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Pompe hydraulique,
La présente invention concerne une pompe du type muni d'une enveloppe, et un bloc de cylindres guidé pour son replace- ment axial à l'intérieur de l'enveloppe. Le bloc de cylindres
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comprend une pluralité de cylindres et le déplacement axial du bloc de cylindres 4 l'intérieur de l'enveloppe a pour effet de changer le débit volumétrique de la pompe.
La pompe de l'invention est caractérisée par des moyens de commande du dit déplacement axial qui sont en liaison par fluide avec l'orifice d'échappement de la pompe, de telle sorte que le débit soit réduit en fonction d'un accroissement prédéterminé de la pression à la sortie.
Suivant un mode de réalisation, le bloc de cylindres est muni d'une paire de rainures concentriques intérieure et extérieure divisant les parois des cylindres en plusieurs parties pour former des orifices d'admission de fluide intérieur et extérieur, afin de faciliter et d'accélérer le remplissage des cylindres et d'augmenter l'efficacité de la pompe.
La pompe de l'invention présente 1'avantage d'un gros débit volumétrique. Ses parties constituantes sont fabriquées et assemblées afin d'en rendre plus aisés, l'emploi et le réglage et dans le but d'obtenir une construction robuste en vue d'une utilisation de longue durée.
L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins joints, ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à des exemples de réalisa- tion représentés aux dessins joints qui montrent : - la figure 1, une coupe verticale d'une pompe conforme à l'invention ; - la figure 2, une élévation longitudinale du bloc de cylindre utilisé dans la pompe de la figure 1;
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- la figure 3, une vue en plan du bloc de cylindre représenté dans la figure 2 ; - la figure 4, une vue verticale en coupe partielle d'une forme modifiée de la pompe représentant un dispositif à réduction variable de l'amortissement du bloc de cylindres; - la figure 5, une vue en coupe prise comme indiqué, suivant la ligne 5-5 de la figure 4 - la figure 6, une vue en coupe du bloc de cylindre des figures 4 et 5 ;
- la figure 7, une vue en coupe d'une partie de la pompe de la figure 1, modifiée dans le but de réaliser un moyen qui permette de décharger la pompe pour sa mise en marche; - la figure 7a représente les rondelles à ressort utilisées dans le refoulementde la pompe; - la figure 8,, une vue en coupe identique à la figure 7, représentant la pompe déchargée pour sa mise en marche; - la figure 9, une vueen coupe du dispositi de comman- de du débit-volume avec une valve pilote déplacée de manière à accroître le débit volume de la pompe; - la figure 10, une vue identique à la figure 9, la valve pilote ayant été placée' de manière à réduire le débit- volume de la pompe.
En référence aux dessins, la pompe de la figure 1 comprend une enveloppe 6 comportant une partie cylindrique 7 à diamètre réduit et adjacente à l'orifice d'échappement 8 de la pompe. Le couvercle 9 recouvrant l'extrémité de l'envelopper est muni d'un orifice d'échappement 8 et forme un épaulement annulaire 10 disposé de manière à faire buter une partie à bords repliés sur l'enveloppe 6
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Le couvercle d'extrémité est scellé en lOb et maintenu en place par des vis 10c L'autre extrémité de l'enve- loppe est munie d'une plaque de revêtement 11 fixée à l'enveloppe par des vis 12 et ouverte en 13 pour recevoir l'arbre de transmission 14 de la pompe.
Un excentrique ou une came fait corps avec l'arbre de transmission 14, avec une face inclinée pour commander une plaque oscillante 16 dont la rotation est empêchée à l'intérieur de l'enveloppe par un guide 17 porté par la plaque oscillante et reliant une paire de parois parallèles 18 et 19 dont une seule se présente en coupe dans la figure 1.
Le bloc de cylindres représenté dans son ensemble en 20, est monté de manière à recevoir un mouvement axial dans la direction de l'orifice d'échappement 8 et dans la direction opposée. L'extrémité du bloc de cylindre 20 adjacente à 1 orifice déchappement 8 a une secion transversale cylindrique représentée en 21 et est disposée de manière à coulisser aisément à l'intérieur de la partie cylindrique 7 de l'enveloppe 6. Le bloc de cylindres comprend une pluralité de cylindres 22. Une même quantité de pistons sont disposés de manière à avoir un mouvement de va-et-vient à l'intérieur. des cylindres 22 pour refouler le i'luide par les pistons 24, par l'ensemble des soupapes de retenue 25 et l'alésage 26 jusqu'à l'orifice d'échappement 8.
Le montage des soupapes de retenue 25 comprend une case d'ouverte 25a renfermant un ressert et une plaque à soupapes de retenue 25b normalement fermée par le ressort comme indiqué.
La plaque des soupapes 25b est déplacée par une course de
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pompage et le fluide refoulé s'échappe par les ouvertures dos parois latérales de la cage 25a. Un passage 26 conduit le - de fluide refoulé de chacune des soupapes/retenue à la chambre d'échappement 63. Le montage des soupapes de retenue peut être réparé ou remplacé en enlevant; le pointeau fileté 25a
Les orifices d'admission des cylindres sont formés par une rainure annulaire intérieure 28 montée à l'intérieur du bloc de cylindres.
Les rainures 27 et 28 forment ainsi des orifices
29 et 30 débouchant dans les cylindres 22. Ainsi que le compren- dront les techniciens.., quand le bloc de cylindres 20 est dans la position indiquée dans la figure 1 et que le piston est animé d'un mouvement alternatif, la course de pompage est caractérisée par sond débit volume maximum. On comprendra de cylindres également-que, lorsque ce bloc/est déplacé à gauche, comme dans la figure 1,à côté du couvercle terminal 9, le piston 23 ne pourra former les orifices d'admission 29 et , 20 dans le cylindre 22 et la pompe aura ainsi un débit volumtri- que égal à zéro.
