Brevet FR2010711A1 — publié le 19700220

La présente invention est relative aux pompes à engrenages ou moteurs hydrauliques. w* les fuites se produisant le long des faces latérales des rotors d'une pompe à engrenages, ou d'un moteur, sont difficiles à 5 contrôler en raisor. du fait eu'elles sont affectées par la déformation du boîtier de la pompe sous la pression, par l'usure et par les tolérances de montage qui sont difficiles à maintenir sans un usinage coûteux. Il a été proposé dans la technique antérieure de prévoir une plaque d'usure mobile axialement et solli-10 citée en contact avec au moins une face latérale de chaque engrenage. Habituellement une telle plaque est sollicitée contre la face de l'engrenage par une force ce pression non équilibrée. On" a constate que le déséquilibre de 13 force ne peut être important sans entraîner une usure et un frottement excessif. Il est sou-15 haitable c'utiliser la technique eu moulage sous pression pour les éléments du boîtier, ce qui permet d'éviter un usinage long et coûteux. Dans un boîtier en plusieurs•parties moulées sous pression, le boîtier monté délimite une chambre de rotor dont la dimension axiale est sujette à des vaiiations notables de dimen-20 sions, par suite du fait que les tolérances dans chaque partie d' un boîtier moulé sous pression ne peuvent être maintenues aussi étroitement qu'elles peuvent l'être dans un boîtier usiné. L'invention concerne un dispositif d'étanchéité simple et relativement peu coûteux qui permet l'utilisation c'une plaque d'usure 25 mobile axialement, soumise s des pressions commandées non éouili-brees, dans une pompe à engrenages ou ur moteur à rerdement élevé comportant un boîtier constitué par des éléments moulés sous pression. En particulier, l'invention concerne un or, ane drétanchéité 30 unique qui réalise un premier joint de protection contre les fuites en provenance de la chambre des rotors, entre les faces correspondantes des éléments du boîtier, et un second joint qui délimite des zones de pression isolées sur la face externe c'une olaque d'usure mobile axialement qui est sollicitée en contact 35 contre les faces latérales des engrenages. Une partie du second joint est venue de matisre avec le premier joint, mais à la différence ce celui-ci, cette partie doit suivre le déplacement axial afin de compenser l'usure se produisant entre les engrenages et la plaque d'usure. Il doit également s'adapter de lui-même 40 aux variations du jeu d'extrémité entre 1*? plaque d'usure et le BAP ORIGINAL ' 69 14809 2 2010711 couvercle du "boîtier, jeu qui résulte des variations de dimension des éléments moulés sous pression. Il est particulièrement difficile de maintenir un joint dans la région dans laquelle 1^> seconde partie du joint passe e l'état emprisonné entre les parties 5 stationnaires durboîtier à l'état emprisonné entre une partie du boîtier et la plaque r'usure mobile axialement. Suivant .l'invention, le second joint comprend une partie principale qui recouvre la chambre des engrenages et est plus mince en section que le reste du joint. Un organe d'appui réalisé en un tissu imprégné de 10 résine ou en une résine phénolique dure, est emprisonné entre la plaque d'usure et ladite partie principale mince. Cet organe d' appui est disposé de façon a être coupé par un plan passant par les faces en contact mutuel des parties du boîtier; ainsi, une partie de l'organe d'appui se trouve dans la chambre des engrena-15 ges, et une partie, avec la seconde partie du joint, se trouve dans une rainure formée dans le couvercle. Les extrémités de 1' organe "'appui sont sollicitées sous pression pour s'appliquer de façon étanche en partie contre des épaulements du joint et en partie contre la paroi de la chambre des en-renages. Ceci assure 20 1 *étancliéité contre les fuites autour des extrémités de l'organe d'appui ce qui est essentiel dans une pompe ou dans un moteur à rendement élevé. l'organe d'appui empêche également l'extrusion du joint hors de la rainure. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au 25 cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin" annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel: la Pig. 1 est une vue en coupe d'une pompe, suivant les axes de ses arbres; la Pig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la li-30 gne 2-2 de la Pig. "I ; la Pig. 3 est une vue partielle en coupe suivant la ligne 3-3 de la Pig.2; la Pig. 4 est une vue détaillée en coupe suivant la ligne 4-4 de la Pig. 2 montrant le joint du boîtier; 35 la Fig.5 est une vue détaillée en coupe suivant la ligne 5-5 de la Pig.2; la Pig. 6 est une vue en élévation montrant la face de la plaque d'usure en contact avec les engrenages; la Pig. 7 est une vue en bout de la pompe en regardant vers 40 le côté droit en considérant la Pig. 1, avec le couvercle adaptaBAD ORIGINAL 69 14809 3 2010711 teur enlevé, mais avec le joint représenté dans la position qu'il prend dans la pompe montée. Comme on le voit à la Pig. 1, le boîtier de la pompe comprend une partie principale 11, un couvercle adaptateur 12 et un 5 couvercle d'extrémité 13, tous ces éléments étant de préférence réalisés par moulage sous pression. Un arbre mené 14- tourillonne dans le couvercle 12 et le couvercle d'extrémité 13 et traverse la chambre des engrenages. Un engrenare menant 15 est monté sur cet arbre. Un arbre fou 16 tourillonne également dans les couver-10 cles 12 et 13 et porte un engrenage 17 qui engrène avec l'engrenage menant 15. les arbres 14 et 16 sont parallèles. Des moyens d'étanchéité appropriés (non représentés) sont prévus autour de l'extrémité de l'arbre 14 qui s'étend vers l'extérieur à travers le couvercle 12. Une plaque d'usure 18 est en contact avec les 15 faces latérales des engrenages 15 et 17. la plaque 18 comprend une partie externe 15 en acier et une face interne 21 en bronze qui est liée à la partie 1S. Comme on le voit à la Pi£. 6, la face interne 21 en bronze de la plaque d'usure comporte des rainures séquentes 22 et 23 de lubrification. La rainure 23 communique 20 avec une région de la chambre des engrenages dans laquelle existe la pression de refoulement. Le liquide pompé est airsi distribué aux tourillons de l'arbre et sert à les lubrifier. Le joint entre les parties 11 et 12 du boîtier est mieux représenté aux Pig. 2 et 7, et l'on se référera plus particulière-25 ment à cette dernière. Le joint est désigné dans son ensemble par la référence 24 et est réalisé en une matière élastomère élastique telle que du caoutchouc ou du caoutchouc synthétique. Il comprend une partie 25 formant joint de boîtier qui a une forme ovale et entoure la totalité de la périphérie de la chambre 30 des engrenages. Comme on le voit à la Pig. 1, la partie 25 est reçue dans une rainure formée dans le couvercle 12. Cette rainure est située légèrement en arrière de la périphérie de la chambre des engrenages, et la partie 25 du joint qui est reçue dans cette rainure est emprisonnée entre les faces correspondantes de 35 la partie principale 11 du boîtier et le couvercle 12. Comme on le voit à la Pig. 4, la partie 25 du joint 24 comporte une rainure 26. la rainure 26 est orientée vers le fond de la rainure dans laquelle est logée 1-9 partie 25 du joint. Le joint 24 comprend une seconde partie 27 qui a dars son ensemble une forme 40 analogue à celle du chiffre arabe 3. Cette partie 27 comprend des i BAù ORIGINAL I 69 14809 4 2010711 portions 28, 29 de forme semi-circulai-rë. concentriques, chacune respectivement aux arbres 14 et 16. Le-s portions 28 et 29 ont un diamètre qui est légèrement inférieur au diamètre des engrenages à la racine de leurs dents. Les extrémités adjacentes des portions 5 28 et 2 3 sont reliées entre-elles par une courte partie incurvée 31 du joint 27. Les portions tangentes 32 et 33 s'étendent à partir des extrémités des portions 28 et 29 jusqu'à la partie 25 du joint 24. Le joint 24 constitué par les parties 25 et 27 est un ensemble c'une seule pièce. Comme on le voit à la Pig. 5, la por-10 tion 27 du joint comporte dans sa face inférieure une rainure 34. Cette rainure communique avec 1=! rainure 26 comme