FR2587765A1 - Transformateur de forte puissance hydraulique a debit regulier - Google Patents

Abstract

TRANSFORMATEUR HYDRAULIQUE COMPORTANT TROIS PISTONS 21 MOBILES AXIALEMENT DANS TROIS CYLINDRES RESPECTIFS 20 PARALLELES ENTRE EUX. LES PISTONS 21 SONT MUS PAR DIFFERENCES DE PRESSIONS ENTRE LEURS FACES ANTERIEURE ET POSTERIEURE RESPECTIVES, DIFFERENCES DE PRESSION COMMANDEES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE CAME 30 ET D'UNE TIGE PILOTE 24 PROPRE A CHAQUE PISTON. UN DISTRIBUTEUR 13 ASSURE L'ALIMENTATION ET L'EVACUATION EN UN LIQUIDE RECEPTEUR, DE FACON SYNCHRONISEE AVEC LA COMMANDE DE LA CAME 30. LES PISTONS SONT DECALES EN PHASE DE 120 DANS LEURS CYCLES RESPECTIFS DE MOUVEMENTS.

Description

"Transformateur de forte puissance hydraulique à débit régulier H
La présente invention concerne un dispositif hydraulique à piston, transférant la puissance hydraulique d'un fluide dit moteur à un autre fluide dit récepteur.

On sait que la puissance hydraulique est le produit du débit par la pression. Les pressions respectives des deux fluides sont prévues différentes, de sorte que de tels dispositifs constituent des transformateurs, les débits respectifs des fluides moteur et récepteur étant proportionnels selon un rapport constant, et inversement proportionnels aux pressions respectives des fluides correspondants.

On connaît de tels transformateurs, comportant un piston mû en va-et-vient dans un cylindre, et présentant deux surfaces de contact différentes, l'une avec le fluide moteur, l'autre avec le fluide récepteur.

La différence entre les surfaces opère la transformation souhaitée, le produit (pression x surface) étant constant sur les deux côtés du piston.

L'inconvénient d'un tel transformateur est de créer un débit pulsatoire, du fait des va-et-vient du piston.

Il est souhaitable, pour maintes raisons se rapportant à l'utilisation de fluide sous pression, d'obtenir un débit régulier du fluide récepteur.

Afin de rechercher l'obtention d'un tel débit régulier, des réalisations de tels transformateurs ont été effectuées mettant en oeuvre deux pistons en opposition de phase, l'un aspirant du fluide récepteur en provenance d'une source, l'autre refoulant simultanément ce fluide vers une canalisation appropriée.

En pratique, il convient de réduire autant que possible le temps de commutation de chaque piston qui se produit au moment de l'inversion de direction du trajet de celui-ci. En effet, quand le piston arrive à l'une de ses extrémités de course, pendant un court laps de temps il n'aspire ni ne refoule plus le fluide. Ceci conduit, en pratique, au rapprochement des cylindres afin de réduire les effets de ces temps de commutation cumulés, ce qui provoque un court-circuitage momentané de l'aspiration et du refoulement, lorsque les pistons sont en fin de course.

De tels court-circuit momentanés provoquent de violents à-coups dans le débit, qui, transmis à l'ensemble de l'installation, peuvent en détériorer rapidement les différents organes.

D'autres dispositifs mettent en oeuvre trois pistons décalés en phase de 120 dans leurs mouvements cycliques respectifs, pistons eux-mêmes disposés à 120- autour d'un axe central selon une direction sensiblement normale audit axe, autrement dit Nen étoile".

De tels dispositifs présentent plusieurs inconvénients : outre l'encombrement important dû à la disposition propre des pistons, la commande de leurs mouvements respectifs fait appel à trois dispositifs indépendants, ce qui est complexe à réaliser, et donc coûteux.

D'autres dispositifs mettant en oeuvre trois pistons disposés à 120 parallèles et décalés en phase d'autant entre eux ont également été réalisés.

Cependant, dans toutes ces réalisations la commande des pistons agit directement sur ceux-ci, transmettant toute la puissance provenant d'une source, un moteur par exemple.

La transmission de forces importantes par des organes de commande mobiles crée des contraintes qui augmentent considérablement le coût de la réalisation et limite nécessairement les forces qui peuvent être transmises.

L'objet de la présente invention est un transformateur de pression capable de transmettre des puissances importantes d'un fluide moteur å un fluide récepteur, avec une régularité de débit théorique parfaite.