Chaque piston 23 est poussé vers la droite par le ressort 23a Une tige de piston 23b est interposée entre la tête du piston 23 et la plaque oscillante 16 montée sur la came 15. La rotation de la came 15 provoque un mouvement oscillant dans la plaque oscillante 16 qui donne à chacun des pistons un mouvement de va-et-vient.
Le bloc de cylindres 20.est muni, à son extrémité, de surfaces cylindriques espacées 3! éloignées de l'orifice d'échappement de la pompe et les dites surfaces cylindriques peuvent glisser le long d'une surface cylindrique complémentaire
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32 à 1 intérieur de l'enveloppe 6. La. surface extérieure oylindrique du bloc de cylindres 20 est, de préférence, munie, de surfaces à rainures axiales indiquées en 33 et 34 dans la figure 3. Les surfaces 33 et 34 combinées à un renforcement adjacent 35 de l'enveloppe constituent un espace destiné à contenir une quantité d'huile immédiatement -adjacente à la rainure extérieure 27 formant les orifices 29.
Cette disposition permet un remplissage rapide des cylindres 22 quand les pistons 23 sont en arrière.
Un ouverture cylindrique 36 est pra lquée au centre du bloc de cylindres, de manière à constituer un espace pour emmagasiner une quantité d'huile à cote de la rainure intérieure 28 formant les orifices 30 dans les cylindres 22.
On comprendra que l'enveloppe de la pompe est munie d'un orifice d'admission 38 et que l'intérieur de l'enveloppe est rempli d'huile à basse pression ou pression d'admission.
Le bloc de cylindres 20, lorsqu'il est déplacé à gauche comme dans la figure 1, fait circuler le fluide entre le bloc de cylindres et l'extrémité de l'enveloppe...;
L'écoulement du fluide part de cet espace pour traverser le passage 20a Lorsque le bloc de cylindres est mis à la position indiquée dans la figure 1, l'espace est rempli par un écoulement en sens contraire à travers le passage 20a Le bloc de cylindres et l'enveloppe servent ainsi de dash-pot pour amortir les mouvements du bloc de cylindres.
Une plaque 40 est disposée à côté du couvercle terminal 9 et est ouverte pour recevoir les pistons. Chacun de ces pistons 24, situé à côté du montage des soupapes de
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retenue 25, est muni d'un ressort à boudins 41 retenu sur le piston par une bague élastique 42.
La plaque 40 est fixée au couvercle 9 au moyen de vis ou analogues 43 et le ressort
41 est ainsi resserré et prêt à pousser le piston pour l'engager de manière étanche avec la. face terminale réduite 44 dela soupape de retenue 45.'Les pistons 24 sont maintenus en liaison étanche avec le montage d'admission des soupapes de retenue 45 et sont cependant montés pour un mouvement radical.
limité de manière à concilier les différents modes de fabrication et à permettre à chaque piston d'être placé individuellement par rapport à sa soupape de retenue, Commsignalé dans la dite demande correspondante., ce mode de construction permet un libre alignement et soulage le bloc de cylindres de toute tension qui pourrait autrement lui ^être imposé par les pistons de commande 23..''-.'-
La course axiale du bloc de cylindres 20 à sa position de débit volume maximum est limitée par la butée 50 avec un organe de support 51. L'organe 51 est muni d'un bossage cylindrique 52 aboutissant à une enveloppe 53 pour le support du tronçon 55 de l'arbre à cames ou de l'excen- trique 15.
La bosse 52 est ouverte en son centre 52a et y supporte l'étranglement 56 d'un cylindre 57 maintenu en place par une bague élastique 56a et formant une partie des , moyens de commande de la pompe. le support 51 a une ouverture . alignée avec chacun des cylindres 22 de manière à s'adapter aux pistohs 23.
Le bloc de cylindre 20 est généralement disposé vers une' position de débit maximal par un ressort à boudin 60 monté sur une bosse 61 sur le Couvercle terminal 9 et interposé entre le couvercle terminal 9 et le fond de la chambre ccnique 62
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constituée dans le bloc de cylindres. Généralement parlant, le mécanisme de commande est fait pour maîtriser la tendance du ressort 60 en fonction d'une haute pression prédéterminée du fluide dans la chambre d'échappement 63. le montage de commande, figuré dans son ensemble en 65 comporte un corps; 65 cylindrique en'son milieu et muni de bagnes 67 en forme de 0 et d'une bague élastique 68 pour maintenir le montage,de commande dans une ouverture c'en traie 65a du bloc de cylindres 20.
Le dispositif de commande 65 comporte une partie tubulaire 69 s'allongeant selon l'axe de la pompe vers la droite comme indiqué dans la figure 1 et la partie tubulaire 69 est disposée de manière télescopique ' à 1-l'intérieur du cylindre 57 porté par l'organe de support 51.
Le dispositif de commando 65 de réglage de la pompe comporte un plongeur à valve pilote 70 illustré dans une position neutre dans la figure 1 ainsi que la valve pilote 70 le fluide est maintenu dans la chambre annulaire
71 le passage 72 et la chambre de commande 73. La chambre de commande 73 est munie d'un pointeau ouvert 74ouverture par laquelle le fluide est conduit'dans la chambre 76. un ressort
78 situé à l'intérieur de la chambre de commande 73 tend généra... lement à déplacer le moritage des valves pilote vers la gauche comme représenté dans les figures 1,9 et 10.
L'extrémité droite du plongeur 70 est pourvue d'un - couvercle 80 et le ressort 78, par l'action de.la rondelle de butée 79, de la bille 81,et du couvercle 80; tend généralement à déplacer le plongeur vers la position.. illustrée dans .a figure 9.
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Pour que le plongeur 70 puisse effectuer sa coursedu côté gauche, il faut se rendre compte que le ressort 78, auquel s'ajoute la pression du fluide dans la chambre 73doit surmonter cette pression dans la chambre d'échappement 6j, pression agissant sur la surface du plongeur 70: le dispositif de commande 65 reçoit la pression du fluide de la chambre d'échappement 63 par un tube de transfert 62 monté de manière coulissante dans un alésage axial 83 du couvercle terminal 9. Le tube de transfert 82 est muni d'un alésage axial 83 aligne avec un alésage axial 84 dans un montage 85 porté par le corps 66 et ainsi la pression du fluide dans la chambre d'échappement agit sur la surface de la section transversale du plongeur à valve pilote 70.
