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Pompe à débit variable
La présente invention a trait à des perfectionnements aux pompes à variation volumétrique constituées d'un cylindre ex- térieur rotatif à l'intérieur duquel est logé un tambour mon- té excentré par rapport au dit cylindre et tangent à lui, l'es- pace en famé de croissant ménagé entre les deux rotors étant séparé par une palette en deux chambres de volume respective- ment croissant et décroissant.
Ces pompes ont, normalement, à vitesse constante un débit fixe.
La présente invention a pour but de permettra la variation du débit de telles pompes alors que la vitesse de rotation de- meure constante. Pour cela, on agit uniquement sur le volume engendré par la pompe en faisant varier l'excentration des deux rotors, de sorte qu'on diminue la capacité de pompage sans étranglement de la veine liquide, tout en conservant un rende-
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ment sen@iblement le même, lorsque l'excentricité est nulle (rotors concentriques), le débit est nul; lorsque l'excentri- cité est ma@imum, le débit est maximum; dans toutes les posi- tions ires, on obtient, pour chacune un débit diff"é- rent.
Pour réaliser remplacer joint des deux (joint Pour réaliser et remplacer le joint des deux rotors formé par la génératrice de tangence des deux cylindres et qui n'existe que dansle position de débit maximum) et pour iscler l'aspira- tion du refoulement, on munit le pourtour du tambour intérieur de deux cu plusieurs cloiscns qui délimitent avec la palette précitée plusieurs cellules. Ces cloisons mobiles prennent automatiquement appui, dans certaines positions, sur le cylin- dre extérieur et,dans d'autres, s'en écartent pour laisser communiquer les deux cellules qu'elles séparent.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
Les figures 1 à 6 représentent schématiquement dans six positions différentes la pompe perfectionnée.
La figure 7 représente en coupe longitudinale, une pompe réalisée conformément aux schémas de principe des figures 1 à 6.
La figure 8 est une coupe par 8-8 de la figure 7.
La figure 9 représente, vu de face, un dispositif différent de réglage de l'excentration des rotors.
La figure 10 est une coupe par la ligne 10-10 de la figure @
La figure 11 est une coupe partielle par la ligne 11-11 de la figure 9.
La pompe comprend, à la manière connue, deux rotors 1 et 2 constituas par un cylindre extérieur 1 et un tambour intérieur 2 ayant leurs axes en 3 et 4 respectivement. Le cylindre 1 pos-
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sède un orifice d'aspiration 5 par lequel le fluide à pomper pénètre'dans l'intervalle compris entre les deux rotors; le tambour 2 comporte un orifice de sortie 6 par lequel le fluide est refoulé da.ns la cavité intér eure de ce tambour et de là-, par les lumières 8, dans le conduit de sortie de la pompe 9.
Les deux rotors tournent simultanément autour de leurs axes propres 3-4 et à la même vitesse angulaire. une palette 10, fi- xée rigidement au tambour 1 traverse, avec possibilité de cou- lissement, une rotule 11 ou autre dispositif équivalent porté par le tambour 2; la disposition inverse (genouillère sur le cy- lindre 1 et montage rigide sur le tambour 2) peut d'ailleurs être adoptée.
En outre, selon l'invention, et pour supprimer la nécessi- té de la. génératrice de tangence, le tambour 2 porte deux cloi- sons mobiles 12, 13 montées, elles aussi, par rotules. Le nom- bre de cloisons mobiles peut, comme on le comprendra, être su- périeur à deux. Ces cloisons sont libres d'osciller sous la poussée du fluide véhiculé.
Dans la position de la figure 1, la palette 10 et les cloisons 12, 13 définissent trois cellules distinctes 14, 15 et 16. Lorsque la pompe passe de cette position à celle qu'in- dique la figure 2, la cellule 16 diminue de volume; la cloison 13 s'écarte du cylindre 1 (fig.l) (du fait de la nécessité, pour le liquide, de chercher une issue, le liquide poussant ainsi sur la cloison 13 et la décollant du contact avec le cylindre 1) les cellules 16 et 15 communiquent entre elles et restent en liaison avec l'orifice de sortie 6 jusqu'à la position que montre la figure 4. Pour cette dernière position la cellule 16 cessant de décroître, la cloison 13 revient au contact du cylindre 1. Seule la cellule 15 qui, elle,continue de décroître est au refoulement et cela, jusqdà la position de la figure 5.
