Brevet FR2007056A1 — publié le 19700102

i 2007056 La présente invention concerne un appareil d*orientation de force pour réduire les conditions requises d'usinage et de structure nécessaires à la création des forces gui établissent un contact d'étanchéité entre les surfaces de contact des plaques latérales, 5 des roues dentées et des éléments d'étanchéité mobiles dans une pompe à engrenage incorporant un élément d'étanchéité disposé de façon flottante dans la chambre de sortie de pompe. Plus particulièrement, lâ présente invention: concerne des moyens' construits et agencés pour unir ensemble les plaques latérales, les roues dentées 10 et les blocs d'étanchéité en une structure unifiée dans laquelle les forces de précharge contre les surfaces de contact d'étanchéité de ladite structure unifiée sont contrôlées avec précision. Dans une pompe à engrenage ayant un bloc connu sous le nom de "bloc d'étanchéité" ou ayant une série de blocs fonctionne11e-15 ment équivalents disposés dé façon flottante dans la chambre de sortie de pompe en contact d'étanchéité avec les extrémités des dents de roues dentées, la fuite par les orifices depuis la chambre de sortie vers la chambre d'entrée par les faces terminales des roues dentées ou par les blocs d'étanchéité efet limitée par 20 la fourniture de plaques latérales poussées vers les faces terminales du pignon et du bloc d'étanchéité pour former une chambre de sortie limitée respectivement par les dents de roues dentées, les blocs d'étanchéité et les plaques latérales. Le dessin dos plaques latérales comportant des gorges de décharge de volume empri-25 sonné, positionnées en face du point d'engrenage d'une paire de roues dentées et ayant des dimensions de recouvrement appropriées établies pour réaliser un contact d'étanchéité entre les plaques latérales et les surfaces terminales des roues dentées et du bloc d'étanchéité est bien connu dans la technique. Un contact d'étan-30 chéité effectif ne peut être obtenu sauf si la surface intérieure de la plaque latérale et les surfaces des roues dentées et du bloc d'étanchéité coopérant avec sont essentiellement plates et lisses. Une telle plaque latérale au moins est nécessaire et une paire est souhaitable si cela ne convient pas pour produire les 35 conditions voulues matérielles et de surface à une surface intérieure de plaque terminale de logement de pompe adjacenteà une extrémité des roues dentées et du bloc d'étanchéité. Un autre obstacle à une étanchéité efficace apparaît quand chaque face terminale de roues dentées ne forme pas un plan commun avec la fàce 40 terminale de son bloc d'étanchéité respective. 69 13300 2 2007056 Jusqu'ici, la force de poussée sollicitant l'entrée?d'une, plaque latérale en contact d'étanchéité avec une face.de roue, dentée a. été exercée par un joint d'étanchéité -élastomère -. torique -comprimé mécaniquement entre une face extérieure de plaque latérale 5 et une face intérieure du carter depompe combinés avec une forcé de fluide exercée à 1 * intérieur-d'une chambre de charge de plaque latérale délimitée par ledit joint d'étanchéité torique et les faces de carter de pompe et de plaque latérale coopérante respectives. La communication de fluide entre ladite chambre de charge de pla-10 que latérale et la chambre de sortie de pompe haute pression a été prévue au moyen d'une ouverture pratiquée dans les plaques latérales ou par dès passages pratiqués à l'intérieur du carter de pompe. Cet agencement assure une force mécanique positive initiale pendant la mise en marche de la pompe en charge qui est accrvepar 15 une charge de pression de fluide à mesure que la pression de décharge augmente. Il doit être apparent qu'un joint d'étanchéité efficace exige le centre de gravité des forces d'étanchéité mécaniques et de pression de fluide pour coïncider sensiblement avec le centre de 20 gravité des forces de levage opposées provoquées par la pression du fluide à l'intérieur de la chambre de décharge de pompe et son gradient agissant perpendiculairement aux surfaces d'étanchéir té de recouvrement. L'ampleur de tout