Un ressort 86 est disposé de manière à entourer le tube de transfert 82 et à le repousser contre la*- face terminale -'du montage 85. La pression du ressort à laquelle, s'ajoute la paroi du tube de transfert soumise à la pression d'échappement constitue un dispositif d'étanchéité que vient compléter la pression entre l'extrémité réduite 87 du tube de transfert 82 et le montage 85.
En se référant à la figure 9, on peut constater que, avec le plongeur à valve pilote 70 placé dans la position indiquée, le fluide se trouvant dans la chambre de commande 75 et dans la chambre 76 peut être refoulé par le passage 72, la chambre 71, de là à travers le passage 88 dans le côté à basse pression de l'enveloppe 6,' On peut constater également que le ressort 60 tend continuellement à déplacer le-bloc de cylindres 20 et le dispositif de commande 65 placé sur lui vers la droite, comme illustré dans la figure 1 et le ressort 60 tand ainsi à faire décroître le volume de la chambre 76 et fait prendre à la pompe sa position de volume maximal ,-
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En se référant à la figure 10 des dessins,
on observera que le plongeur à valve pilote 7 a été déplacé à droite de ma-
Mère à surmonter la poussée du ressort 78 à laquelle s'ajoute la pression du fluide dans la chambre de commande 73 Ceci est une condition qui doit être remplie en fonction d'une haute pression prédéterminée, comme, par exemple, 2.000 livres par pouce carré dans la chambre d'échappement 63.
Observons également qu'avec le plongeur 70 dans la position indiquée dans la figure
10, un fluide à si haute pression s'écoule de la chambre d'échappement par le tube de transfert 82, de là le long de l'espace situé autour d'une extrémité gauche du plongeur 70, puis dans la chambre annulaire 71, le passage 72 et la chambre de commande 73- Cet écoulement du fluide à haute pression sert à accroître le volume de la chambre 76 et à déplacer le bloc de cylindres vers la gauche, faisant ainsi décroître le débit volume.
L'appareil de commande que représente la pompe de la présente demande comporte de nombreux avantages quant à la précision de sa réaction et à son efficacité. Le tube de transfert 62 soumis aux pressions du fluide d'échappement dans l'orifice de refoule- ment 63, est disposé de manière à suivre le montage de la pièce terminale 85 porté par le dispositif de commande 65, Notons que le dispositif de commande 65 est fixé de façon permanente au bloc de cylindre 20 et se déplace avec lui.
Une surface réduite, comme en 37, sur l'extrémité du tube de transfert 82 supporte en contact étanche l'extrémité de la face du montage 85, et il y a ainsi une force positive durant le fonctionnement de la pompe, qui maintient le tube de transfert 82 contre la pièce terminale 85, réalisant ainsi un joint étanche pour l'huile à haute pression.
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Le ressort 66 maintient le tube de transfert en contact avec la pièce terminale 85 lorsque la pression dans l'orifice de refoulement 63 est basse.au égale à zéro. La pression du fluide à partir de l'orifice de refoulement 63 est continuelle- ment amené à travers le passage 83 du tube de transfert à l'extré mité du plongeur à valve pilote 70 fonctionnant dans une direc- tion axiale à l'intérieur du dispositif de commande 65..En même temps, la pression du fluide dans la chambre d'échappement 63 agit à l'extrémité du tube 82 pour réaliser une force positive déviant généralement le bloc de cylindres de gauche à droite comme illustré dans la figure 1.
Cette force de déviation vers la droite est augmentée de la tension Initiale du ressort 60, Avec la pression disponible dans la chambre d'échappement 63 le ressort 60 maintiendra le bloc de cylindres dans sa position de débit maximum indiquée dans la figure 1 position dans laquelle son mouvement est limité par sa liaison avec la plaque de support 51.
La force combinée de la force hydraulique sur le tube de transfert et du ressort 60 est alors contrariée par la force résultant de la surface transversale du piston 63 multipliée par la presion de commande dans la chambre 76. Notons que le cylindre de commande 57 est ancré à l'organe de support 51 réali- sant ainsi une base ou point d'appui pour les opérations de . commande.
En conséquence, une production de pressiez dans la.. chambre 76 avec l'accroissement correspondant de la force agissant à travers le. surface de la partie tubulaire 68 du dispositif de commande 65 opposera les forces venant de la direction opposée, c'est-à-dire les forces développées par les pressions du fluide dans la chambre d'échappement et par la tension initiale du ressort 60,
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Le ressort 86 entourant le tube de transfert 82 fournit une faible force et peut être pratiquement négligé comme équili- brant les faces qui agissent sur le dispositif de commande.
La tension initiale du ressort 78 doit être surmontée par la pression agissant sur l'extrémité du plongeur à valve pilote 70 afin de permettre à la partie centrale du plongeur 70 de livrer passage à de l'huile à haute pression pour la faire pénétrer dans l'espace 73 et de là à travers le passage 75 dans l'espace 76.
Afin d'obtenir la rapidité voulue de réponse dans la commande de la pompe, la masse du bloc de cylindres 20 doit être déplacée pour toute la longueur de sa course en un temps aussi bref que possible. En conséquence, bien que la force disponible à partir du dispositif de commande lorsque l'on considère la . surface du piston 69 et la valeur de la pression dans l'espace 76 ' soit très haute, la réaction de la pompe lorsqu'elle va de l'écoulement zéro à l'écoulement maximal, dépend de la tension initiale des ressorts et de l'élasticité des ressorts. Dans la présente disposition, la force disponible pour accélérer le mouvement du bloc de cylindres de gauche à droite dépend de la surface transversale du tube de transfert 82.