En même temps, depuis la figure 1, la cellule 14
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augmente de volume jusqu'à ce que les organes atteignent la po- sition de la figure 4 et, par conséquent, il y a aspiration de fluide dans cette cellule. Pour la position de la figure 4, en même temps que la cloison 13 vient en contact avec le cylindre extérieur, la cloison 12 s'en écarte et les deux cellules 14 et 16 sont, jusqu'à la position de la figure 6, à l'aspiration.
On voit ainsi que, dans le cas de deux cloisons mobiles 12-13, leur écartement et leur rapprochement simultanés (du cylindre extérieur) s'opèrent de sci-même quand la palette 10 pisse dans l'axe vertical, au moment où le volume de la cellule 16 cesse de croître pour décroître ou inversement. On obtient, pour un tour complet de la pompe, une phase d'aspiration conti- nue de durée que la phase de refoulement, en conservant l'isolement des orifices 5 et 6.
On réalise somme toute le même résultat que s'il y avait tangence permanente obligatoire des rotors. Cette sujétion de tangence n'existant plus, on conçoit qu'on peut, par un moyen quelconque, faire varier l'excentrement des deux rotors sans altérer le fonctionnement de la. pompe.
Dans le cas limite des rotors tangents -excentricité maxima- le dbit est maximum. Toute diminution de l'excentricité, pro- voque ipso facto une diminution -le l'alitude des variations
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velu iàtÎ 1#U?S des r::ellules 1e j:1ompes14-15-lô.eJ"partant, une diminution du débit utile de la pompe. Au cas limite où l'ex- centricité devient nulle et les rotors concentriques, le débit
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e-7-t rul du fait que les cellules 14-15-J6ne subissent plus aucune '#a=>1#ti<,n ae volume.
La principe de l'appareil étant ainsi exposé on décrira
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oainen3t une pompe réalisée conformément à ce principe (tig.: et 8).
Le cylindre 1 repose, par ses bords, éventuellement par
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:..' :n.crm5di8.ir- de roulèrent s. billes ou autres, sur des cous-
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sinets 23, 24 qui sont eux-mêmes enfilés sur des douilles 25-26.
Ces douilles qui sont fixées aux bâtis de l'appareeil, sup- portent les extrémités 27-27' d'un vilebrequin ou arbre coudé dont le maneton central. 9 forme l'axe 4 du tambour intérieur 2.
Par rotation du vilebrequin 27-9-27' on peut amener l'axe 4-4 du maneton (et du tambour 2) à corncider avec l'axe 3-3 du cylindre 1 comme dans l'exemple représenté, mais alors l'ex- centricité du tambour 2 et .du cylindre 1 est nulle.
On peut, au contraire, en faisant pivoter le bout 27 du vilebrequin, donner à l'excentricité de 2 par rapport à 1 tou- te valeur voulue jusqu'à la position diamétralement opposée à celle représentée et qui correspondrait alors à un débit maxi- mum.. A cet effet,l'extrémité 27 du vilebrequin peut porter un pignon 28 engrenant avec une vis tangente 29; celle-ci est, par exemple, commandée par une manivelle.
Un pourrait également monter sur l'extrémité 27 du vile- brequin, par exemple par l'intermédiaire d'un cadre 30 (fig.9 à 11), une manette de commande directe 31 susceptible d'occu- per un certain nombre de positions correspondant à diverses excentrations et matérialisées par la pénétration d'un ergot 33 dans l'un des trous 34 d'un secteur 35, l'ergot étant main- tenu dans son logement par un ressort 36.
Tout autre dispositif de commande du vilebrequin 27 ou de tout organe équivalent donnant l'excentration pourrait être, du reste, imaginé.
Le cylindre extérieur 1 possède, à sa périphérie, une den- ture 17 par la.quelle il est entraîné, cette denture engrenant avec un pignon 18 calé sur l'arbre de commande 19. Ce dernier est soutenu par des paliers avec presse-étoupes appropriés que supportent les joues 20, 21 fermant le copps de pompe 22.