moment de bascule agissant pour lever une plaque latérale est directement proportion-25 nelie au défaut d'alignement des résultantes de la force opposée. Le centre de gravité de la force de charge peut être calculé théoriquement mais peut être changé par une variation de la compression du joint torique le long de son périmètre due à un cer- que tain nombre de conditions telles/le non parallélisme entre la face 30 intérieure et la face extérieure des plaques d'étanchéité, ou l'orientation mal équerrée du tourillon de support de roue dentée par rapport au plan de la face du carter de pompe en contact avec le joint d'étanchéité torique. L'orientation précise des paires de jointe d'étanchéité et de tourillons dans le carter de 35 pompe est une opération relativement coûteuse. De même, la taille et l'ébarbage des gorges de joint d'étanchéité torique' darïs • les plaques latérales ou dans les carters est une opération coûteuse. Bien -srue l'agencement du joint d'étanchéité torique de la technique antérieure fonctionne, la nécessité de procéder avec 40 soin au montage et à la fabrication peut être éliminée ou réduite 69 13300 3 2007056 par l'appareil exposé ici, et comme corollaire, le prix de fabrication peut être réduit du fait de taux de déchets plus faible dans les moulages bruts et usinés de carter de pompe, et d'une réduction des joints d'étanchéité toriques endommagés ou montage. D'autres 5 améliorations dans la fabrication et le montage apparaîtront d'après la description de l'appareil amélioré décrit ici. En plus des problèmes de centrage et de finition traités précédemment, il apparaît immédiatement que 11importance de la précharge mécanique exercée sur les plaques latérales est soumise à IO une grande accumulation de tolérances défavorables qui commande la compression du joint d'étanchéité torique. La force de précharge dépend de l'effet combiné de la tolérance diamétrale transversale du joint torique, de la tolérance du carter de pompe intérieur à travers l'aire de chambre de décharge, des tolérances du bloc 15 d'étanchéité et des roues dentées, de la tolérance de l'épaisseur des plaques latérales et de l'élasticité ou tolérance de "taux" de la matière du joint d'étanchéité torique. Ainsi, pour produire une forcé.mécanique raisonnablement prévisible en utilisant la compression d'un joint torique, la pratique coûteuse qui consis-20 te à effectuer un calage en épaisseur sélectif du couvercle de carter de pompe par rapport au corps du carter, doit être utilisée pour tourner les problèmes provoqués par les tolérances de cote des composants entrant en jeu. La mise en place de cales d'épaisseur sélectives constitue un processus ennuyeux que l'on 25 subit à n'importe quel démontage d'une pompe pour une inspection ordinaire, comprenant les inspections régulières qui n'exigent pas le démontage de 1'ensemble formant bloc unifié roues dentées-blôc • d'étanchéité-plaques latérales. L'appareil de la présente invention expose une configuration 30 unifiée dans laquelle une précharge peut facilement être établie avec précision et dans laquelle la position du centre de gravité de la charge, qu'elle soit mécanique ou fluide, agissant pour positionner les plaques latérales est contrôlée avec précision et peut être placée en opposition de vecteur par rapport au vecteur 35 de la pression de la chambre de décharge. De plus, le contrôle de qualité coûteux du carter de pompe et les opérations d'usinage peuvent être éliminés. En outre, la mise en place de cales d'épaisseur à chaque montage et remontage peut également être éliminée par l'emploi d'un sous-ensemble unifié roue-dentée- * 40 plaque latérale-bloc d'étanchéité reliés par un tirant, ledit 69 13300 4 2007056 tirant étant construit et agencé de telle sorte qu'il serre l'une contre l'autre les plaques latérales opposées pour enfermer entre elles les roues dentées et les blocs d'étanchéité. Une rondelle belleville ou rondelle ondulée est placée sur le côté extérieur 5 d'une plaque latérale et le dessous de la tête du tirant applique une force de compression réglable aux faces