Plus grande est la surface transversale du tube de transfert 82, plus forte est la force transmise au bloc de cylindres tendant à le déplacer de gauche à droite. En de telles conditions, il n'est pas nécessaire de fournir une haute tension initiale au ressort 60.
La force nécessaire pour déplacer le bloc de cylindres 20 de gauche à droite est une force composée de la force hydraulique, laquelle est constante à l'échappement et une force de ressort,
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cette combinaison constitue unes caractéristique de très basse élasticité combinée. Par exemple, nous pouvons supposer que la surface transversale du tube de transfert 22 est suffisamment grande pour fournir une force équivalente à 300 livres agissant directement sur le bloc de cylindres 71. On suppose également que la tension initiale du ressort 60 est de cinq livres et que l'élasticité du ressort 60 est d'environ cinq livres par pouce.
Dans l'exemple supposé, lorsque ces deux forces agissant dans la même direction sont combinées, nous obtenons une force équiva- lente à 305 livres d'extension dans la position comprimée avec environ une course du bloc de cylindres de un pouce. En consé- quence, on comprendra que la combinaison des forces du fluide et des tensions initiales des ressorts provoque une souplesse de commande qui serait difficile ou même impossible seulement avec les ressorts.
Les ressorts à eux seuls ne constitueraient pas un dispositif de commande stable.
A noter également que le dispositif de commande réalisé ici provoque non seulement une réaction rapide aux changements de pression à l'échappement, mais aussi fonctionne avec des différentiels à faible pression.
Une forme modifiée de la pompe est illustrée dans les figures 4, 5 et 6. Dans cette forme de mon invention,. l'enveloppe 100 de la pompe est munie d'un bloc de cylindres 101 monté de manière à se déplacer axialement à l'intérieur de l'enveloppe 100 pour changer le débit volume. Comme dans le mode de réalisation décrit auparavant, l'extrémité de l'enveloppe est muaie d'un couvercle terminal 102 ayant un montage de soupapes de retenue 10 aligné avec chacun des pistons 104, disposé à l'intérieur
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du cylindre de pompage 105. Le montage des soupapes de retenue 105 est construit et disposé de manière à fonctionner comme le montage des soupapes de retenue 25 du premier mode de réalisa- tion.
Comme dans le mode de réalisation précédent, le bloc de cylindre 101 est muni d'une rainure annulaire intérieure 106 pour constituer un orifice de cylindre intérieur 107 et une rainure annulaire extérieure 108 pour constituer un orifice de cylindre extérieur 109. Dans le bloc de cylindres de cette forme de pompe, cette partie du bloc de cylindres située loin du montage de soupapes de retenue 103 est munie d'une surface cylindrique 110 d'adaptant d'une manière coulissante à une surface complémentaire 111 sur l'enveloppe. L'extrémité du bloc de cylindres 101 adjacente à la soupape de retenue est munie d'une surface cylindrique 112 s'adaptant de manière coulissante sur une surface cylindrique complémentaire 113 à l'intérieur de l'enveloppe.
La périphérie extérieure du bloc de cylindres 101 est munie d'une rainure axiale 115 adaptée pour recevoir un pointeau
116 porté par l'enveloppe 100.
L'extrémité du pointeau 116 accessible 4 l'extérieur de l'enveloppe est munie d'une t8te de douille 117 et le pointeau 116 est muni d'un joint,en forme de bague 118. La rainure 115 fournit un passage pour l'écoulement du fluide à partit de l'espace 120 entrée bloc de cylindres 101 et le couvercle terminal 102 lorsque le bloc de cylindres est déplacé axialement pour changer le débit volume. La surface transversale efficace du passage pour le fluide peut être changée en tournant le
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pointeau 116 sur sa connexion filetée dans l'enveloppe pour modifier la profondeur de l'engagement du pointeau dans la rainure 115, et par conséquent l'effet amortissait ou effet dash-pot sur les mouvements du bloc de cylindres peut être réglé suivant l'opération particulière de la pompe.
Cette forme de pompe est munie de préférence d'un appareil de commande 65 disposé pour changer'le débit volume en fonction des changements prédéterminés dans la pression de débit.
Cette forme de pompe est munie d'un organe de support 125 dont la fonction et la disposition correspondent à l'organe 51 du premier mode de réalisation. L'organe 125 est ouvert en 126 pour conduire le fluide de la pompe dans la rainure 106 à 1 ' intérieur du bloc de cylindres. Dans cette forme de pompe, un cylindre 127 entoure la partie tubulaire 69 du dispositif de commande 65.
Le cylindre 127 est monté dans une ouverture centrale dans l'or- gane de support 125, et est muni d'un épaulement 128 disposé pour appuyer contre l'organe 125 autour de son ouverture centrale, Le cylindre 127 renferme la chambre 76 et autrement fonctionne comme dans le premier mode de réalisation.
Une pompe conforme aux figures 1 et 5 peut être munie d'un dispositif de refoulement tel qu'il est illustré dans les figures 7 et 8. Lorsque la pompe ne fonctionne pas, les tensions de piston tendent à presser les surfaces lubrifiées pour en faire sortir la couche d'huile, spécialement les surfanes de commandé;- ' à came de le. pompe. Il est particulièrement souhaitable d'avoir des moyens de décharger la pompe, c'est-à-dire de la soulager de toute tension au début de son fonctionnement. La figure 1 montre l'arbre de transmission 14 comme étant monté dans des supports
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anti-friction 2 et 3 Un support anti-friction ou coussinet à rouleaux 4 est interposé entre la surface inclinée de la came 15 et la plaque oscillante 16.
On comprendra que de simples supports de bronze peuvent être employés à la place des supports 2, 3 et 4 et que là où de si simples supports sont utilisés, il est Souhaitable de dégager les surfaces de haute tension de départ, particulièrement là où la pompe n'a pas fonctionné depuis quelques temps et où la tension de ressorts a fait sortir la couche d'huile servant généralement à lubrifier de telles surfaces.
