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FR2825421A1 - Counter pressure suppressor for hydraulic motor return circuit has hydraulic assist pump with auxiliary motor driven by high pressure fluid feeding the main motor - Google Patents

Counter pressure suppressor for hydraulic motor return circuit has hydraulic assist pump with auxiliary motor driven by high pressure fluid feeding the main motor Download PDF

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FR2825421A1
FR2825421A1 FR0107485A FR0107485A FR2825421A1 FR 2825421 A1 FR2825421 A1 FR 2825421A1 FR 0107485 A FR0107485 A FR 0107485A FR 0107485 A FR0107485 A FR 0107485A FR 2825421 A1 FR2825421 A1 FR 2825421A1
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FR
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hydraulic
pressure
main
pump
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Christian Houze
Jean Louis Langlois
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PTC SA
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Abstract

The counter pressure suppressor for the return circuit of a hydraulic gear motor (M1) has a hydraulic pump (P2) for fluid return assistance from fluid exiting the motor. The hydraulic assist pump has an auxiliary motor (M2) driven of the main motor high pressure fluid feed. The swept volume of the auxiliary motor is less than that of the main motor to create a suction in the main motor exit.

Description

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La présente invention concerne un dispositif pour la suppression des contrepressions dans le circuit de retour de tout système hydraulique sensible à la pression de ce circuit. Elle s'applique en particulier, mais non exclusivement, à un moteur hydraulique y compris à un moteur hydraulique à engrenages rapides. The present invention relates to a device for suppressing counterpressures in the return circuit of any hydraulic system sensitive to the pressure of this circuit. It applies in particular, but not exclusively, to a hydraulic motor including a hydraulic geared motor.

D'une manière générale, on sait qu'il existe deux types de moteurs hydrauliques rapides (plus de 1 000 tours/mn), à savoir : - le moteur à pistons axiaux, - le moteur à engrenages. In general, we know that there are two types of fast hydraulic motors (more than 1000 rpm), namely: - the axial piston motor, - the gear motor.

A fonctionnement similaire, le premier est deux à trois fois plus cher que le second mais présente des avantages considérables, ainsi : - il est souvent capable de supporter des pressions très supérieures, parfois jusqu'à 400 bars, - mais surtout, il supporte des contre-pressions sur la ligne de retour pouvant aller jusqu'à 8 bars naturellement et voire jusqu'à 15 bars avec un joint facial renforcé. With a similar operation, the first is two to three times more expensive than the second but has considerable advantages, thus: - it is often able to withstand very higher pressures, sometimes up to 400 bar, - but above all, it supports back pressures on the return line which can go up to 8 bars naturally and even up to 15 bars with a reinforced face seal.

A contrario, le moteur à engrenages présente les inconvénients suivants : Conversely, the gear motor has the following drawbacks:

<Desc/Clms Page number 2><Desc / Clms Page number 2>

- il ne peut guère dépasser les 250 bars de haute pression, - il est surtout d'une grande fragilité car la défaillance de son joint facial intervient dès quelques bars de contre-pression.  - it can hardly exceed 250 bars of high pressure, - it is especially very fragile because the failure of its face seal occurs after a few bars of back pressure.

Or, on sait que la pression dans la ligne de retour et au droit d'un moteur hydraulique dépend du débit et de la perte de charge jusqu'à l'arrivée au réservoir. De plus en plus souvent, dans les dispositifs actionnés, les moteurs hydrauliques sont très éloignés de la pompe principale et surtout du réservoir avec ou sans pressurisation, ce qui accroît d'autant la perte de charge et donc la contre-pression imposée au moteur. However, it is known that the pressure in the return line and in line with a hydraulic motor depends on the flow rate and the pressure drop until arriving at the tank. More and more often, in actuated devices, the hydraulic motors are very far from the main pump and especially from the tank with or without pressurization, which increases all the more the pressure drop and therefore the back pressure imposed on the motor.

En outre, ces circuits de retour peuvent être également plus ou moins compliqués. Ils peuvent transiter parfois dans des distributeurs et, de ce fait, il en résulte des contre-pressions permanentes ou transitoires, souvent supérieures à celles que peuvent supporter les moteurs à engrenages. In addition, these return circuits can also be more or less complicated. They can sometimes pass through distributors and, as a result, this results in permanent or transient back pressures, often greater than those that can be supported by geared motors.

