 is constituted by a circlip and which in FIGS. 2 and 3 is schematically represented by a disc integral with the end of the rod 12. Thus, when the spring 16 pushes the piston 15, the latter drives the rod 12 of the valve 11 by the stop 18 in the direction indicated by the arrow fl which causes the opening of the orifice

7 par le clapet il (figure 2).7 by the valve there (FIG. 2).

A l'extrémité arrière du piston 15 est disposé un logement 19 dans lequel est disposée,avec un certain jeu, une bille 20 qui prend appui contre une came 21 portée par At the rear end of the piston 15 is disposed a housing 19 in which is disposed, with a certain clearance, a ball 20 which bears against a cam 21 carried by

une tige 22 entrainée par l'arbre 1. a rod 22 driven by the shaft 1.

En se reportant à la figure 3, on voit que, en tournant, la came 21 repousse, dans la direction indiquée par la flèche f2, la bille 20 qui arrive au fond de son logement 19 et repousse à son tour le piston 15 qui coulisse dans l'alésage 14 en comprimant le ressort 16. Le piston 15 n'exerce plus alors aucun effet de traction sur la tige 12 par l'intermédiaire de la butée 18 de sorte que le clapet 11 est alors libéré de l'action du ressort de rappel 16. Il en résulte que tant que le cylindre 6 sera en pression, le clapet 11 sera fermé par cette pression et qu'au contraire dès que ce cylindre 6 sera en dépression, même légère, le Referring to Figure 3, we see that, by turning, the cam 21 pushes, in the direction indicated by the arrow f2, the ball 20 which reaches the bottom of its housing 19 and in turn pushes the piston 15 which slides in the bore 14 by compressing the spring 16. The piston 15 then no longer exerts any pulling effect on the rod 12 by means of the stop 18 so that the valve 11 is then released from the action of the spring 16. As a result, as long as the cylinder 6 is under pressure, the valve 11 will be closed by this pressure and, on the contrary, as soon as this cylinder 6 is in depression, even slight, the

clapet 11 s'ouvrira pour laisser pénétrer dans ledit cylin- valve 11 will open to allow entry into said cylinder

dre 6 le liquide en provenance de la chambre 8. dre 6 the liquid coming from chamber 8.

Il en résulte que le clapet 11 est poussé à la fin de la phase d'aspiration en position de fermeture par un ressort 16 qui est déterminé de façon à exercer un rappel de fermeture énergique; mais que dès le début de la phase It follows that the valve 11 is pushed at the end of the suction phase in the closed position by a spring 16 which is determined so as to exert a forceful closing reminder; but that from the start of the phase

d'aspiration, l'effet de ce ressort de rappel 16 est sup- suction, the effect of this return spring 16 is sup-

primé par la came 21, le clapet il étant alors un clapet libre. Les moyens,par lesquels la tige 22 portant la came 21 awarded by the cam 21, the valve then being a free valve. The means by which the rod 22 carrying the cam 21

est attelée à l'arbre 1 de façon à pouvoir se décaler auto- is coupled to shaft 1 so that it can offset itself

matiquement de 180 par rapport au plateau biais 2,ne sont pas décrits en détail parce qu'ils sont identiques à ceux décrits dans le certificat d'addition 80/09780; es moyens matically 180 with respect to the bias plate 2, are not described in detail because they are identical to those described in the certificate of addition 80/09780; es means

permettent d'inverser le sens de rotation de la pompe. allow the direction of rotation of the pump to be reversed.

Claims

1. Hydraulic pump comprising at least one piston which moves back and forth, each piston being

associated with a suction valve which is recalled in posi-

closing by a return spring, characterized in that said return spring (16) is associated

on the one hand to said valve (11) and on the other hand to a push-button

evening (15) cyclically actuated by a cam (21) driven by the drive shaft (1) of the pump; so that the action of said spring (16) on the valve

suction (11) is canceled during the suction phase

tion and reinstated at the end of said phase.

2. Hydraulic pump according to claim 1, in which the suction valve (11) is integral with a rod (12) coupled by a stop (18) to a hollow piston (15) inside which it can slide. , said

hollow piston (15) being pushed in the direction of closing

closed by the return spring (16) and pushed back in the opposite direction

poured by the cam (21) so that when it is not pushed back by the cam (21), the hollow piston (15) exerts, under the effect of the return spring (16) a traction on the rod (12), which causes the valve (11) to close while when it is pushed back by the cam (21), it compresses the spring (16) by releasing the rod (12) from the

valve (11).

3. Hydraulic pump according to claim 2, in

which the cam (21) acts on the piston (15) through the

medial of a ball (20) disposed in play in a housing (19) formed at the end of the piston (15) opposite that

against which the spring (16) bears.

4. Hydraulic pump according to any one of the res-

dications 1 to 3, in which the pistons (3) of the pump

are moved back and forth through

diary of a bias plate (2), the cam (21) being carried by a rod (22) driven by the drive shaft (1) by means making it possible to offset said cam (21) from relative to the plate bias (2 ) and therefore to reverse

the direction of rotation of the pump.