Pompe hydraulique a pistons axiaux pouvant fonctionner dans les deux sens de rotation

Description

[0001] La présente invention est relative à une pompe hydraulique à pistons axiaux, notamment de faible ou très faible cylindrée, pouvant fonctionner dans les deux sens de rotation de façon à pouvoir actionner un récepteur hydraulique dans un sens ou dans l'autre.

[0002] Il s'avère nécessaire de pouvoir actionner, par exemple dans un tube de forage pétrolier, un vérin hydraulique à double effet et cela sans avoir à disposer un distributeur dans le circuit hydraulique et/ou tout en logeant la pompe dans un volume très faible.

[0003] Pour cela, il est avantageux d'employer la technologie des pompes à plateau biais et pistons axiaux.

[0004] Les pompes hydrauliques à plateau incliné, ou plateau biais, actionnant des pistons axiaux sont connues depuis fort longtemps.

[0005] En particulier il est connu d'employer des pistons creux, qui prennent appui sur un plateau biais par l'intermédiaire de patins de glissement au travers desquels chaque piston est alimenté en liquide , lorsque son patin de glissement passe sur un sillon arqué, appelé lunule, gravé sur la face du plateau biais ; le refoulement du liquide ainsi aspiré à l'intérieur du piston creux se faisant par un clapet anti-retour disposé à l'extrémité du cylindre dans lequel coulisse le piston.

[0006] Il est connu d'employer pour ce genre de pompe ce que l'on appelle une distribution par glace, les pistons étant portés par un barillet entrainé en rotation, la face arrière dudit barillet étant appliquée par un ressort contre une glace, constituée par un disque muni de perçages arqués.

[0007] EP 2177759 A1 est considéré comme le document décrivant l'état de la technique antérieure le plus proche.

[0008] Il s'avère cependant que cette technique, largement utilisée par le demandeur n'est pas utilisable pour des pompes de cylindrée inférieure à 4 à 5 cm³, parce que, dans ce cas, pour éviter que la pression de refoulement ne sépare la face arrière du barillet de la glace de distribution, il faut donner auxdites lunules une section tellement faible qu'il est, dans la pratique, impossible de les usiner. De plus, la très petite taille des lunules condamne la pompe à avoir une aspiration très réduite, ce qui n'est pas forcément compatible avec l'application souhaitée de la pompe.

[0009] La présente invention a pour objet d'apporter une solution à ce problème.

[0010] Cette solution consiste en une pompe hydraulique à plateau biais pouvant tourner dans les deux sens, du type comportant un barillet tournant portant des pistons, ledit barillet étant appliqué par un ressort contre une glace de distribution munie de deux perçages symétriques et opposés, caractérisée par le fait que la glace de distribution, munie de deux perçages symétriques et opposés, l'un relié à l'un des deux orifices de sortie de la pompe, l'autre relié à l'autre orifice de sortie, est solidaire d'un piston double à deux sections de surfaces égales, l'une de ces surfaces étant en communication avec un des orifices de sortie de la pompe, l'autre surface étant en communication avec l'autre orifice de sortie ; de telle sorte que ladite glace soit toujours appliquée contre le barillet portant les pistons par la pression de refoulement quel que soit le sens de rotation de la pompe, ce qui permet de réaliser une pompe de faible cylindrée (notamment inférieure à 4 à 5 cm³), dans laquelle lesdits perçages symétriques de la glace sont de faibles dimensions, sans que la pression de refoulement ne puisse séparer le barillet de la glace.

[0011] De préférence les têtes sphériques des pistons sont maintenues en appui contre la face inclinée du plateau biais de la pompe par un disque soumis à l'action du ressort, qui applique le barillet contre la glace de distribution.

[0012] Afin de faciliter la compréhension de la présente invention on a représenté aux dessins annexés :

Figure 1 une vue en coupe longitudinale d'une pompe connue à plateau biais et à glace de distribution.

Figure 2 une vue en plan de la glace de distribution de la figure 1 avec ses deux lunules symétriques à une échelle légèrement plus grande.

Figure 3 une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'une pompe d'une cylindrée par exemple inférieure à 4 à 5 cm³ pouvant débiter dans les deux sens.

Figure 4 une vue en plan de la glace de distribution avec ses deux lunules dimensionnées dans le cas où la cylindrée d'une pompe du type connu devrait être inférieure à 4 à 5 cm³.