Dans la forme du dispositif de refoulement de la pompe indiquée dans les figures 7 et 8, le bloc de cylindres 150 est muni d'un dispositif de commande du débit volume figuré dans son ensemble en 151. On comprendra que le dispositif 151 comporte ' un plongeur 4 valve pilote mobile axialement, construit et disposé comme le plongeur 70 du mode de réalisation précédent.
Le couvercle d'extrémité 152 de l'enveloppe de la pompe est muni d'une chambre d'échappement 153 et un tube de transfert 154 place la chambre d'échappement en communication avec le dispositif de commande 151. Le ressort 60 est disposé comme dans le mode de réalisation précédent et dévie généralement le bloc de cylindre 150 et le dispositif de commande 151 porté par lui vers la ororite Observons que le mouvement du bloc de cylindres de la position de volume maximum à celle de volume minimum est facilité par le mouvement du tube de transfert 154 entrant dans la chambre d'échappement 153 et en sortant.
Durant le fonctionnement normal de la pompe, l'extrémité intérieure 155 du tube de transfert 154 appuie contre un organe !
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d'admission 156 Le fluide à la pression d'admission' entoure le tube de transfert dans l'espace 157 et la pression existant dans la chambre d'échappement 153 sert à déplacer le tube de transfert 154 vers la droite, comprimant une paire de rondelles à ressort annulaires 158 qui sont séparées axialement par une rondelle simple 165.
Un ressort à boudin 159 entoure le tube de transfert 154 et complète l'action de la pression d'échappé- ment en pressant le tube de transfert 154 contre l'organe d'admission 156 et complète ainsi la pression d'échappement.en comprimant les rondelles à ressort 158. Généralement, les rondelles à ressort 158 exercent une force plus expansive que le ressort à boudin 159 et, en absence de pression dans la chambre, d'échappement, le tube de transfert 154 est mis dans la position indiquée dans la figure 8.
Ce mouvement du tube de transfert 154 effectué par les rondelles à ressort annulaires 158 constitue une ouverture'160 pour permettre au fluide d'échappement de s'échapper vers l'extérieur par les rondelles à ressort 158 et de là par les ouvertures 161 formées dans l'organe de retenue 162 entourant le ressort du type ondule.
On observera que l'extrémité 163 dirigée vers le bas sur l'organe 162 engage le dispositif de retenue 164 du ressort sur le tube de transfert.154 et limite ainsi le mouvement du tube de transfert en fonction des ressorts du; type ondulé 158,
Après la description de la structure des figures 7 et 8, on comprendra que lorsque la pompe ne fonctionne pas, les rondel- les à ressort 158 pourront constituer l'ouverture 160 et le fluide à l'échappement pourra s'échapper dans l'espace 157 et. les pistons de pompage seront soulagés de toute tension de
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pompage au départ du fonctionnement de la pompe.
Après quelques révolutions de l'arbre de transmission 14 et de la came 15 , - portée par lui, le volume étant pompé par les pistons excédera le volume qui peut s'échapper par l'ouverture 160 et ainsi la pression du fluide dans la chambre d'échappement 153 sera accrue jusqu'à ce qu'elle agisse sur la surface du tube de transfert pour mettre les pièces dans la position indiquée dans la figure 7. Dans cette position, une liaison étroite et étanche est réalisée entre le tube de transfert et l'organe d'admission 156 qui conduit le fluide d'échappement dans le dispositif de commande 151.
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Hydraulic pump,
The present invention relates to a pump of the type provided with a casing, and to a cylinder block guided for its axial repositioning within the casing. The cylinder block
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comprises a plurality of cylinders and the axial displacement of the cylinder block 4 inside the casing has the effect of changing the volumetric flow rate of the pump.
The pump of the invention is characterized by means for controlling said axial displacement which are in fluid connection with the exhaust port of the pump, so that the flow rate is reduced according to a predetermined increase in the pressure at the outlet.
According to one embodiment, the cylinder block is provided with a pair of inner and outer concentric grooves dividing the cylinder walls into several parts to form inner and outer fluid intake ports, in order to facilitate and accelerate filling the cylinders and increasing the efficiency of the pump.
The pump of the invention has the advantage of a large volumetric flow rate. Its constituent parts are manufactured and assembled in order to make it easier to use and adjust and in order to obtain a robust construction for long-term use.
The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the accompanying drawings, as well as to their possible combinations.
The description relates to exemplary embodiments represented in the accompanying drawings which show: FIG. 1, a vertical section of a pump according to the invention; - Figure 2, a longitudinal elevation of the cylinder block used in the pump of Figure 1;
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- Figure 3, a plan view of the cylinder block shown in Figure 2; FIG. 4, a vertical view in partial section of a modified form of the pump showing a device with variable reduction of the damping of the cylinder block; - Figure 5, a sectional view taken as indicated, along line 5-5 of Figure 4 - Figure 6, a sectional view of the cylinder block of Figures 4 and 5;
FIG. 7, a sectional view of part of the pump of FIG. 1, modified with the aim of providing a means which enables the pump to be unloaded for its starting; - Figure 7a shows the spring washers used in the delivery of the pump; - Figure 8 ,, a sectional view identical to Figure 7, showing the pump unloaded for starting; FIG. 9, a sectional view of the volume flow control device with a pilot valve moved so as to increase the volume flow rate of the pump; - Figure 10, a view identical to Figure 9, the pilot valve having been placed 'so as to reduce the volume flow rate of the pump.
With reference to the drawings, the pump of FIG. 1 comprises a casing 6 comprising a cylindrical part 7 of reduced diameter and adjacent to the exhaust port 8 of the pump. The cover 9 covering the end of the envelope is provided with an exhaust port 8 and forms an annular shoulder 10 arranged so as to abut a part with folded edges on the envelope 6
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The end cover is sealed at 10b and held in place by screws 10c The other end of the casing has a cover plate 11 attached to the casing by screws 12 and opened at 13 for receive the transmission shaft 14 of the pump.