A cette fin, un transformateur hydraulique comportant au moins une pluralité de pistons aptes à se déplacer selon des mouvements de va-et-vient dans des cylindres, lesdits pistons étant en contact par l'une de leurs faces, dite antérieure, globalement normale à ladite direction de leurs mouvements avec un fluide dit récepteur, et par deux autres de leurs faces, dites médiane et postérieure, avec un fluide dit moteur, lesdites faces ayant des surfaces différentes de manière à effectuer une transformation des pressions entre lesdits fluides, est caractérisé en ce que les pistons sont parallèles à l'axe général du transformateur et comportent chacun une tige dite pilote montée coaxiale mobile axialement à l'intérieur dudit piston, pouvant se déplacer entre deux positions extrèmes, une première position mettant en communication ledit fluide moteur mis sous pression par une pompe extérieure, exerçant une force dite de commande, et ladite face postérieure ; et une deuxième position confinant le fluide moteur dans un espace et mettant en communication ladite face postérieure et ladite face médiane avec au moins une ouverture permettant le relâchement de la pression, la résultante des forces dues à la pression du liquide moteur et du fluide récepteur exerçant alors une force dite d'aspiration.

Selon un autre aspect de l'invention, un transformateur hydraulique est caractérisé en ce que les mouvements des pistons sont déterminés par la pression du liquide moteur exerçant des forces de directions opposées sur les faces médiane et postérieure, et par la pression du fluide récepteur exerçant une force, axiale également, sur la face antérieure du piston, la force axiale postérieure étant alternativement supérieure et inférieure à la résultante des deux autres forces s'exerçant sur les faces antérieure et médiane.

Selon un autre aspect de l'invention, un transformateur hydraulique est caractérisé en ce que les mouvements des pistons sont cycliques et sont décalés en phase de 360-/N, N étant le nombre de cylindres l'un par rapport aux autres.

Selon un autre aspect de l'invention, un transformateur hydraulique est caractérisé en ce que les mouvements des pistons sont commandés par les positions des tiges pilotes relatives aux pistons dans lesquels elles sont installées, positions déterminant l'alternance des pressions exercées par le fluide moteur sur la face postérieure du piston.

Ainsi, la tige pilote commandant alternativement l'augmentation et le relâchement de la pression du fluide moteur, provoque les variations de pressions qui déplacent alternativement le piston dans un sens et dans l'autre.

Toutefois, des dispositions particulières permettent l'obtention d'un débit théorique non pas légèrement cyclique, mais bien parfaitement régulier.

Avantageusement, un transformateur hydraulique, est caractérisé en ce que les tiges pilotes sont commandées pour leurs déplacements relatifs aux pistons dans une direction par une came exerçant une poussée axiale vers le piston sur une de leurs extrémités extérieure audit piston, et dans la direction opposée par un ressort de rappel interne au piston.

Avantageusement, un transformateur hydraulique est caractérisé en ce que ladite came est solidaire en rotation d'une extrémité d'un arbre matérialisant l'axe général dudit transformateur, et solidaire à son extrémité opposée à ladite came d'un élément distributeur mettant les extrémités desdits cylindres alternativement en communication avec un bac d'alimentation de fluide récepteur et une conduite d'évacuation de fluide récepteur.

Avantageusement, un transformateur hydraulique est caractérisé en ce que ladite came est un disque normal audit arbre comportant deux saillies axiales diamétralement opposées se trouvant sur la même face du disque.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, un transformateur hydraulique comporte trois cylindres disposés angulairement à 120 parallèles autour de l'axe du transformateur, les pistons étant décalés à 120 dans leurs déplacements.

Le fonctionnement du dispositif peut dans ce mode de réalisation s'apparenter à celui du courant triphasé.

Le débit obtenu est parfaitement régulier.

La présente invention concerne également un distributeur apte à coopérer avec les trois pistons et cylindres correspondants, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau en forme de disque percé de quatre orifices disposés en quadrature, deux desdits orifices, diamétralement opposés, sensiblement en regard des deux saillies de la came, étant reliés à une tubulure globalement en forme de Y dont l'extrémité unique opposée aux deux dits orifices est connectée de manière rotative à une tubulure dite de refoulement fixe, les deux autres orifices du plateau étant libres et permettant la communication directe entre les cylindres en regard desquels ils se trouvent et-le fluide dit récepteur se trouvant à l'intérieur du bac, ledit distributeur, ladite came et ledit arbre étant solidaires en rotation.

Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description d'un mode préférentiel de réalisation qui va suivre, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un transformateur hydraulique selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention comportant trois cylindres
la figure 2 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un transformateur hydraulique selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention comportant trois cylindres
la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un piston de transformateur hydraulique selon l'invention, dans une position de fonctionnement
la figure 4 est une vue schématique similaire à la figure 3 illustrant une autre position de fonctionnement;;
la figure 5 est une vue en perspective partiellement arrachée d'un élément de transformateur hydraulique selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention comportant trois cylindres
la figure 6 est une vue correspondant à l'encart VI de la figure 1 représentant l'élément de la figure 5 dans une position différente de celle de la figure 1;
la figure 6A est une vue similaire à la figure 6, représentant une variante d'exécution d'un mode préférentiel de réalisation de l'invention
la figure 7 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'un transformateur hydraulique de l'art antérieur, comportant deux cylindres
la figure 8 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'un transformateur hydraulique selon l'invention, comportant deux cylindres.

la figure 9 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'un transformateur hydraulique selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention.

En se reportant plus précisément aux figures 1 et 2, un transformateur hydraulique 10 selon l'invention comporte globalement trois parties successives axialement, s'étendant à partir d'une extrémité axiale, dite postérieure, vers l'autre extrémité axiale, dite antérieure.

L'extrémité axiale dite antérieure est reliée à une canalisation 11, dite de refoulement, par laquelle est destiné à s'écouler un fluide, dit récepteur, contenu dans un bac 12.

La partie antérieure comporte également un distributeur 13 comportant un élément principal de forme globalement en Y connecté par son extrémité centrale à ladite conduite de refoulement 11. Les deux extrémités opposées du distributeur sont solidaires d'un plateau 14 en forme de disque. Le plateau 14 est solidaire en rotation d'un arbre 15 qui s'étend axialement sur toute la longueur du transformateur 10 et dont il matérialise l'axe principal. Le plateau 14 est normal à l'axe général 15 du transformateur.

Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention représenté et décrit, l'arbre 15 repose sur trois paliers axialement espacés, libre en rotation par rapport à l'ensemble du transformateur.

Le palier 16 se trouve axialement à la limite de la partie dite antérieure, et d'une seconde partie dite médiane du transformateur mode de même le palier 17 se trouve axialement à la limite de la partie dite médiane et de la partie dite postérieure du transformateur. Le palier 18 est disposé à l'extrémité postérieure du transformateur.

Ces paliers, de manière connue en soi, sont fixés à un carter général du transformateur. La partie médiane du transformateur dont une coupe transversale est schématisée en figure 2, comporte trois cylindres 20 régulièrement répartis circonférentiellement et parallèles autour de l'arbre 15, c'est à dire disposés angulairement à 120 l'un de l'autre autour de cet arbre. Chacun de ces cylindres 20 comporte une partie dite de refoulement, et une partie dite motrice. Ces deux parties sont de section transversale différentes l'une de l'autre, et sont reliées par une partie intermédiaire de section transversale inférieure aux deux autres, dite partie d'isolement.La partie dite de refoulement présente une variation de section transversale, de forme sensiblement tronconique, destinée à adapter la section transversale de ladite partie à la section transversale de la branche du distributeur 13 qui se trouve en regard.

Chaque cylindre 20 contient un piston 21, de forme sensiblement cylindrique, présentant deux épaulements en forme de disque à chacune de ces extrémités. Entre les épaulements, la section transversale de chaque piston 21 est sensiblement égale à la section transversale de la partie dite d'isolement de chacun des cylindres.

Les deux épaulements postérieur 22 et antérieur 23 des pistons présentent respectivement une section transversale sensiblement égale à celle de la partie motrice et de la partie de refoulement dans laquelle ces épaulements 22 et 23 prennent place respectivement.

La partie dite motrice des cylindres est reliée à une pompe de pression, ou d'une manière plus générale à un dispositif de mise sous pression 40 comportant par exemple une pompe à débit variable, dispositif connu en soi et ne faisant pas partie de l'objet de la présente invention.

Chaque piston 21 comporte, en saillie axiale à partir de l'épaulement 22 se trouvant dans la partie motrice du cylindre, une tige pilote 24 dont la longueur axiale est telle qu'elle fait saillie hors de la partie motrice du cylindre 20 et peut coulisser dans un orifice 25 ménagé à cet effet dans la paroi du cylindre 20, ce coulissement se faisant de façon étanche.

Les extrémités des tiges pilotes 24 débouchent dans une chambre de relachement de pression 33 qui constitue la partie postérieure du transformateur. Une telle chambre contient une came 30 solidaire en rotation de l'arbre 15, cette came étant constituée d'un disque plat normal à l'arbre 15 muni sur l'une de ses faces de deux saillies axiales 31, diamétralement opposées, et s'étendant circonférentiellement sur le pourtour de ladite came suivant une fonction sensiblement sinusoidale.