La simplicité du moteur à engrenages permet de descendre assez bas en cylindrée, en encombrement et en prise, ce qui peut être critique pour l'incorporation d'un moteur hydraulique à un coût raisonnable dans les équipements à actionner : aiguille vibrante pour la compaction du béton, par exemple. The simplicity of the gear motor makes it possible to descend fairly low in cubic capacity, in size and in engagement, which can be critical for the incorporation of a hydraulic motor at a reasonable cost in the equipment to be actuated: vibrating needle for the compaction of the concrete, for example.

L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients en supprimant la contre-pression qui s'établit éventuellement à la sortie d'un moteur hydraulique de préférence de type à engrenages ou à la sortie de tout système de type hydraulique. The invention therefore more particularly aims to eliminate these drawbacks by eliminating the back pressure which may be established at the outlet of a hydraulic motor, preferably of the gear type or at the outlet of any hydraulic type system.

A cet effet, elle propose d'utiliser une pompe hydraulique d'assistance au retour d'huile, mue par un moteur auxiliaire lui-même entraîné par le débit d'alimentation du moteur principal en fluide hydraulique. To this end, it proposes using a hydraulic pump for assisting the return of oil, driven by an auxiliary motor itself driven by the flow rate of supply of the main motor with hydraulic fluid.

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Avantageusement, dans le cas d'un entraînement direct de la pompe d'aspiration par le moteur auxiliaire, la cylindrée pratique de cette pompe sera supérieure à celle du moteur principal de manière à créer un phénomène d'aspiration de la sortie d'huile, annulant toute surpression éventuelle au niveau de la sortie du moteur principal. Advantageously, in the case of a direct drive of the suction pump by the auxiliary motor, the practical displacement of this pump will be greater than that of the main motor so as to create a phenomenon of suction from the oil outlet, canceling any overpressure at the main engine outlet.

Néanmoins, un dispositif de transmission intermédiaire (entre la pompe et le moteur auxiliaire) pourra être utilisé pour pouvoir modifier à convenance le rapport des cylindrées (moteur principal/pompe). However, an intermediate transmission device (between the pump and the auxiliary motor) may be used in order to be able to modify the displacement ratio (main motor / pump) as required.

Il s'avère que cette solution conduit la pompe auxiliaire à caviter en permanence et donc à se détériorer plus ou moins rapidement. It turns out that this solution causes the auxiliary pump to constantly cavitate and therefore to deteriorate more or less quickly.

Pour éviter cet inconvénient, l'invention propose d'utiliser un circuit hydraulique de réinjection monté en parallèle sur la pompe d'assistance de manière à réinjecter à l'entrée de celle-ci une fraction du fluide hydraulique qu'elle débite de manière à limiter l'aspiration en sortie du moteur au strict nécessaire et à réduire voire même supprimer les phénomènes de cavitation engendrés par la pompe. Ce circuit hydraulique pourra comprendre un régulateur de pression utilisant en tant que paramètre de référence, la pression en amont du régulateur, la pression en aval du régulateur ou même l'écart de pression entre l'amont et l'aval du régulateur de pression. To avoid this drawback, the invention proposes using a hydraulic reinjection circuit mounted in parallel on the assistance pump so as to reinject at the inlet thereof a fraction of the hydraulic fluid which it delivers so as to limit the suction output of the motor to what is strictly necessary and reduce or even eliminate the cavitation phenomena caused by the pump. This hydraulic circuit may include a pressure regulator using, as a reference parameter, the pressure upstream of the regulator, the pressure downstream of the regulator or even the pressure difference between the upstream and downstream of the pressure regulator.

De même, pour assurer un bon fonctionnement en régime transitoire, un accumulateur de fluide hydraulique pourra être disposé sur les circuits de drainage commun de la pompe auxiliaire et du moteur auxiliaire ainsi qu'éventuellement en entrée de la pompe auxiliaire. Likewise, to ensure proper operation under transient conditions, a hydraulic fluid accumulator may be placed on the common drainage circuits of the auxiliary pump and the auxiliary motor as well as possibly at the input of the auxiliary pump.

Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : Embodiments of the invention will be described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings in which:

<Desc/Clms Page number 4> <Desc / Clms Page number 4>

La figure 1 est un schéma simplifié illustrant le principe d'un circuit hydraulique, associé à un moteur équipé d'un dispositif de suppression des contre-pressions selon l'invention ;
La figure 2 est un schéma de principe d'un circuit hydraulique similaire à celui de la figure 1 comprenant un circuit d'injection de fluide hydraulique à l'entrée de la pompe auxiliaire ;
La figure 3 est une variante d'exécution du circuit hydraulique de la figure 2 faisant intervenir un accumulateur hydraulique. FIG. 1 is a simplified diagram illustrating the principle of a hydraulic circuit, associated with an engine equipped with a device for suppressing back pressures according to the invention;
Figure 2 is a block diagram of a hydraulic circuit similar to that of Figure 1 comprising a hydraulic fluid injection circuit at the inlet of the auxiliary pump;
Figure 3 is an alternative embodiment of the hydraulic circuit of Figure 2 involving a hydraulic accumulator.

Dans l'exemple représenté figure 1, le moteur principal MI est alimenté en fluide hydraulique par un circuit d'admission haute pression HP (en traits épais) comprenant une pompe principale Pl pouvant être éloignée du moteur principal dont le conduit d'aspiration est connecté à un réservoir de fluide hydraulique RF. In the example shown in FIG. 1, the main motor MI is supplied with hydraulic fluid by a high pressure intake circuit HP (in thick lines) comprising a main pump Pl which can be distant from the main motor whose suction duct is connected to an RF hydraulic fluid tank.

Le retour au réservoir RF du fluide hydraulique débité par la pompe auxiliaire ? 2 s'effectue au moyen d'un circuit de retour basse pression BP indiqué en traits moyens. The return to the RF reservoir of the hydraulic fluid supplied by the auxiliary pump? 2 is carried out by means of a low pressure return circuit BP indicated in medium lines.

Conformément à l'invention, le circuit de retour à basse pression BP comprend à la sortie du moteur principal MI une pompe auxiliaire ? 2 entraînée par un moteur hydraulique auxiliaire Mz monté dans le circuit d'admission haute pression du moteur principal Mi, de préférence au voisinage de celui-ci. In accordance with the invention, the low pressure return circuit BP comprises at the output of the main motor MI an auxiliary pump? 2 driven by an auxiliary hydraulic motor Mz mounted in the high pressure intake circuit of the main engine Mi, preferably in the vicinity thereof.

Dans cet exemple, la cylindrée pratique du moteur auxiliaire M2 est inférieure à celle du moteur principal Ml de manière à créer un phénomène d'aspiration de la sortie de fluide hydraulique du moteur principal MI et à annuler ainsi toute surpression au niveau de la sortie du moteur principal Mi. In this example, the practical displacement of the auxiliary motor M2 is less than that of the main motor Ml so as to create a phenomenon of aspiration of the hydraulic fluid outlet of the main engine MI and thus to cancel any overpressure at the outlet of the main engine Mi.

<Desc/Clms Page number 5> <Desc / Clms Page number 5>

Comme précédemment mentionné, l'entraînement de la pompe auxiliaire P2 à partir du moteur M2 peut s'effectuer directement (transmission directe T) ou par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission à engrenage permettant d'obtenir un rapport de transmission différent de 1. Eventuellement, ce rapport de transmission pourra être variable (variateur) et réglé au moyen d'un asservissement en fonction de l'écart entre la pression en sortie du moteur MI et une valeur de consigne. As previously mentioned, the driving of the auxiliary pump P2 from the motor M2 can be carried out directly (direct transmission T) or by means of a gear transmission device making it possible to obtain a transmission ratio different from 1. Optionally, this transmission ratio may be variable (variator) and adjusted by means of a servo-control as a function of the difference between the pressure at the outlet of the motor MI and a set value.

Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le circuit de retour basse pression BP comprend successivement, en aval de la pompe auxiliaire P2, un clapet anti-retour V faiblement taré (par exemple à 0,5 bar) et une source de contrepression représentée par un générateur de contre-pression schématisant toutes les origines possibles de contre-pression. In the example shown in FIG. 2, the low pressure return circuit BP successively comprises, downstream of the auxiliary pump P2, a non-calibrated check valve V (for example at 0.5 bar) and a source of back pressure represented by a back pressure generator diagramming all the possible origins of back pressure.