[0013] La figure 1 représente une pompe connue comportant un arbre 1, qui entraîne un barillet 2, à l'intérieur duquel coulissent des pistons creux 3, prenant appui contre un plateau incliné, ou plateau biais 4, par l'intermédiaire de patins de glissement 5.

[0014] La face arrière du barillet 2 est maintenue en appui par un ressort 9 contre un disque 8 qui comporte deux perçages arqués 7/7' de formes symétriques, appelés ci-après lunules.

[0015] Le liquide est aspiré par l'un des deux perçages et refoulé par l'autre.

[0016] Une rainure 17 gravée dans la surface du disque 8 permet de faire communiquer chaque lunule 7, 7' avec l'espace intérieur 18 du carter de pompe.

[0017] L'orifice 10 de la pompe est l'orifice d'admission lorsque la pompe tourne dans le sens horaire, l'orifice 11 étant l'orifice de refoulement et inversement lorsque que la pompe tourne dans le sens inverse horaire.

[0018] Cette disposition est connue.

[0019] Il est connu qu'il faut équilibrer hydrostatiquement la pompe afin d'éviter que la pression de refoulement, qui s'insinue entre la face arrière du barillet 2 et le disque 8 ne les sépare.

[0020] En se reportant à la figure 2 on voit que l'espace intérieur de chaque lunule 7/7' peut être schématiquement divisé en trois zones : une zone centrale 7a, une zone extérieure 7c et une zone intermédiaire 7b.

[0021] Dans la zone 7a règne la pression P de refoulement, dans la zone 7c la pression est nulle, ou égale à celle qui règne dans le carter de la pompe. Dans la zone 7b règne une pression variant de la pression P à 0 ou à celle du carter de la pompe.

[0022] Si l'on désigne par S la section de la zone 7a ; dS la section de la zone 7b, appelée section d'appui ; s la section des pistons et n le nombre de pistons en pression, il faut appliquer la formule suivante : P x (S+dS) inférieur à P x s x n.

[0023] Pour les cylindrées inférieures à environ 4 à 5 cm³, le diamètre des pistons est de l'ordre de 6 à 8 mm.

[0024] Si l'on applique la formule ci-dessus pour calculer les sections S et dS on arrive à des sections très faibles. La figure 4 illustre ce qu'il faut obtenir. Pour l'obtenir, l'inventeur a créé deux surfaces artificielles constituées par le piston double 81/82 qui pousse sur la glace de distribution 80. Cette poussée artificielle est équilibrée grâce à une surface augmentée des lunules 70 et 70'.

[0025] La figure 3 illustre un exemple de la pompe selon l'invention. Le barillet 20 portant les pistons 30 est solidaire de l'arbre d'entrainement 10. Les pistons 30 sont en appui sur un plateau biais 40 par l'intermédiaire des patins de glissement 50. Le ressort 90 maintient d'une part les têtes des pistons 30 contre les patins 50 au moyen du disque 91 et d'autre part la face arrière 21 du barillet 20 contre la glace de distribution 80, qui comporte deux usinages circulaires 70/70' symétriques.

[0026] La glace de distribution 80 est portée par un double piston étagé dont les deux sections 81 et 82 ont des surfaces égales du côté opposé aux usinages circulaires 70 et 70', désignées par S1 et S2. Le piston 82 coulisse dans une chambre cylindrique 31 qui est reliée à l'usinage circulaire 70 par la canalisation 84, tandis que le piston 81 coulisse dans une chambre cylindrique 32 qui est reliée à l'usinage circulaire 70' par la canalisation 83. La chambre 31 dans laquelle coulisse le piston 81 est reliée à l'orifice 11 ; tandis que la chambre 32 dans laquelle coulisse le piston 82 est reliée à l'orifice 10.

[0027] Ainsi lorsque la pompe tourne dans un sens pour lequel le liquide sous pression est refoulé par l'usinage circulaire 70 et l'orifice 10, la glace 80 est appliquée contre la face arrière 21 du barillet 20 par le piston 82 actionné par ladite pression de refoulement. Lorsque la pompe tourne dans l'autre sens, le liquide sous pression est refoulé par l'usinage circulaire 70' et l'orifice 11, la glace 80 est alors appliquée contre la face arrière 21 du barillet 20 par le piston 81 actionné par la pression de refoulement.

[0028] Grace à ces dispositions, il est possible d'utiliser des usinages circulaires 70 et 70' de relativement grande section, ce qui évite de devoir usiner une glace de distribution telle que représentée sur la figure 4.

[0029] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

[0030] L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » pour un élément n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments.