An eccentric or a cam is integral with the transmission shaft 14, with an inclined face for controlling an oscillating plate 16, the rotation of which is prevented inside the casing by a guide 17 carried by the oscillating plate and connecting a pair of parallel walls 18 and 19, only one of which is in section in FIG. 1.
The cylinder block shown as a whole at 20 is mounted to receive axial movement in the direction of the exhaust port 8 and in the opposite direction. The end of the cylinder block 20 adjacent to the exhaust port 8 has a cylindrical cross section shown at 21 and is disposed so as to slide easily inside the cylindrical portion 7 of the casing 6. The cylinder block comprises a plurality of cylinders 22. The same quantity of pistons are arranged so as to have a reciprocating movement inside. cylinders 22 to deliver the fluid through pistons 24, through all check valves 25 and bore 26 to the exhaust port 8.
The check valve assembly 25 includes an open box 25a enclosing a spring and a check valve plate 25b normally closed by the spring as shown.
The valve plate 25b is moved by a stroke of
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pumping and the pumped fluid escapes through the openings in the back side walls of the cage 25a. A passage 26 leads the discharge fluid from each of the valves / retaining to the exhaust chamber 63. The mounting of the retaining valves may be repaired or replaced by removing; the threaded needle 25a
The cylinder inlet ports are formed by an inner annular groove 28 mounted inside the cylinder block.
The grooves 27 and 28 thus form orifices
29 and 30 opening into the cylinders 22. As will be understood by technicians .., when the cylinder block 20 is in the position shown in FIG. 1 and the piston is reciprocated, the stroke of pumping is characterized by maximum volume flow probe. It will also be understood from cylinders that, when this block / is moved to the left, as in FIG. 1, next to the end cover 9, the piston 23 will not be able to form the intake ports 29 and, 20 in the cylinder 22 and the pump will thus have a volumetric flow rate equal to zero.
Each piston 23 is pushed to the right by the spring 23a A piston rod 23b is interposed between the head of the piston 23 and the oscillating plate 16 mounted on the cam 15. The rotation of the cam 15 causes an oscillating movement in the oscillating plate. 16 which gives each of the pistons a back and forth movement.
The cylinder block 20 is provided at its end with spaced cylindrical surfaces 3! away from the pump exhaust port and said cylindrical surfaces can slide along a complementary cylindrical surface
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32 to the interior of the casing 6. The cylindrical outer surface of the cylinder block 20 is preferably provided with axially grooved surfaces indicated at 33 and 34 in Figure 3. The surfaces 33 and 34 in combination with a. adjacent reinforcement 35 of the casing constitute a space intended to contain a quantity of oil immediately adjacent to the outer groove 27 forming the orifices 29.
This arrangement allows rapid filling of the cylinders 22 when the pistons 23 are behind.
A cylindrical opening 36 is pra lqué in the center of the block of cylinders, so as to constitute a space for storing a quantity of oil next to the internal groove 28 forming the orifices 30 in the cylinders 22.
It will be understood that the pump casing is provided with an inlet port 38 and that the interior of the casing is filled with oil at low pressure or inlet pressure.
The cylinder block 20, when it is moved to the left as in Figure 1, circulates the fluid between the cylinder block and the end of the casing ...;
Fluid flow starts from this space to pass through passage 20a When the cylinder block is brought to the position shown in Figure 1, the space is filled by counter flow through passage 20a The cylinder block and the casing thus serve as a dash-pot to dampen the movements of the cylinder block.
A plate 40 is disposed adjacent to the end cover 9 and is open to receive the pistons. Each of these pistons 24, located next to the mounting of the control valves
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retainer 25, is provided with a coil spring 41 retained on the piston by an elastic ring 42.
The plate 40 is fixed to the cover 9 by means of screws or the like 43 and the spring
41 is thus tightened and ready to push the piston to engage it in a sealed manner with the. The reduced end face 44 of the check valve 45. The pistons 24 are held in sealed connection with the inlet fitting of the check valves 45 and yet are mounted for radical movement.
limited so as to reconcile the different modes of manufacture and to allow each piston to be placed individually with respect to its check valve, as indicated in the said corresponding application., this mode of construction allows free alignment and relieves the pressure on the block of cylinders of any tension which might otherwise be imposed on it by the control pistons 23 ..''-.'-
The axial stroke of the cylinder block 20 at its maximum volume flow position is limited by the stop 50 with a support member 51. The member 51 is provided with a cylindrical boss 52 leading to a casing 53 for the support of the section. 55 of the camshaft or eccentric 15.
The bump 52 is open at its center 52a and there supports the constriction 56 of a cylinder 57 held in place by an elastic ring 56a and forming part of the control means of the pump. the support 51 has an opening. aligned with each of the cylinders 22 so as to match the pistohs 23.
Cylinder block 20 is generally disposed towards a maximum flow position by a coil spring 60 mounted on a boss 61 on end cover 9 and interposed between end cover 9 and the bottom of cylinder 62.
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formed in the cylinder block. Generally speaking, the control mechanism is made to control the tendency of the spring 60 as a function of a predetermined high pressure of the fluid in the exhaust chamber 63. the control assembly, shown as a whole at 65 comprises a body; 65 cylindrical in its middle and provided with rods 67 in the form of 0 and an elastic ring 68 to maintain the assembly, control in an opening c'en traie 65a of the cylinder block 20.
The control device 65 comprises a tubular part 69 extending along the axis of the pump to the right as indicated in FIG. 1 and the tubular part 69 is disposed telescopically 'inside the cylinder 57 carried. by the support member 51.
The control device 65 for adjusting the pump comprises a pilot valve plunger 70 illustrated in a neutral position in FIG. 1 as well as the pilot valve 70 the fluid is kept in the annular chamber
71 the passage 72 and the control chamber 73. The control chamber 73 is provided with an open needle 74 opening through which the fluid is led into the chamber 76. a spring
78 located inside the control chamber 73 generally tends to move the end of the pilot valves to the left as shown in Figures 1, 9 and 10.