Par ailleurs, en parallèle de la pompe auxiliaire est monté un circuit de réinjection CI (contre-réaction) comportant un régulateur de pression RP maintenant sensiblement constante la pression à l'entrée de la pompe auxiliaire P2 à une valeur appropriée pour éviter les phénomènes de cavitation et suffisamment basse pour éviter tout disfonctionnement du moteur Mi (risque de rupture du joint facial). Furthermore, in parallel with the auxiliary pump is mounted a feedback circuit CI (feedback) comprising a pressure regulator RP keeping the pressure at the inlet of the auxiliary pump P2 substantially constant at an appropriate value to avoid phenomena of cavitation and low enough to avoid any malfunction of the Mi motor (risk of rupture of the face seal).

Typiquement, la haute pression à l'entrée du moteur auxiliaire M2 pourra être de 200 bars, celle à l'entrée du moteur principal MI 160 bars (en raison de la perte de charge due au moteur auxiliaire), celle du circuit basse pression BP de 20 bars (en amont du générateur de contre-pression G), avec, en amont de la pompe auxiliaire P2, une variation autorisée de 0,1 à 0,3 bar et une pression voisine de la pression atmosphérique en aval du générateur de contre-pression G. Typically, the high pressure at the inlet of the auxiliary motor M2 may be 200 bars, that at the inlet of the main motor MI 160 bars (due to the pressure drop due to the auxiliary motor), that of the low pressure circuit BP from 20 bars (upstream of the back-pressure generator G), with, upstream of the auxiliary pump P2, an authorized variation of 0.1 to 0.3 bar and a pressure close to atmospheric pressure downstream of the generator back pressure G.

<Desc/Clms Page number 6> <Desc / Clms Page number 6>

Dans cet exemple, la pression de référence utilisée par le régulateur de pression RP est celle de la partie amont du circuit de réinjection CI. In this example, the reference pressure used by the pressure regulator RP is that of the upstream part of the feedback circuit CI.

Bien entendu, le régulateur de pression pourra utiliser comme paramètre de référence, l'écart de pression entre sa pression amont et sa pression aval. Of course, the pressure regulator can use as a reference parameter, the pressure difference between its upstream pressure and its downstream pressure.

Avantageusement, le circuit de drainage du moteur et de la pompe auxiliaire pourra en outre comprendre un accumulateur de fluide hydraulique AC (figure 3), par exemple formé d'un récipient divisé en deux compartiments par une membrane élastique, ou par un piston sollicité par des moyens élastiques, l'un des deux compartiments étant en communication avec le fluide hydraulique, tandis que l'autre contient éventuellement un gaz sous pression. Comme précédemment mentionné, cet accumulateur AC permet de résoudre en grande partie les problèmes survenant lors des phases transitoires. Advantageously, the drainage circuit of the motor and of the auxiliary pump may also comprise an accumulator of hydraulic fluid AC (FIG. 3), for example formed from a container divided into two compartments by an elastic membrane, or by a piston urged by elastic means, one of the two compartments being in communication with the hydraulic fluid, while the other optionally contains a gas under pressure. As previously mentioned, this AC accumulator largely solves the problems occurring during the transient phases.

Dans l'exemple représenté sur la figure 3, cet accumulateur communique à la fois avec le conduit d'admission de la pompe auxiliaire ? 2 et avec les circuits de drainage du moteur auxiliaire M2 et de la pompe auxiliaire P2. In the example shown in Figure 3, this accumulator communicates with both the intake pipe of the auxiliary pump? 2 and with the drainage circuits of the auxiliary motor M2 and the auxiliary pump P2.

Grâce aux dispositions précédemment décrites, l'invention permet d'utiliser des moteurs à engrenages rapides sans en avoir les inconvénients. Thanks to the arrangements described above, the invention allows the use of fast gear motors without having the disadvantages.

Elle se prête particulièrement bien à la réalisation d'aiguilles vibrantes utilisant des moteurs à engrenages. L'ensemble du circuit représenté dans l'encadré en traits interrompus et comprenant le moteur auxiliaire Mz, la pompe auxiliaire P2, l'accumulateur AC et le régulateur de pression RP peut s'intégrer dans tout autre système hydraulique à protéger qu'une aiguille vibrante.It lends itself particularly well to the production of vibrating needles using gear motors. The entire circuit shown in the box in dashed lines and comprising the auxiliary motor Mz, the auxiliary pump P2, the accumulator AC and the pressure regulator RP can be integrated into any other hydraulic system to be protected than a needle. vibrant.