Plus précisément, la came est profilée pour permettre l'obtention d'un débit régulier.

Dans le mode préférentiel de réalisation de l'invention décrit, les saillies axiales 31 sont calées angulairement par rapport aux branches en Y du distributeur 13 dont la came 30 est solidaire en rotation par l'intermédiaire de l'arbre 15. Le calage est tel que orifice de refoulement du distributeur 13 vient en regard de l'orifice du cylindre 20 considéré, durant-la phase de refoulement du piston 21.

En référence aux figures 3 et 4, qui représentent en coupe et plus en détail un piston 21, une tige de butée 26 munie de deux épaulements 27,27' traverse axialement un ensemble constitué du piston 21 et de la tige pilote 24 qui coulisse coaxialement autour de cette tige de butée 26. La tige pilote 24 est apte à coulisser axialement dans le piston 21, suivant un débattement limité par l'épaulement 27 de la tige de butée 26. Un ressort 28, du genre ressort à boudin, prend appui axialement d'une part sur le fond d'une chambre dite antérieure 41 globalement cylindrique coaxiale au piston et se trouvant située à l'extrémité antérieure de celui-ci qui se trouve dans la partie dite de refoulement du cylindre. L'autre extrémité du ressort 28 appuie sur l'extrémité interne de la tige pilote 24 tendant à la pousser contre la butée 27 de la tige de butée 26.

En pratique, la came 31 appuie sur l'extrémité externe de la tige pilote 24 tendant ainsi -à la pousser vers l'intérieur du piston 21, comprimant ce faisant le ressort 28 qui tend à s'opposer à ce débattement.

La tige pilote 24 pénètre dans le piston 21 par l'intermédiaire d'une ouverture 42 qui permet, par un ajustement approprié, un coulissement étanche de la tige 24. A l'intérieur du piston 21, la tige 24 est disposée dans une chambre annulaire principale 43. Cette chambre annulaire 43 est percée à l'une de ses extrémités par l'ouverture 42, comme mentionné précédemment, et à son extrémité axialement opposée par un orifice 44 de diamètre égal à celui de l'ouverture 42. La tige pilote 24 présente un épaulement annulaire 45 dont le diamètre extérieur est sensiblement égal à celui de l'orifice 44 qu'il peut ainsi venir obturer pour une certaine position axiale de la tige pilote 24.

Plus précisément, comme le montre la figure 4, l'épaulement 45 obture totalement l'orifice 44 lorsque la tige pilote 24 est en butée contre l'épaulement de butée 27 de la tige de butée 26. L'orifice 44 communique avec une chambre annulaire dite secondaire 46, qui elle-même est prolongée par la chambre antérieure 41.

Il est à noter toutefois que la chambre secondaire 46 est d'un diamètre largement supérieur à celui de l'orifice 44, qui est égal à celui de la chambre 41. La chambre 46 est reliée par un ou plusieurs conduits axiaux 47, situés radialement à l'extérieur de la chambre principale 43, à la face postérieure du piston 21 qui délimite entre l'extrémité postérieure du cylindre 20 et elle-même un espace -clos 48 qui entoure la tige pilote 24.

L'épaulement postérieur 22 est apte à coulisser de façon étanche à l'aide d'un joint annulaire 49 dans la partie motrice du cylindre 20. La paroi antérieure 22A qui délimite l'épaulement 22 en regard de la partie centrale de plus petit diamètre du piston 21, constitue la face médiane de ce piston. De son côté l'épaulement antérieur 23 est apte à coulisser de façon étanche à l'aide d'un joint annulaire 50 dans la partie dite de refoulement du cylindre 20. La partie dite d'isolement présentant le plus petit diamètre du cylindre 20 comporte également un joint annulaire 51 fixe à l'intérieur duquel coulisse le piston 21.

Ainsi, la différence entre le petit diamètre du piston 21, diamètre sensiblement égal au diamètre interne de la partie d'isolement du cylindre 20, et le diamètre de la partie motrice du cylindre où coulisse l'épaulement 22, détermine un espace annulaire 52 délimité axialement vers l'arrière par la face médiane 22A et vers l'avant par ladite partie d'isolement. Cet espace annulaire 52 est connecté à un dispositif de mise sous pression 40, telle une pompe de refoulement par exemple. Par un conduit d'orientation radiale 53, l'espace annulaire 52 se trouve en communication avec la chambre annulaire principale 43.