The right end of the plunger 70 is provided with a cover 80 and the spring 78, by the action of the thrust washer 79, the ball 81, and the cover 80; generally tends to move the plunger to the position shown in Figure 9.
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In order for the plunger 70 to be able to perform its course on the left side, it must be realized that the spring 78, to which is added the pressure of the fluid in the chamber 73, must overcome this pressure in the exhaust chamber 6j, pressure acting on the surface of the plunger 70: the control device 65 receives the pressure of the fluid from the exhaust chamber 63 via a transfer tube 62 slidably mounted in an axial bore 83 of the end cover 9. The transfer tube 82 is provided with an axial bore 83 aligns with an axial bore 84 in an assembly 85 carried by the body 66 and thus the fluid pressure in the exhaust chamber acts on the cross-sectional area of the pilot valve plunger 70.
A spring 86 is arranged so as to surround the transfer tube 82 and push it against the end face of the assembly 85. The pressure of the spring to which is added the wall of the transfer tube subjected to the pressure. exhaust constitutes a sealing device supplemented by the pressure between the reduced end 87 of the transfer tube 82 and the assembly 85.
Referring to Figure 9, it can be seen that, with the pilot valve plunger 70 placed in the position shown, the fluid in the control chamber 75 and in the chamber 76 can be discharged through the passage 72, the fluid being in the control chamber 75 and in the chamber 76. chamber 71, thence through passage 88 into the low pressure side of casing 6, it can also be seen that the spring 60 continually tends to move the cylinder block 20 and the controller 65 placed on it. to the right, as illustrated in FIG. 1 and the spring 60 thus decreases the volume of the chamber 76 and makes the pump take its maximum volume position, -
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Referring to Figure 10 of the drawings,
it will be observed that the pilot valve plunger 7 has been moved to the right of my
Mother to overcome the thrust of the spring 78 to which is added the pressure of the fluid in the control chamber 73 This is a condition which must be fulfilled according to a predetermined high pressure, such as, for example, 2,000 pounds per square inch in the exhaust chamber 63.
Let us also observe that with the plunger 70 in the position indicated in the figure
10, fluid at such a high pressure flows from the exhaust chamber through transfer tube 82, thence along the space around a left end of plunger 70, then into annular chamber 71, passage 72 and control chamber 73. This flow of high pressure fluid serves to increase the volume of chamber 76 and to move the cylinder block to the left, thereby decreasing the volume flow.
The control apparatus represented by the pump of the present application has many advantages as regards the precision of its reaction and its efficiency. The transfer tube 62 subjected to the pressures of the exhaust fluid in the delivery orifice 63, is arranged so as to follow the mounting of the end piece 85 carried by the control device 65. Note that the control device 65 is permanently attached to cylinder block 20 and moves with it.
A reduced area, as at 37, on the end of the transfer tube 82 supports in sealing contact the end of the face of the mount 85, and thus there is a positive force during operation of the pump, which holds the tube. transfer 82 against the end piece 85, thus providing a tight seal for high pressure oil.
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The spring 66 maintains the transfer tube in contact with the end piece 85 when the pressure in the discharge port 63 is low. To zero. Fluid pressure from the discharge port 63 is continuously supplied through the passage 83 of the transfer tube at the end of the pilot valve plunger 70 operating in an axial direction inside the tube. controller 65..At the same time, the pressure of the fluid in the exhaust chamber 63 acts at the end of the tube 82 to produce a positive force generally deflecting the cylinder block from left to right as shown in figure 1 .
This deflection force to the right is increased by the Initial tension of the spring 60. With the pressure available in the exhaust chamber 63 the spring 60 will maintain the cylinder block in its maximum flow position indicated in figure 1 position in which its movement is limited by its connection with the support plate 51.
The combined force of the hydraulic force on the transfer tube and the spring 60 is then thwarted by the force resulting from the transverse area of the piston 63 multiplied by the control pressure in the chamber 76. Note that the control cylinder 57 is anchored. to the support member 51 thus providing a base or fulcrum for the operations of. ordered.
As a result, a production of pressure in chamber 76 with the corresponding increase in force acting through it. surface of the tubular portion 68 of the controller 65 will oppose the forces coming from the opposite direction, i.e. the forces developed by the pressures of the fluid in the exhaust chamber and by the initial tension of the spring 60,
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The spring 86 surrounding the transfer tube 82 provides little force and can be largely neglected as balancing the faces which act on the controller.
The initial tension of the spring 78 must be overcome by the pressure acting on the end of the pilot valve plunger 70 in order to allow the central part of the plunger 70 to pass high pressure oil to penetrate it into the valve. 'space 73 and thence through passage 75 into space 76.
In order to obtain the desired rapidity of response in the control of the pump, the mass of the cylinder block 20 must be moved for the entire length of its stroke in as short a time as possible. As a result, although the force available from the controller when considering the. surface of the piston 69 and the value of the pressure in the space 76 'is very high, the reaction of the pump when it goes from zero flow to maximum flow, depends on the initial tension of the springs and the elasticity of the springs. In the present arrangement, the force available to accelerate movement of the cylinder block from left to right depends on the cross sectional area of the transfer tube 82.
The larger the transverse area of the transfer tube 82, the greater the force transmitted to the cylinder block tending to move it from left to right. Under such conditions, it is not necessary to provide a high initial tension to the spring 60.
The force required to move the cylinder block 20 from left to right is a force composed of the hydraulic force, which is constant at the exhaust, and a spring force,
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this combination constitutes a characteristic of very low combined elasticity. For example, we can assume that the cross-sectional area of transfer tube 22 is large enough to provide a force equivalent to 300 pounds acting directly on cylinder block 71. Assume also that the initial tension of spring 60 is five pounds and that the elasticity of spring 60 is about five pounds per inch.
In the assumed example, when these two forces acting in the same direction are combined, we obtain a force equivalent to 305 pounds of extension in the compressed position with about a one inch cylinder block stroke. Accordingly, it will be understood that the combination of the forces of the fluid and the initial tensions of the springs causes a flexibility of control which would be difficult or even impossible with only the springs.