d'étanchéité de contact des plaques latérales, des roues dentées et du bloc d'étanchéité. Une pression de fluide est introduite dans une chambre cylindrique formée par l'alésage d'un élément cylindrique creux fixé de façon 10 permanente sur une plaque latérale, la face de la plaque latérale et la tête du tirant étant positionnées dans ledit alésage. La tête du tirant est entourée par un joint d'étanchéité torique et est disposée de façon mobile axialement et étanche à l'intérieur de l'alésage de l'élément cylindrique. La pression de fluide 15 dans ladite chambre force la plaque latérale et la tête de tirant à s'écarter augmentant ainsi la tension du tirant et amenant les plaques latérales en contact plus étroit avec les faces terminales du bloc d'étanchéité^Se la roue dentée. L'aire de la tête de tirant doit être suffisante par rapport à l'aire transversale 20 correspondante de la chambre de décharge de la pompe pour fournir, en combinaison avec la force du ressort, une force totale différentielle suffisante pour vaincre la force combinée du fluide dans la chambre de décharge et la force de flL'jide excercée à 1 ' aire de recouvrement plaque d'étanchéité-roue dentée-bloc d'étanchéité 25 soumise à un gradient de pression réduit. Selon la présente invention, il est fourni une pompe à engrenage comportant intérieurement un carter ayant des alésages de pompe intersectants parallèles, une paire de roues dentées engrenant entre elles disposées dans lesdits alésages de pompe et 30 ayant des arbres de roues dentées supportés de façon rotative dans ledit carter, une entrée basse pression et une sortie haute pression positionnées aux côtés opposés du point d'engrènement desdites roues dentées, une série de plaques latérales, un élément d'étanchéité périphérique à dents d'engrenage positionné entre 35 lesdites plaques latérales, et un moyen supplémentaire positionné adjacent audit élément d'étanchéité périphérique et associé de façon à fonctionner avec lesdites plaques latérales de telle sorte qu'une force continue est imprimée auxdites plaques latérales pour solliciter les faces latérales desdites roues 40 dentées et dudit élément d'étanchéité périphérique à entrer en 69 13300 5 2007056 contact avec lesdites plaques latérales pour séparer par là de façon étanche et en ce qui concerne le fluide,ladite entrée basse pression et ladite sortie haute pression. De façori que l'on,puisse comprendre l'invention, elle sera 5 maintenant décrite en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels : La figure 1 est une vue de face d'une forme d'une pompe incorporant la présente invention ; La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 ; 10 La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 ; et La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4. En se référant à la figure 3, des roues dentées engrenant entre elles 8 et 9 incorporant les arbres 14 et 16 sont supportées de façon rotative dans des paliers lisses, respectivement/ 34, 36, 15 38 et 40 dans le carter de pompe 4 et dans le couvercle de carter de pompe 7. Le carter 4 et le couvercle 7 constituent une chambre de pompage 18 avec une entrée 42 y accédant. Un bloc d'étanchéité 6 comporte deux surfaces à segments arqués pour râcler les roues dentées dont la longueur, les rayons, et les distances de centre 20 à centre sont choisies pour permettre un contact d'étanchéité au fluide simultané avec les surfaces périphériques de plusieurs dents de chacune des roues dentées 8 et 9. Un piston de charge de bloc d'étanchéité 32 disposé de façon mobile, axialç,étanche et coulissante dans un passage de refoulement 20 à l'intérieur du 25 carter de pompe 4, subit premièrement l'action de la pression d'entrée s tir sa face intérieure et de la pression de refoulement sur sa face extérieure. Un prolongement à petit diamètre 44 du piston 32 est disposé de façon étanche dans un passage 48 ménagé dans le bloc d'étanchéité 6, dans ledit prolongement se trouve un 30 passage 46 reliant le passage 50 et le passage de refoulement 20 à la chambre de refoulement de pompe 22. Le passage