La tige pilote 24, de section cylindrique creuse, présente un diamètre intérieur largement supérieur à celui de la tige de butée 26, déterminant ainsi un conduit annulaire 54 autour de celle-ci. A l'extrémité antérieure de la tige pilote 24 ce conduit annulaire 54 est ouvert en regard de la chambre 41. L'extrémité postérieure de la tige pilote 24 est globalement obturée, percée d'un passage axial 55 de guidage de la tige de butée 26. Un ou plusieurs orifices 29 s'étendent radialement à proximité de l'extrémité postérieure de la tige pilote 24. De tels orifices 29 mettent en communication le conduit annulaire 54 avec l'extérieur c'est-à-dire, en l'espèce, la chambre 33 et un bac 68 avec lequel celle-ci communique,.

Lorsque, (Fig 3) la came 30 exerce une poussée axiale dûe à la position de la saillie 31 sur la tige pilote 24, l'épaulement 45 de cette tige pilote 24 dégage l'orifice 44. Ceci met en communication l'espace annulaire 52, par l'intermédiaire du ou des conduits 53, puis de la chambre annulaire principale 43, avec la chambre annulaire secondaire 46. Celle-ci est en communication par l'intermédiaire du conduit 47 avec l'espace annulaire 48.

Dans cette position, l'espace 48 est donc en communication avec à l'espace 52. Il est à noter que l'épaulement 45 vient, dans cette position1 obturer la chambre 41, qui est communication avec le bac 68 par l'intermédiaire de la chambre 33, des orifices 29 et du conduit 54. Ainsi, l'espace 48, le conduit 47, la chambre 46, l'orifice 44, la chambre principale 43, le conduit 53 et l'espace annulaire 52 sont en communication et sont globalement isolés du bac 68, l'épaulement 45 s'interposant entre la chambre annulaire secondaire 46 et l'espace 41.

La figure 4 représente une position relative de la tige pilote 24 par rapport au piston 21 différente de la précédente. Dans ce cas la position de la came 30, et en particulier de la saillie axiale 31, permet à la tige pilote 24 de venir en butée contre l'épaulement 27, cette position étant maintenue par la pression du ressort 28 exercée axialement sur la tige pilote 24 dans cette direction.

Dans cette position de la tige pilote 24 l'épaulement 45 obture de façon étanche l'orifice 44, isolant ainsi la chambre principale 43 de la chambre secondaire 46.

Dans cette position cependant, la chambre 41 n'est plus obturée par l'épaulement 45 de la tige pilote, et se trouve en communication avec la chambre secondaire 46, qui est, comme indiqué précédemment, reliée par le conduit 47 à l'espace 48.

Par l'intermédiaire du conduit 54, des orifices 29, de la chambre 33, la chambre 41 est en communication avec le bac 68, ce qui amène donc ainsi l'espace annulaire 48 en communication avec de bac 68.

L'ensemble constitué par la chambre 43 le conduit 53 et l'espace annulaire 52 se trouve isolé, sans communication avec l'espace postérieur 48.

La chambre 33, le conduit 54, la chambre 41, la chambre secondaire 46, l'espace postérieur 48, la chambre principale 43, l'espace annulaire 52, ainsi que les conduits 47, 53 et 29 qui les relient contiennent un fluide dit moteur.

Avantageusement ledit fluide moteur sera une huile ou un fluide ininflammable de viscosité suffisante pour ne pas poser de problème d'usinage excessif, afin de satisfaire les conditions d'étanchéité requises entre les différentes pièces en mouvements relatifs..

Les figures 5, 6, et 6A représentent plus précisément le distributeur qui se trouve situé dans la partie antérieure du transformateur selon l'invention.

Comme le représente plus particulièrement la figure 5, le distributeur 13 comporte un plateau en forme de disque 14 monté rotatif solidaire de l'arbre 15, la surface postérieure de ce disque 14 étant en contact de glissement avec la surface antérieure sensiblement plane de la partie centrale du transformateur. Le disque 14 est percé de quatre orifices circulaires 60, 60'. Ces quatre orifices sont disposés angulairement en quadrature, et présentent une section transversale sensiblement égale à celle des orifices antérieurs de sortie des cylindres 20.

Par ailleurs, la distance radiale de ces orifices 60, 60' par rapport à l'axe 15 est égaleà celle des cylindres 20, de manière à pouvoir, dans une certaine position angulaire du disque 14 se trouver dans le prolongement direct de ces cylindres.

Comme le représentent les figures 1 et 5, deux des quatre orifices 60 sont prolongés par deux conduits 63 se rejoignant et formant un Y pour déboucher sur un conduit unique.