Il va de soi que des modifications de détail pourraient être apportées à la pompe qui vient d'être décrite sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.
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En particulier, le nombre d'éléments de pompe pourrait être quelconque, plusieurs tambours internes, placés en bout l'un de l'autre et à palettes décalées angulairement, l'une par rapport à l'autre, pourraient être disposés à l'intérieur d'un même cylindre externe de façon à procurer par le chevau- chement des débits instantanés une pompe à débit sensiblement régulier. (Dans l'exemple de la figure 7 la pompe comporte deux tambours).
De même encore il est évident qu'en inversant le sens de rotation de la pompe, le liquide circulera en sens inverse, aspiré en bout de l'arbre creux et refoulé par l'orifice 35 du carter; de même, en inversant les dispositions respectives des orifices d'aspiration 5 et de refoulement 6, de part et d'autre de la palette 10.
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Variable flow pump
The present invention relates to improvements to volumetrically variable pumps made up of a rotating outer cylinder inside which is housed a drum mounted eccentric with respect to said cylinder and tangent to it, the space. in the form of a crescent formed between the two rotors being separated by a pallet into two chambers of respectively increasing and decreasing volume.
These pumps normally have a fixed flow rate at constant speed.
The object of the present invention is to allow the variation of the flow rate of such pumps while the speed of rotation remains constant. To do this, we act only on the volume generated by the pump by varying the eccentricity of the two rotors, so that the pumping capacity without constriction of the liquid stream is reduced, while maintaining a yield.
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ment substantially the same, when the eccentricity is zero (concentric rotors), the flow is zero; when the eccentricity is ma @ imum, the flow is maximum; in all the positions, a different flow rate is obtained for each.
To achieve replace the seal of the two (seal To produce and replace the seal of the two rotors formed by the generator of tangency of the two cylinders and which only exists in the maximum flow position) and to isolate the suction from the discharge, we provides the periphery of the inner drum with two or more partitions which, with the aforementioned pallet, define several cells. These movable partitions are automatically supported, in certain positions, on the external cylinder and, in others, move away from it to allow the two cells which they separate to communicate.
The description which will follow, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figures 1 to 6 show schematically in six different positions the improved pump.
FIG. 7 represents a longitudinal section of a pump produced in accordance with the block diagrams of FIGS. 1 to 6.
Figure 8 is a section through 8-8 of Figure 7.
FIG. 9 represents, seen from the front, a different device for adjusting the eccentricity of the rotors.
Figure 10 is a section through line 10-10 of Figure @
Figure 11 is a partial section taken on line 11-11 of Figure 9.
The pump comprises, in the known manner, two rotors 1 and 2 constituted by an outer cylinder 1 and an inner drum 2 having their axes at 3 and 4 respectively. Cylinder 1 pos-
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there is a suction orifice 5 through which the fluid to be pumped enters the interval between the two rotors; the drum 2 has an outlet orifice 6 through which the fluid is pumped into the interior cavity of this drum and from there, through the openings 8, into the outlet duct of the pump 9.
The two rotors rotate simultaneously around their own axes 3-4 and at the same angular speed. a pallet 10, rigidly fixed to the drum 1 crosses, with the possibility of sliding, a ball joint 11 or other equivalent device carried by the drum 2; the reverse arrangement (toggle on cylinder 1 and rigid mounting on drum 2) can also be adopted.
In addition, according to the invention, and to eliminate the need for the. generator of tangency, the drum 2 carries two movable partitions 12, 13 also mounted by ball joints. The number of movable partitions can, as will be understood, be greater than two. These partitions are free to oscillate under the pressure of the fluid conveyed.
In the position of FIG. 1, the pallet 10 and the partitions 12, 13 define three distinct cells 14, 15 and 16. When the pump passes from this position to that indicated in FIG. 2, the cell 16 decreases by volume; the partition 13 moves away from the cylinder 1 (fig.l) (due to the need for the liquid to find an outlet, the liquid thus pushing on the partition 13 and detaching it from contact with the cylinder 1) the cells 16 and 15 communicate with each other and remain in connection with the outlet orifice 6 up to the position shown in FIG. 4. For this last position, the cell 16 ceasing to decrease, the partition 13 comes back into contact with the cylinder 1. Only the cell 15 which, for its part, continues to decrease, is on delivery and that, up to the position of figure 5.