on le voit à la Pig. 1. Sur toute l'étendue de la majeure partie de sa longueur, la portion 27 du joint a une profondeur moindre que celle de la partie 25 du joint. La transition ertr la profondeur de la por-15 tion 27 et celle de la partie 25 se produit au point où la portion 27 croise la paroi de la chambre des engrenages. Des épaulements 35 et 36 sont formés au point de transition comme on le voit à la Pig. 2. La portioxï 27 est reçue dans une rainure du couvercle 12, et sur la majeure partie de la longueur de cette portion 27, 20 entre les épaulements 35 et 36, Le joint se trouve 8ïlt jl Glîl ent à l'intérieur de cette rainure. La partie 25 du joint et les épau-lements de la portion 27 dépassent de la rainure du couvercle-12 afin-de réaliser un contact d'étanchéité avec la face correspondante de la partie 11 du boîtier. Un organe d'appui 37 (Pig. 2) 25 est disposé sur la partie la plus mince de la portion 27 du joint. L'organe 37 est en une résine phénolique dure ou peut être constituée par un tissu imprégné de résine phénolique. Son épaisseur est telle que sa face découverte dépasse à la fois de la rainure du couvercle 12 et des épaulements 35 et 36. Comme on le voit à 30 la Pig. 1, cet organe d'appui 37 assure l'étanchéité contre la face externe de la plaque d'usure 18 et est sollicité élastique-ment contre la plaque d'usure par la portion 27 du joint- L'agencement des parties dar.s la région des épaulements 35 et 36 est mieux représenté à la Pig. 3. Le couvercle adaptateur 35 est désigné par la référence 12 et comporte des rainures communiquantes qui reçoivent le joint 24 y compris les portions 25 et 27 comportant les rainures communiquantes 26 et 34. L'organe d'appui 37 a son extrémité qui piend appui en partie contre l'épaulement 35 et en partie contre la paroi de la chambre des engrenages dans 40 la partie 11 du boîtier. la face 19 en acier de la plaque d'usure ©AD ORIGINAL 69 14809 5 2010711 18 prend appui contre la face de l'organe d'appui 37, et la face interne 21 en bronze de cette plaque d'usure prend appui contre la face latérale de l'engrenage 15. La pompe comporte un. orifice d'admission 38 et un orifice de 5 refoulement 3S qui traverse le couvercle 13. Un organe incurvé 41 formant barrage (Pig. 2) est monté dans une rainure prévue dans le couvercle 12 et assure l'étanchéité contre la face 15 rie la plaque d'usure 18. Cet organe 41 formant barrage permet au liquide de s'échapper autour de ses extrémités vers l'orifice d'admis-10 sion 38, mais limite suffisamment l'écoulement pour assurer que les tourillons de l'arbre sont maintenus remplis de liquide et ainsi lubrifiés. Aucune contre pression notable n'est développée par l'étranglement aux extrémités de l'organe 41. Fonctionnement : 15 L'arbre 14 est entraîné d'une façob quelconque appropriée. Le liquide est pompé par l'orifice d'entrée 38 vers l'oriiiee de refoulement 39 par les engrenages 15 et 17. Tandis que les parties périphériques supérieure et inférieure de la plaque d'usure 18 sont étroitement ajustées sur les parois de la chambre de pom-20 page, le liquide sous pression s'échappe de la chambre ^es engrenages entre ces surfaces. Comme or le voit s la Pis. 6, la plaque d'usure est conformée d'une façon un peu analogue à celle d' un chiffre 8, et le liquide pénétrant dans 1'espace compris entre le couvercle 12 et la plaque d'usure 18 communique à la ois avec 25 l'admission et le refoulement. l'organe d'appui 37 sépare cet espace en deux zones de pression. Comme cela apparaît à la Pig. 2, la pression d'admission agit sur la majeure partie de la moitié de gauche de la plaque d'usure 18, tandis que la pression de refoulement agit sur la majeure partie de sa moitié de droite. Le 30 joint élastique 2ï sollicite l'organe d'appui 37 en contact avec la face externe de la placue d'usure 18. Pendant le.fonctionnement de la pompe, le liquide passe de la chambre des engrenages autour des bords de la plaque d'usure et vers l'extérieur entre les faces correspondantes des parties 11 et 12 du boîtier, le long 35 du bord périphérique