Il convient de préciser que les deux orifices 60 débouchant sur les conduits sont diamétralement opposés, deux autres orifices 60' diamétralement opposés et en quadrature par rapport à ceux-ci étant laissés libres.

La branche 64 d'extrémité unique de la conduite en
Y est montée étanche sur un joint tournant 61 contre la paroi du bac 12, bac destiné à recevoir le liquide récepteur. Un orifice ménagé dans la paroi du bac 12 en regard de la conduite en Y et en communication avec celle-ci constitue l'embouchure de la conduite de refoulement 11 précédemment décrite.

Le fluide récepteur, liquide ou pâteux, est aspiré soit directement dans le bac 12 au travers des orifices 60', dans le mode de réalisation représenté à la figure 6, soit grâce à une conduite 62 représentée sur la figure 6A.

Plus précisément, la figure 6A représente une variante d'éxécution de l'invention, dans laquelle le distributeur 13 comporte, en plus de la tubulure de refoulement 63 en forme de Y, deux conduites 56 sensiblement parallèles à son axe de rotation, reliant les orifices 60', par l'intermédiaire d'un distributeur annulaire 65 concentrique au joint tournant 61, à une chambre annulaire 66 solidaire d'une conduite 62.

Le distributeur 65 est relié à la chambre 66, fixe, par l'intermédiaire d'un joint tournant 67, globalement coplanaire avec le joint tournant 61.

Une telle disposition permet notamment l'aspiration du fluide à partir d'un bac disposé à distance du distributeur, en fonction des contraintes d'installation du transformateur sur le site.

Les élements essentiels d'un transformateur selon l'invention ayant été décrits, on va maintenant décrire le fonctionnement d'un tel transformateur.

Le fluide récepteur est contenu dans le bac 12. A chaque fois qu'un orifice 60' du plateau tournant 14 se trouve en regard de l'orifice antérieur d'un cylindre 20, le fluide récepteur peut pénétrer dans l'extrémité dudit cylindre.

Comme on le verra par la suite, la communication s'établit par les orifices 60' entre le bac 12 et le cylindre 20 précisément au moment où les pistons 21 sont dans une phase dite d'aspiration.

Il y a en pratique deux phases d'aspiration par tour du plateau 14, pour chaque cylindre 20.

Comme on l'a vu précédemment, le plateau 14 est solidaire en rotation de l'arbre 15, lui-même solidaire en rotation de la came 30 munie de deux saillies 31 aptes à agir sur les trois tiges pilotes 24 respectives des trois pistons 21.

En se reportant maintenant à la figure 3, on peut voir que lorsque la saillie 31 de la came 30 pousse la tige pilote 24 vers l'intérieur du piston, l'espace annulaire 52 communique par l'intermédiaire des différents espaces et conduites internes du piston avec l'espace 48.

La source de pression, ici une pompe 40, met sous pression l'espace annulaire 52, et donc le liquide qui s'y trouve, qui communique avec l'espace postérieur 48 qui se trouve ainsi également sous pression.

En pratique, la force obtenue par la pression exercée sur la face postérieure, diminuée de celle obtenue par la pression exercée sur la face médiane, est supérieure à la force de retenue exercée par la pression du fluide récepteur sur la face antérieure.

En raison de cette différence de forces le piston 21 tend à se déplacer vers la partie antérieure du cylindre, et donc à refouler le fluide récepteur qui s'y trouve, par l'intermédiaire du distributeur 13, et, plus précisément de la conduite 63 en regard duquel il se trouve, vers la conduite de refoulement 11.

Ceci constitue la phase dite de refoulement.

En se reportant à la figure 4, on peut voir que lorsque la came 30 est dans une position telle qu'elle ne pousse plus la tige pilote, celle-ci est ramenée en butée par le ressort 28. Dans cette position, une partie du liquide moteur qui se trouve dans l'espace annulaire 52 en communication par la conduite 53 avec la chambre principale 43, se trouve isolé du reste du liquide moteur contenu dans l'espace 48. Celui-ci, se trouvant en revanche, maintenant en communication avec la base 68, la pression s'y trouve relâchée.