At the same time, from figure 1, cell 14
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increases in volume until the organs reach the position of Figure 4 and, consequently, there is aspiration of fluid into this cell. For the position of Figure 4, at the same time that the partition 13 comes into contact with the outer cylinder, the partition 12 moves away from it and the two cells 14 and 16 are, up to the position of Figure 6, at aspiration.
It can thus be seen that, in the case of two movable partitions 12-13, their simultaneous separation and approximation (of the outer cylinder) take place of itself when the pallet 10 pees in the vertical axis, at the moment when the volume of cell 16 stops growing and decreases or vice versa. For one complete revolution of the pump, a suction phase is obtained that lasts as long as the discharge phase, while maintaining the isolation of ports 5 and 6.
All in all, the same result is achieved as if there were mandatory permanent tangency of the rotors. As this tangency subjection no longer exists, it is understood that one can, by any means, vary the eccentricity of the two rotors without altering the operation of the. pump.
In the limiting case of tangent rotors - maximum eccentricity - the flow rate is maximum. Any decrease in eccentricity, ipso facto causes a decrease in the alitude of the variations
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hairy iàtÎ 1 # U? S of the r :: ellules 1e j: 1ompes14-15-lô.eJ "therefore, a reduction in the useful flow of the pump. In the extreme case where the eccentricity becomes zero and the rotors concentric, the flow
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e-7-t rul from the fact that cells 14-15-J6 no longer undergo any '# a => 1 # ti <, n ae volume.
The principle of the apparatus being thus exposed, we will describe
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oainen3t a pump produced in accordance with this principle (tig .: and 8).
The cylinder 1 rests, by its edges, possibly by
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: .. ': n.crm5di8.ir- de rolled s. balls or other, on necks
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sinets 23, 24 which are themselves threaded onto sockets 25-26.
These bushings which are fixed to the frames of the apparatus, support the ends 27-27 'of a crankshaft or bent shaft including the central crankpin. 9 forms the axis 4 of the inner drum 2.
By rotating the crankshaft 27-9-27 'we can bring the axis 4-4 of the crankpin (and of the drum 2) to corncider with the axis 3-3 of the cylinder 1 as in the example shown, but then the eccentricity of drum 2 and cylinder 1 is zero.
On the contrary, by rotating the end 27 of the crankshaft, it is possible to give the eccentricity of 2 with respect to 1 any desired value up to the position diametrically opposite to that shown and which would then correspond to a maximum flow rate. mum .. For this purpose, the end 27 of the crankshaft may carry a pinion 28 meshing with a tangent screw 29; this is, for example, controlled by a crank.
One could also mount on the end 27 of the crankshaft, for example by means of a frame 30 (fig. 9 to 11), a direct control lever 31 capable of occupying a certain number of positions. corresponding to various eccentricities and materialized by the penetration of a pin 33 into one of the holes 34 of a sector 35, the pin being held in its housing by a spring 36.
Any other device for controlling the crankshaft 27 or any equivalent member giving the eccentricity could, moreover, be imagined.
The outer cylinder 1 has, at its periphery, a toothing 17 through which it is driven, this toothing meshing with a pinion 18 wedged on the control shaft 19. The latter is supported by bearings with stuffing-boxes. suitable that support the cheeks 20, 21 closing the pump copps 22.
It goes without saying that modifications of detail could be made to the pump which has just been described without departing from the scope of the present invention.
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In particular, the number of pump elements could be any, several internal drums, placed at the end of one another and with vanes angularly offset, one with respect to the other, could be arranged at the same time. inside the same external cylinder so as to provide, by overlapping the instantaneous flow rates, a pump with a substantially regular flow rate. (In the example of figure 7 the pump has two drums).
Likewise, it is obvious that by reversing the direction of rotation of the pump, the liquid will flow in the opposite direction, sucked at the end of the hollow shaft and discharged through the orifice 35 of the housing; likewise, by reversing the respective arrangements of the suction 5 and discharge 6 ports, on either side of the pallet 10.