du bloc d'usu-est re 50/en communication de fluide avec la chambre de refoulement de fluide 22 (représentée en contour fictif) délimitée par les roues dentées 8 et 9, le bloc d'étanchéité 6, et les plaques la-35 térales 1 et 2. Chaque plaque latérale assure un recouvrement d'étanchéité avec une face terminale 52, 54, 56 et 58 de'chaque roue dentée respectivement et une partie d'une face terminale dudit bloc d'étanchéité, la distance de recouvrement minimale du bloc d'étanchéité le long de la face intermédiaire de la roue 40 dentée au bloc d'étanchéité étant mesurée à partir du bord le plus 69 13300 6 2007056 près de la chambre de refoulement 22 et étant d'une longueur égale au bas de l'extrémité de la dent. Si la charge de portée de,l'unité sur les arbres 14 et 16 exige qu'ils soient d'un diamètre égal ou supérieur au diamètre à fond .de dent des roues dentées, ces arbres 5 peuvent être détalonnés sur place adjacents aux faces termi nales des roues dentées pour loger et ménager une surface d'étanchéité pour le contact avec les plaques latérales 1 et 2 à l'intérieur du diamètre à fond de dent desroues dentées. En se référant à la figure 4, dans laquelle les roues dentées 10 8 et 9 sont comprimées entre les plaques latérales 1 et 2 sous l'influence de la déformation de la rondelle ondulée 10 produisant une précharge.de ressort ayant pour résultat une tension dans le tirant 3 réagissant entre la rondelle ondulée ÎO par .1 'intermédiaire de la tête 60 dudit tirant. Un écrou 24 est fixe par 15 rapport à la plaque latérale 1 par l'intermédiaire de la rondelle 26 à languettes déformables de façon permanente 28 et 30 qui s'engagent respectivement dans un méplat ménagé sur 1'écrou 24 et dans une fente ménagée sur la plaque latérale 1. Un joint d'étanchéité 13 venant prendre appui star un épaulement ménagé sur le boulon 3 20 empêche une fuite de se produire le long de la tige du tirant 3 depuis la chambre de refoulement 22 et par la plaque latérale 1 vers une cavité contenant 1'écrou 24, ladite cavité étant en communication de fluide via le passage 62 avec la partie entrée de la chambre de pompage 18. Un élément cylindrique creux tel qu'une 2 5 cuvette étirée peut être hsras é ou fixé autrement d'une manière appropriée à la plaque latérale 2 pour former une cuvette de piston 5 contenant la tête cylindrique 50 du tirant 3 disposé en rapport coulissant axialement avec, la tête du tirant 60 ayant un joint d'étanchéité torique 12 disposé dans une gorge périphé-30 rique pratiquée dedans pour assurer un contact d'étanchéité avec la cuvette 5. La cavité extérieure de la tête du tirant 3 est reliée via le passage 64 à la pression d'entrée de pompe tandis que l'intérieur de la tête du tirant est relié à la pression de refoulement de pompe. 35 Les roues dentées 8 et 9, le bloc d'étanchéité 6, les plaques latérales 1 et 2, les joints d'étanchéité 12 et 13, le tirant 3, la rondelle ondulée 10, la rondelle à languette 26 et 1'écrou 24 sont montés en bloc unitaire pour permettre par là une déformation mesurable de la rondelle ondulée 10 correspondant à une force 40 connue associée avec. Cet ensemble unifié est ensuite introduit 69 13300 7 2007056 dans la chambre de pompage 18 dans le carter 4 de façon que les arbres supportant les roues dentées 14 et 16 s'engagent dans leurs paliers lisses respectifs 34, 36, 38 et 40 disposés dans le carter 4. Le couvercle du carter de pompe 7 s'adapte de façon étanche sur le 5 carter 4 de façon que les paliers lisses 34 et 38 s'adaptent aux arbres 14 et 16 pour leur fournir un support. Le couvercle 7 est fixé au carter au moyen de boulons appropriés 38. Le piston 32 est introduit dans le passage de refoulement 20 et poussé contre le bloc d'étanchéité 6 au moyen d'un ressort approprié 70 10 disposé à l'extérieur du piston 32 et positionné entre le piston 32 et la bague de retenue 72 pour amener la précharge voulue à pousser le bloc 6 en contact d'étanchéité périphérique convenable avec les roues dentées 8 et 9. Ainsi, à une faible pression de refoulement, les plaques latérales et le bloc d'étanchéité sont 15 poussés en contact d'étanchéité sous l'influence des dispositifs à ressort de précharge mécanique tandis qu'aux hautes pressions de refoulement, des forces de fluide supplémentaires sont amenées à porter pour s'opposer aux forces de pression de fluide agissant pour vaincre les contacts d'étanchéité précédemment établis. 