Dans ce cas, sous l'effet de la force exercée par la pression motrice régnant dans la chambre annulaire 52, sur la face médiane 22A du piston 21, et malgré la dépression provoquée par l'aspiration du fluide récepteur, le piston 21 a tendance à se déplacer vers la partie postérieure du cylindre 20. Ceci constitue la phase d'aspiration qui correspond à la mise en communication, par un des orifices 60' libre, de l'intérieur du bac 12 contenant le fluide récepteur avec la partie antérieure du cylindre 20. L'ensemble constitué par le distributeur, l'arbre 15 et la came 30, détermine donc ainsi deux cycles de refoulement et deux cycles d'aspiration par revolution, l'ensemble étant commandé en rotation par un moteur extérieur, non représenté.La synchronisation des cycles de refoulement et d'aspiration se fait donc par simple calage angulaire approprié des saillies axiales 31 de la came 30 par rapport aux orifices 60 prolongés de conduites 63 en Y, les orifices 60' se trouvant en regard de l'orifice du cylindre 20 lorsque le piston 21 recule en direction de la came 30.

Les figures 7, 8 et 9 décrivent les cycles successifs de fonctionnement d'un transformateur hydraulique, tout d'abord de l'art antérieur en figure 7, et selon l'invention en figures 8 et 9.

Un cycle C seulement est représenté par figure.

Plus précisément, la figure 7 représente schématiquement les cycles de fonctionnement d'un transformateur hydraulique à deux pistons. On comprendra aisément que lorsque l'on recherche un débit instantané constant les dispositifs utilisant un seul piston sont nécessairement à proscrire.

La courbe représentée à la figure 7 montre les variations des débits Q1 et Q2 en fonction du temps t. Sur ces courbes la phase d'aspiration Al, A2 correspondant à une fonction opposée à celle refoulement se trouve donc reportée en valeur négative, la phase de refoulement étant constituée bien entendu par les valeurs positives. Ce transformateur de l'art antérieur ne donne pas un débit w ga r-, puisque celui-cs est théoriquement nul au moment de l'inversion, et même pratiquement négatif en raison du court-circuit momentané de l'aspiration et du refoulement se produisant lors de chaque inversion de sens de déplacement des pistons1 comme précédemment mentionné.

Dans le cas d'un transformateur, selon l'invention, comme le montre la figure 8, il convient, afin d'obtenir une constance du débit instantanée que la somme des débits soit constante. Ceci implique, comme le montre la figure, que la phase d'aspiration A soit, en pratique, plus courte que la phase de refoulement R.

Une phase d'aspiration plus rapide, en pratique, présente l'inconvénient d'un remplissage incomplet des cylindres, ce qui peut entrainer une irrégularité des débits, ainsi qu'un temps mort dans le refoulement globalement obtenu, en particulier lorsque l'un des pistons commence sa période de refoulement et ne refoule pas encore de fluide récepteur en raison du remplissage incomplet, et que l'autre piston a déjà terminé sa propre phase de refoulement.

Il y a d'ailleurs inversion possible du sens de débit dans ce cas, l'insuffisance de remplissage étant alors comblée par le fluide poussé par la pression, régnant dans la conduite de refoulement, vers le cylindre considéré incomplètement rempli.

En raison de ces inconvénients, un mode de réalisation de l'invention mettant en oeuvre trois cylindre est préférable
La figure 9 représente les cycles de fonctionnement d'un transformateur hydraulique selon l'invention comportant trois cylindres décalés à 120-.

Dans ce cas, seule la phase d'aspiration de l'un des cylindres a été représentée, par commodité pour la lisibilité de la figure.

Comme on peut le voir, dans ce cas, la durée de la phase d'aspiration du cylindre est égale à la durée de sa phase de refoulement.

On notera que, pendant la phase d'aspiration d'un cylindre la superposition des débits de refoulement des deux autres cylindres permet le maintien du débit à une valeur constante.

Plus précisément, chaque cycle de refoulement comprend trois phases. On note par exemple, pour le premier piston
- une première phase d'accroissement du débit, qui est ici linéaire alors que le débit du troisième piston est simultanément décroissant
- une deuxième phase pendant laquelle le premier piston refoule seul, à débit constant
- une troisième, où le premier piston refoule à débit linéairement décroissant, alors que le débit du deuxième piston est simultanément croissant.

On remarquera que dans le mode de réalisation de l'invention décrit, chaque cycle comporte des intervalles de temps égaux, intervalles correspondant respectivement soit à des périodes à débit constant, soit à des périodes d'accroissement et de décroissement linéaires simultanées du débit pour deux des pistons.

Les cycles de fonctionnement ainsi réalisés permettent d'obtenir la parfaite régularité de débit recherchée, le refoulement se faisant à débit constant pendant toute la durée du cycle, et le temps d'aspiration et de refoulement de chacun des pistons, pris individuellement, étant le même.

Toutefois, le débit de chaque piston pourrait être successivement croissant puis décroissant, sans étape intermédiaire constante, ou encore on peut envisager de soumettre le dispositif selon l'invention à une loi de croissance et de décroissance non-linéaire, tout en préservant la constante somme des débit instantanés.