interne de la partie de ^oint. 25 dans la rainure 26. La pression dans cette rainure «pp1iaue.de-façon ét-nclie le bord périphérique externe de la, partie de joint 25 contre la paroi externe de la rainure dans laquelle il est monté, et ainsi le liquide ne peut s'échapper. la pression se développe 40 dans la rainure 26 et.dans la rainure 34 avec laquelle elle com- t BAD ORIGINAL 69 14809 6 2010711 munique. Cette pression du fluide dans la rainure 34, agissant au-dessous de la portion 27 du joint, astreint ses bords à s'appliquer de façon étanche contre les parois de la rainure et sollicite la portion 27 du joint axialement contre l'organe d'appui 0 37, grâce t quoi ur; joint est réalisé entre la plaque g 'usure 18 et l'organe d'appui afin d'empêcher les fuites entre les zones de pression. Il es', nécessaire que les régions de pressions différentes sur la face externe de la plaque d'usure soient maintenues séparées les unes des autres afin ce développer une force axiale 10 commandée sur la plaque d'usure 18 afin de maintenir cette dernière étroitement appliquée contre les faces latérales des engrenages 15 et 17, et pour solliciter les engrenages axialement contre l'autre paroi d'extrémité de la chambre des engrenages formée par le couvercle 13. Cette isolation de la pression est réalisée 15 par l'organe d'appui 37 et la portion 27 du joint. Comme on le voit à la Fig.2, l'organe d'appui est disposé sur la totalité de la portion 27 qui est comprise entre les épaulements 35 et 36. la pression régnant dans la rainure 34 maintient la portion 27 étroitement appliquée contre l'organe d'appui 37 et sollicite ce der-20 nier étroitement contre la plaque d'usure. Ceci fournit une garantie contre les fuites entre les deux zones de pression comme indiqué. Le liquide se trouvant sous la pression de refoulement agit sur le côte -"e droite de l'organe d'a~Dui 37 (en se référant à la Fig.2) et sollicite ce dernier verc "a gauche. Cette force 25 maintient les extrémités ce l'organe d'appui 37 en contact étroit contre les épaulements 35 et 36 et contre la paroi de l^5 chambre ces engrenages. Ce contact étroit d s extrémités" de l'organe 37" empêche toute fuite du liquide sous pression autour de ces extrémités entre les deux zones de pression. Le liquide sous pression 30 se trouvant dans la rainure 34 agit contre les parois internes des épaulements 35' et 36 (Fig. 3) afin d'augmenter l'étanchéité entre la partie 24 du joint et l'organe d'appui 37. L'organe d* appui 37 et la rainure c. i le reçoit ont ces dimensions telles que l'organe 37 empêche toute extrusion de la partie 24 du joint 35 hors de la rainure* En même temps, l'organe d'appui 37 a un jeu suffisant dans la rainure pour pouvoir se déplacer latéralement en contact d'étanchéité à la fois avec la paroi ce la chambre des engrenages et les épaulements 35 et 36. L'étanchéité d'extrémité ce l'organe c'a-pui 37 est essentielle pour le maintient de 40 forces de pression prédéterminées non équilibrées sur la plaque BAD ORIGINAL 69 14809 2010711 18 de sorte qu'il assure l'étanchéité contre toutes fuites indésirables le long des faces latérales des engrenages. L'organe d' appui 37 doit également pouvoir se déplacer axialement afin de compenser l'usure se produisant au cours de l'utilisation de la 5 pompe. L'épaisseur de l'organe 37 est telle que cet organe se trouve toujours au moins partiellement à l'intérieur de la rainure 18' lorsque la pompe est montée et même si les éléments, moulés sous pression ont des dimensions un peu en excès dans le sens axial. La partie de l'organe d'appui qui se trouve dans la rainu-10 re a une dimension qui n'est pas inférieure à l'usure admissible de la plaque d'appui 18, de sorte qu'en fonctionnement normal de la pompe, l'organe 37 est en contact avec les parois re la rainure. La portion 27 du joint et sa rainure 34 sont suffisamment élastiques et déformables pour assurer que cette nécessite est 15 toujours satisfaite indépendamment du fait que les éléments moulés sous pression ont des dimensions proches soit des limites supérieure ou inférieure de tolérance, lorsque les tolérances ont une grandeur qui peut être maintenue en utilisant des techniques habituelles de moulage sous pression. 