69 13300 8 2007056 REVENDICATIONS 1. Une pompe à engrenage comportant un carter à l'intérieur duquel se trouvent des alésages parallèles de pompe intersectants,une paire de roues dentées engrenant entre elles, disposées dans lesdits alésages de pompe et ayant des arbres de roue dentée supportés de façon 5 rotative dans ledit carter, une entrée basse pression et une sortie haute pression positionnées de part et d'autre du point d1engrène-ment desdites roues dentées, une série de plaques latérales, et un élément d'étanchéité mobile à denture périphérique positionné entre lesdites plaques latérales, caractérisée par des moyens supplémen-10 taires positionnés adjacents audit élément d'étanchéité périphérique et associés de façon fonctionnelle auxdites plaques latérales de telle sorte qu'une force continue est appliquée auxdites plaques latérales pour pousser les faces latérales desdites roues dentées et ledit élément d'étanchéité périphérique à venir en contact avec 15 lesdites plaques latérales pour séparer ainsi de façon étanche au fluide ladite entrée basse pression et ladite sortie haute pression. 2. Une pompe à engrenage telle qu'elle est définie à la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens supplémentaires comprennent un tirant comportant une section agrandie à une 20 extrémité, une desdites plaques latérales a une protubérance allongée s'étendant depuis une de ses faces latérales avec un,alésage traversant ladite protubérance, et la section allongée dudit tirant est disposée de façon coulissante dans ledit alésage et engage de façon coulissante une seconde plaque latérale pour engendrer ainsi 25 une force continue qui est appliquée à ladite une et à ladite seconde plaques latérales pour pousser lesdites plaques latérales à venir en contact étanche avec les faces latérales desdites roues dentées et avec les faces latérales dudit élément d'étanchéité mobile à denture périphérique. 30 3. Une pompe à engrenage telle qu'elle est définie à la revendication 2, caractérisée par un moyen élastique positionné entre la section agrandie dudit tirant et la face latérale de ladite plaque latérale pour créer ainsi une force de précharge réglable molle qui est appliquée à ladite une et à ladite seconde plaques latérales 35 pour les pousser à venir en contact étanche avec les faces latérales desdites roues dentées et dudit élément d'étanchéité mobile à denture périphérique. 4. Une pompe à engrenage telle qu'elle est revendiquée à la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens 69 13300 9 2007056 supplémentaires comprennent un tirant ayant une section cylindrique agrandie à une extrémité et une bride solidaire positionnée adjacente à l'extrémité opposée, une première plaques latérale adaptée pour venir s'appuyer sur ladite bride et fixée à demeure à l'extrémité 5 bride dudit tirant, lesdites première et seconde plaques latérales, ledit moyen d'étanchéité mobile périphérique, et les faces latérales desdites roues dentées engrénant entre elles forment un bloc unitaire. 5. Une pompe à engrenage telle qu'elle est revendiquée à la re-10 vendication 4, caractérisée par le fait que ladite seconde plaque latérale comporte une protubérance dans laquelle est positionnée une cavité, ladite section cylindrique agrandie est disposée dans ladite cavité et forme une chambre à l'intérieur de ladite protubérance en communication de fluide avec ladite sortie haute pression, 15 et des moyens ressorts sont positionnés entre ladite section cylindrique agrandie et ladite seconde plaque latérale de sorte qu'une force de précharge continue est appliquée sur lesdites plaques latérales et que ladite force de précharge est accrue par la force créée par la pression de refoulement communiquée à ladite chambre.