L'invention ne se limite cependant pas au mode de réalisation préférentiel décrit, mais englobe toutes variantes d'exécution et modes de réalisation qui pourraient être apportés par l'homme de l'art lors de la mise en oeuvre de la présente invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1) Transformateur hydraulique comportant une pluralité de pistons (21) aptes à se déplacer selon des mouvements de va-et-vient dans des cylindres, lesdits pistons (21) étant en contact par l'une de leurs faces dite antérieure globalement normale à ladite direction de leurs mouvements avec un fluide dit récepteur, et par deux autres de leurs faces dites médiane et postérieure avec un fluide dit moteur, lesdites faces ayant des surfaces différentes de manière à effectuer une transformation des pressions entre lesdits fluides, transformateur caractérisé en ce que les pistons sont parallèles à l'axe général du transformateur et comportent chacun une tige dite pilote (24) montée coaxiale mobile axialement à l'intérieur dudit piston, pouvant se déplacer entre deux positions extrêmes, une première position mettant en communication ledit fluide moteur mis sous pression par une pompe extérieure (40), exerçant une force dite de commande, et ladite face postérieure ; et une deuxième position confinant le fluide moteur dans un espace (52) et mettant en communication ladite face postérieure avec au moins une ouverture (29) permettant le relâchement de la pression, la résultante des forces dues à la pression du liquide moteur et du fluide récepteur exerçant alors une force dite d'aspiration.

2) Transformateur hydraulique selon- la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements des pistons (21) sont déterminés par la pression du liquide moteur exerçant des forces de directions opposées sur les faces médiane et postérieure, et par la pression du fluide récepteur exerçant une force, axiale également, sur la face antérieure du piston, la force axiale postérieure étant alternativement supérieure et inférieure à la résultante des deux autres forces s'exerçant sur les faces médiane et antérieure.

3) ' Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les mouvements des pistons (21) sont cycliques et sont décalés en phase de 360-/N, N étant le nombre de cylindres l'un par rapport aux autres.

4) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mouvements des pistons (21) sont commandés par les positions des tiges pilotes (24) relatives aux pistons dans lesquels elles sont installées, positions déterminant l'alternance des pressions exercées par le fluide moteur sur la face postérieure de chaque piston.

5) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tiges pilotes (24) sont commandées pour leurs déplacements relatifs aux pistons dans une direction par une came (30) exerçant une poussée axiale vers le piston sur une de leurs extrémités extérieure audit piston, et dans la direction opposée par un ressort de rappel (28) interne au piston (21).

6) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite came (30) est solidaire en rotation d'une extrémité d'un arbre (15) matérialisant l'axe général dudit transformateur, et solidaire à son extrémité opposée à ladite came d'un élément distributeur (13) mettant les extrémités desdits cylindres (20) alternativement en communication avec un bac d'alimentation (12) de fluide récepteur et une conduite d'évacuation dite tubulure de refoulement (11) de fluide récepteur.

7) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite came (30) est un disque normal audit arbre comportant deux saillies axiales (31) diamétralement opposées sur l'une de ses faces.

8) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois cylindres disposés angulairement à 120 parallèles autour de l'axe du transformateur, les pistons étant décalés à 120 dans leurs déplacements.

9) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit distributeur (13) comprend un plateau (14) en forme de disque percé de quatre orifices (60,60') disposés en quadrature, deux desdits orifices (60), diamétralement opposés, sensiblement en regard des saillies (31) de la came (30) commandant l'avancement du piston et le refoulement du fluide récepteur, étant reliés à une tubulure globalement en forme de Y dont l'extrémité unique (64) opposée aux deux dits orifices (60) est connectée de manière rotative à ladite tubulure de refoulement (11), fixe, les deux autres orifices (60') du plateau étant libres et permettant la communication directe entre les cylindres (20) en regard desquels ils se trouvent et le fluide dit récepteur se trouvant à l'intérieur du bac (12), ledit distributeur (13), ladite came (30) et ledit arbre (15) étant solidaires en rotation.

10) Transformateur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit distributeur (13) comprend en plus de la tubulure de refoulement (63) en forme de Y, deux conduites (56), sensiblement parallèles à son axe de rotation, reliant les orifices (60'), par l'intermédiaire d'un distributeur annulaire concentrique au joint tournant (61), à une chambre annulaire solidaire du conduit (62) qui permet l'aspiration à une distance et hauteur déterminées par les contraintes de l'installation du transformateur.