Claims (12)

Revendicationsclaims 1. Dispositif pour la suppression des contre-pressions dans le circuit de retour d'un système hydraulique principal (mil), caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique (P2) d'assistance au. 1. Device for eliminating back pressures in the return circuit of a main hydraulic system (mil), characterized in that it comprises a hydraulic pump (P2) for assistance.
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 retour de fluide hydraulique sortant du système (MI), cette pompe hydraulique d'assistance (P2) étant mue par un moteur auxiliaire (M2) entraîné par le fluide hydraulique haute pression alimentant le système hydraulique principal (Mi).  return of hydraulic fluid leaving the system (MI), this hydraulic assistance pump (P2) being driven by an auxiliary motor (M2) driven by the high pressure hydraulic fluid supplying the main hydraulic system (Mi). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit système hydraulique principal consiste en un moteur hydraulique principal (Mi).  2. Device according to claim 1, characterized in that the above main hydraulic system consists of a main hydraulic motor (Mi). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur principal (Ml) est un moteur à engrenages rapides.  3. Device according to claim 2, characterized in that the main motor (Ml) is a fast gear motor. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cylindrée pratique du moteur auxiliaire (M2) est inférieure à celle du moteur principal (Ml) de manière à créer un phénomène  4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the practical displacement of the auxiliary motor (M2) is less than that of the main motor (Ml) so as to create a phenomenon
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 d'aspiration de la sortie de fluide hydraulique du moteur principal (mil) et à annuler ainsi toute surpression au niveau de la sortie du moteur principal (Mi).  of the main engine hydraulic fluid outlet (mil) and thus canceling any overpressure at the main engine outlet (Mi). 5. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que la liaison entre le moteur auxiliaire (M2) et la pompe d'assistance (P2) est une transmission directe. 5. Device according to claim l, characterized in that the connection between the auxiliary motor (M2) and the assistance pump (P2) is a direct transmission. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre le moteur auxiliaire (M2) et la pompe d'assistance comprend un dispositif de transmission dont le rapport de transmission est différent de 1.  6. Device according to claim 1, characterized in that the connection between the auxiliary motor (M2) and the assistance pump comprises a transmission device whose transmission ratio is different from 1. <Desc/Clms Page number 8> <Desc / Clms Page number 8> 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport de transmission est variable.  7. Device according to claim 6, characterized in that the transmission ratio is variable. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport de transmission est réglé au moyen d'un asservissement, en fonction de l'écart entre la pression de sortie du moteur principal (Mi) et d'une valeur de consigne.  8. Device according to claim 7, characterized in that the transmission ratio is adjusted by means of a servo-control, as a function of the difference between the output pressure of the main motor (Mi) and of a set value. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit hydraulique de réinjection est monté en parallèle  9. Device according to claim 1, characterized in that a hydraulic reinjection circuit is mounted in parallel
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 sur la pompe d'assistance (P2) de manière à limiter l'aspiration en sortie du moteur (Mj) au strict nécessaire pour rétablir une très faible pression.  on the assistance pump (P2) so as to limit the suction at the engine outlet (Mj) to what is strictly necessary to restore very low pressure. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le susdit circuit hydraulique de réinjection (CI) comprend un régulateur de pression (RP) utilisant en tant que paramètre de référence, la pression en amont du régulateur (RP), la pression en aval du régulateur (RP) ou même l'écart de pression entre l'amont et l'aval du régulateur de pression (RP).  10. Device according to claim 9, characterized in that the aforesaid hydraulic reinjection circuit (CI) comprises a pressure regulator (RP) using as a reference parameter, the pressure upstream of the regulator (RP), the pressure in downstream of the regulator (RP) or even the pressure difference between upstream and downstream of the pressure regulator (RP). 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit de retour basse pression du fluide hydraulique débité par la pompe auxiliaire comprend un clapet anti-retour (V) faiblement taré et au moins une source de contre-pression (G).  11. Device according to claim 9, characterized in that the low-pressure return circuit of the hydraulic fluid delivered by the auxiliary pump comprises a non-return valve (V) slightly calibrated and at least one source of back pressure (G). 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un accumulateur de fluide hydraulique  12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a hydraulic fluid accumulator
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 connecté au conduit d'admission de la pompe d'assistance (P2) ainsi qu'éventuellement aux circuits de drainage du moteur auxiliaire (M2) et de la pompe d'assistance (P2). connected to the intake pipe of the assistance pump (P2) as well as possibly to the drainage circuits of the auxiliary motor (M2) and of the assistance pump (P2).
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