[0031] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Revendications

1. Pompe hydraulique pouvant tourner dans les deux sens, du type comportant un barillet tournant portant des pistons appliqué contre une glace de distribution munie de deux perçages symétriques et opposés, caractérisée par le fait que la glace de distribution (80), munie de deux perçages symétriques et opposés (70,70'), l'un relié à l'un des orifices de sortie (10) de la pompe, l'autre relié à l'autre orifice de sortie (11), est solidaire d'un piston double à deux sections (81,82) de surfaces égales, l'une de ces surfaces étant en communication avec un des deux orifices de sortie (10) de la pompe, l'autre surface étant en communication avec l'autre orifice de sortie (11); de telle sorte que la glace de distribution (80) soit toujours appliquée contre le barillet (20) portant les pistons (30) par la pression de refoulement, quel que soit le sens de rotation de la pompe.

2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, dans laquelle les têtes sphériques des pistons (30) sont maintenues en appui contre la face inclinée du plateau biais (40) de la pompe par un disque (91) soumis à l'action du ressort (90), qui applique le barillet (20) contre la glace de distribution (80).

3. La pompe hydraulique selon la revendication 2, dans laquelle le ressort (90) maintient la face arrière du barillet (20) contre la glace de distribution (50).

4. Pompe hydraulique selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la glace de distribution (50) comporte deux perçages symétriques (70/70').

5. Pompe hydraulique selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la cylindrée est inférieure à 5 cm3.

Ansprüche

1. Hydraulische Pumpe, die sich in beide Richtungen drehen kann, von der Art umfassend eine Drehtrommel, welche Kolben trägt und an einer Steuerscheibe mit zwei symmetrischen und gegenüberliegenden Bohrungen anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (80), welche mit zwei symmetrischen und gegenüberliegenden Bohrungen (70, 70'), eine verbunden mit einer der Austrittsöffnungen (10) der Pumpe, die andere verbunden mit der anderen Austrittsöffnung (11), versehen ist, mit einem Doppelkolben fest verbunden ist, welcher zwei Abschnitte (81,82) mit gleich großen Flächen aufweist, wobei eine dieser Flächen in Verbindung mit einer der zwei Austrittsöffnungen (10) der Pumpe steht und wobei die andere Fläche in Verbindung mit der anderen Austrittsöffnung (11) steht, so dass die Steuerscheibe (80) durch den Förderdruck unabhängig von der Drehrichtung der Pumpe immer an der Trommel (20), welche die Kolben (30) trägt, anliegt.

2. Hydraulische Pumpe gemäß Anspruch 1, wobei die Kugelköpfe der Kolben (30) an der geneigten Fläche der Taumelscheibe (40) der Pumpe durch eine Scheibe (91) abgestützt gehalten sind, die der Federkraft (90) ausgesetzt ist, welche die Trommel (20) an die Steuerscheibe (80) anliegen lässt.

3. Hydraulische Pumpe gemäß Anspruch 2, wobei die Feder (90) die Rückseite der Trommel (20) an der Steuerscheibe (50) hält.

4. Hydraulische Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerscheibe (50) zwei symmetrische Bohrungen (70/70') umfasst.

5. Hydraulische Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hubraum kleiner als 5 cm³ ist.

Claims

1. An hydraulic pump able to function in one or the other rotating direction of the type comprising a rotating barrel bearing pistons applied against a valve plate provided with two symmetrical opposed drillings wherein said valve plate (80) provided with two symmetrical and opposed drillings (70,70'), one connected to one of the output openings (10) of the pump, the other one connected to the other output opening (11) is jointly linked to a double piston having two sections (81,82) of equal surfaces, one of these surfaces being connected with one of the two output openings (10), the other one being connected with the other output opening (11) so that the valve plate (80)is always applied against the rotating barrel (20) bearing the pistons (30) by the discharge pressure in any rotating direction of the pump.

2. An hydraulic pump according to claim 1 wherein the spherical heads of the pistons (30) are maintained applied against the inclined plane of the swash plate (40) by means of a disc (91) pressed by a spring (90) which is applying said barrel (20) against said valve plate (80).

3. An hydraulic pump according to claim 2 wherein said spring (90) is maintaining a back side of the barrel (20) against the valve plate (80).

4. An hydraulic pump according to any one of claims 1 to 3 wherein said valve plate (80) is provided with two symmetrical drillings (70,70').

5. An hydraulic pump according to any one of claims 1 to 4 wherein the cubic displacement of the pump is lower than 5 cm3.

Dessins