The springs alone would not be a stable control device.
Also note that the control device made here not only causes a rapid reaction to changes in exhaust pressure, but also works with low pressure differentials.
A modified form of the pump is shown in Figures 4, 5 and 6. In this form of my invention ,. the casing 100 of the pump is provided with a block of cylinders 101 mounted so as to move axially inside the casing 100 to change the volume flow rate. As in the previously described embodiment, the end of the casing is formed by an end cover 102 having a check valve assembly 10 aligned with each of the pistons 104, disposed therein.
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of the pumping cylinder 105. The check valve assembly 105 is constructed and arranged to function like the check valve assembly 25 of the first embodiment.
As in the previous embodiment, the cylinder block 101 is provided with an inner annular groove 106 to constitute an inner cylinder port 107 and an outer annular groove 108 to constitute an outer cylinder port 109. In the cylinder block Of this form of pump, that part of the cylinder block located away from the check valve assembly 103 is provided with a cylindrical surface 110 of slidingly mating with a complementary surface 111 on the casing. The end of cylinder block 101 adjacent to the check valve is provided with a cylindrical surface 112 slidably fitting a complementary cylindrical surface 113 within the casing.
The outer periphery of the cylinder block 101 is provided with an axial groove 115 adapted to receive a needle
116 carried by the envelope 100.
The end of the needle 116 accessible to the outside of the casing is provided with a socket head 117 and the needle 116 is provided with a seal, in the form of a ring 118. The groove 115 provides a passage for the sleeve. Fluid flow from the cylinder block 101 inlet space 120 and the end cover 102 when the cylinder block is moved axially to change the volume flow rate. The effective cross-sectional area of the fluid passage can be changed by turning the
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needle 116 on its threaded connection in the casing to change the depth of needle engagement in groove 115, and therefore the damping or dash-pot effect on cylinder block movements can be adjusted depending on the particular operation of the pump.
This form of pump is preferably provided with a controller 65 arranged to change the volume flow rate according to predetermined changes in flow pressure.
This form of pump is provided with a support member 125 whose function and arrangement correspond to the member 51 of the first embodiment. The member 125 is open at 126 to conduct the pump fluid into the groove 106 within the cylinder block. In this form of pump, a cylinder 127 surrounds the tubular part 69 of the control device 65.
Cylinder 127 is mounted in a central opening in support member 125, and is provided with a shoulder 128 disposed to press against member 125 around its central opening. Cylinder 127 encloses chamber 76 and otherwise operates as in the first embodiment.
A pump according to Figures 1 and 5 may be provided with a discharge device as shown in Figures 7 and 8. When the pump is not running, piston stresses tend to squeeze the lubricated surfaces to make it. take out the oil layer, especially the control surfaces; - 'with cam of the. pump. It is particularly desirable to have means to unload the pump, that is to say to relieve it of any strain at the start of its operation. Figure 1 shows the drive shaft 14 as mounted in brackets
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anti-friction 2 and 3 An anti-friction support or roller bearing 4 is interposed between the inclined surface of the cam 15 and the oscillating plate 16.
It will be understood that simple bronze supports can be used in place of supports 2, 3 and 4 and that where such simple supports are used, it is desirable to clear the high starting voltage surfaces, particularly where the pump has not operated for some time and where the spring tension has released the layer of oil usually used to lubricate such surfaces.
In the form of the pump delivery device shown in Figures 7 and 8, the cylinder block 150 is provided with a volume flow control device shown as a whole at 151. It will be understood that the device 151 includes a volume flow control device. axially movable pilot valve plunger 4, constructed and arranged like the plunger 70 of the previous embodiment.
The end cover 152 of the pump casing is provided with an exhaust chamber 153 and a transfer tube 154 places the exhaust chamber in communication with the control device 151. The spring 60 is arranged as in the previous embodiment and generally deflects the cylinder block 150 and the control device 151 carried by it towards the ororite. Observe that the movement of the cylinder block from the position of maximum volume to that of minimum volume is facilitated by the movement transfer tube 154 entering and exiting exhaust chamber 153.
During normal pump operation, the inner end 155 of the transfer tube 154 presses against a component!
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Inlet pressure 156 Fluid at the inlet pressure surrounds the transfer tube in space 157 and the pressure existing in the exhaust chamber 153 serves to move the transfer tube 154 to the right, compressing a pair of annular spring washers 158 which are axially separated by a single washer 165.
A coil spring 159 surrounds the transfer tube 154 and supplements the action of the exhaust pressure by pressing the transfer tube 154 against the intake member 156 and thus supplements the exhaust pressure by compressing. spring washers 158. Typically, spring washers 158 exert a more expansive force than coil spring 159, and in the absence of pressure in the exhaust chamber, transfer tube 154 is placed in the position shown in figure 8.
This movement of the transfer tube 154 effected by the annular spring washers 158 forms an opening 160 to allow the exhaust fluid to escape outward through the spring washers 158 and thence through the openings 161 formed in it. the retainer 162 surrounding the wave-type spring.
It will be observed that the end 163 directed downwards on the member 162 engages the retaining device 164 of the spring on the transfer tube 154 and thus limits the movement of the transfer tube as a function of the springs of; corrugated type 158,
After the description of the structure of Figures 7 and 8, it will be understood that when the pump is not operating, the spring washers 158 may constitute the opening 160 and the fluid to the exhaust may escape into the space. 157 and. the pumping pistons will be relieved of any tension from
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pumping at the start of pump operation.
After a few revolutions of the transmission shaft 14 and of the cam 15, - carried by it, the volume being pumped by the pistons will exceed the volume which can escape through the opening 160 and thus the pressure of the fluid in the chamber exhaust 153 will be increased until it acts on the surface of the transfer tube to put the parts in the position shown in figure 7. In this position, a tight and tight connection is made between the transfer tube. and the intake member 156 which conducts the exhaust fluid into the control device 151.