20 La pompe à engrenages selon l'invention est capable de main tenir des pressions de refoulement de l'ordre de 210 kg/cm2. Jusqu'à présent il n'a pas été possible d'utiliser ces éléments de boîtier moulés sous pression dans Une pompe à engrenages destinée à être utilisée avec des pressions de refoulement de cette 25 grandeur. L'utilisation d'éléments de boîtier moulés sous pression permet une fabrication rapide et relativement coûteuse des pompes. Comme on l'a indiqué ci-dessus, 1'invention,peut également être appliquée à un moteur à engrenages et n'est pas limitée à l'utilisation avec une pompe. 30 Bien entendu 1'invention n'est pas limitée au mode de réali sation représenté et décrit cui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. BAD ORIGINAL 69 14809 8 2010711 Revendication . 1 - Pompe ou moteur à fluide à engrenages du type comportant un boîtier en plusieurs parties, comprenant un couvercle et un élément principal, une chambre à engrenages dans la partie prin-p cipale du boîtier et dans laquelle sont montés des -.engrenages qui tournent sur des arbres tourillonnant dans lesdits éléments du boîtier, et une plaque d'usure mobile axialement reçue dans ladite chambre, prenant appui contre les faces latérales des engrenages, cette compe étant caractérisée en ce qu'elle comprend un 10 dispositif de joint et d'équilibrage comprenant un élément d'étanchéité sans fin en une matière élastomère, reçu dans une rainure formée dans la face du couvercle du boîtier qui est en contact avec la partie principale de ce dernier et servant à assurer 1* étanchéité contre les fuites en provenance de ladite chambre en--15 tre ledit couvercle et ladite partie principale du boîtier, un second organe d'étanchéité venu de matière avec le premier et comprenant deux parties de forme semi-circulaire disposées respectivement co-axialement par rapport à un arbre correspondant, chacune desdites parties semi-circulaires ayant ses extrémités se 20 trouvant à peu près sur une ligne passant par les axes desdits arbres et ayant un diamètre inférieur au diamètre des engrenages, à la racine de leurs derts, une courte portion intermédiaire reliant entre-elles les extrémités adjacentes desdites deux parties semi-circulaires, et des parties tangentes, s'étendant à partir 25 de chacune des extrémités éloignées desdites parties semi-circulaires vers l'élément sans fin, ledit second organe d'étanchéité étant reçu dans une seconde, rainure formée dans le couvercle et reliée à ladite première rainure, lesdits organes d'étanchéité étant disposés au fond desdites rainures, une majeure partie du 30 second organe d'étanchéité étant disposée au-dessus de la chambre des engrenages, cette partie ayant une épaisseur telle qu'elle est reçue entièrement à l'intérieur de la seconde rainure, les extrémités desdites parties tangentes ayant une surface externe co-planaire avec la surface externe de l'élément sans fin et for-35 mant des épaulements aux extrémités de la majeure partie du second organe d'étanchéité, un organe c'appui mince et relativement dur conforme à- ladite majeure partie et disposé sur celle-ci, cet organe dépassant de ladite seconde rainure et venant buter contre la plaque d'usure et solicitant cette dernière en contact avec 40 les faces latérales des engrenages, chaque extrémité de l'organe BAD ORIGINAL 69 14809 9 2010711 d'appui prenant appui en partie contre la paroi de la chambre à engrenages et en partie contre l'un desdits épaulements correspondant grâce à quoi toute fuite autour desdites extrémités est empêchée, un conduit destiné à recevoir l'J^uile sous pression, 5 formé dans la face inférieure des deux partîei^d'étanchéité sans fin, une liaison à faible pression communiquant avec ladite chambre sur le même côté de ladite ligne que lesdites parties tangentes, et une liaison à haute pression communiquant avec ladite chambre de l'autre côté ?e ladite ligne.