Brevet FR2018390A1 — publié le 19700529

Lginvention concerne une machine cellulaire à palettes utilisable comme pompe ou comme moteur, du type comportant des palettes se déplaçant de façon étanche et coulissante dans des fentes à peu près radiales d2un rotor relié à l'arbre den- trainement9 ces palettes séparant l'une de l'autre les cellules de refoulement individuelles et leurs bords extérieurs glissant sur un évidement du carter, notamment sur une bague de déplacement0 Une telle machine comprend, également, au moins une chambre de travail, notamment deux chambres de travail diamètralement opposées, en forme de croissant, entre 17évidement du carter et le rotor, chaque chambre de travail contenant un domaine basse pression et un domaine haute pression, machine dans laquelle du liquide de refoulement sous pression est envoyé dans les chambres des fentes limitées par les bords intérieurs des palettes lorsque les palettes correspondantes parcourent un domaine basse pression de la machine0 On connatt une pompe cellulaire à palettes, dans laquelle le liquide de refoulement sous haute pression est, par l'intermédiaire de rainures en forme d'arc de la face intérieure lisse du couvercle de la machine, envoyé dans les chambres des fentes limitées par les bords intérieurs des palettes lorsque les palettes parcourent le domaine d'aspiration de la pompe, ctestnà-dire lorsque les palettes se déplacent vers l'extérieur dans les fentes. Dans le domaine de refoulement de la pompe, les palettes se dépla- cent dans les fentes radialement vers 19intérieure Elles refoulent alors le liquide de refoulement à partir des dites chambres. Par l intermédiaire d'autres rainures en forme d'arc et par l'intermédiaire d'une zone d'étranglement9 ce liquide de refoulement revient-dans la chambre à haute pression de la pompez On évite ainsi que les bords extérieurs des palettes se soulèvent et se séparent de la paroi in- térieure de la chambre de refoulement0 Cette pompe a comme inconvénient le fait que les forces hydrauliques poussant-les palettes vers l'extérieur, dans le domaine d 'aspiration, peuvent devenir très grandes pour des pressions de refoulement élevées, Be frottement très important se développant ainsi entre les bords extérieurs des palettes et la paroi intérieure de la chambre de refoulement provoque une usure considérable, on peut meme avoir des phénomènes de grippage et9 par suite, une réduction de la durée de vie de la pompe, 'l'invention a pour but de constituer une machine cellulaire à palettes utilisable en tant que pompe ou moteur du type décrit au début, cette machine atteignant une longue durée de vie pour des pressions de refoulement très élevées,avec une usure relativement réduite et un bon rendements La machine de l'invention est caractérisée par une soupape de réglage de pression commandant un passage étranglé allant du c8té haute pression de la machine aux chambres limitées par les bords intérieurs des palettes ,en vue d'établir dans les dites chambres une pression intermédiaire inférieure à la pression régnant sur le caté haute pression de la machine0 Cela a pour avantage que la force dgap- plication des palettes sur la paroi intérieure du carter est limitée à la valeur nécessaire pour assurer l'étanchéité entre les cellules de refoulement individuelles0 Un autre avantage par rapport aux machines cellulaires à palettes connues réside en ce que la machine cellulaire à palettes réalisée conformément à ltinvention a un rendement d'ensemble plus élevé et peut, en outre, autre chargée à des pressions très élevées pouvant atteindre au maximum 200 atmosphères. Un autre avantage résulte de leu = e réduite, notamment dans les domaines basse pression, ce qui conduit à une plus longue durée de vie de la machine, En outre, pour les palettes et la paroi intérieure du carter, notamment pour la bague de déplacement, on peut utiliser des matières plus économiques présentant des propriétés de résis- tance à l'usure moins bonnes. I1 est particulièrement avantageux que la pression intermédiaire soit obtenue par une soupape de régulation de pression incorporée organiquement dans le carter de la machine cellulaire à palettes La description ci après se rapporte à un exemple de réalisation de l'objet de l'invention représenté aux dessins dans lesquels g - la figure 1 est une coupe longitudinale dgune pompe cellulaire à palettes9 la figure 2 est une coupe effectuée suivant la ligne II=II de la figure 1, la figure 3 est une coupe effectuée suivant la ligne III-III de la figure 1, la figure 4 est une vue schématique du circuit de commande d'une palette pendant sa course de travail. Be carter de la pompe cellulaire à pa lettes représentéoest constitué par un élément 19c8té basse pression (ou aspiration),et un élément 2pc8té haute pression, ces éléments étant assemblés par des vis, non représentées en détail, par un emboitement 3 avec interposition de moyens d'étanchéité0 Un orifice d'arrivée 4 débouche dans un conduit annulaire 5 de l'élément 1 du carter. Sur le fond de l'élément 1, en forme de pot, est montée une pièce de garniture cylindrique 7 seajustant dans son chambrage intérieur 6, une soupape de réglage de pression 8 étant disposée dans la dite pièce0 POur cela,un alésage borgne cylindrique 8 est pratiqué dans la pièce de garniture perpendiculairement à son axe, cet alésage recevant un tiroir de distribution 9 en forme de piston. Be tiroir de distribution 9 seappuie sur l'une des extréni- tés d'un ressort 10, dont l'autre extrémité repose sur le fond de l'alésage borgne 8'. Le c8té ouvert de l'alésage borgne 82 est fermé et isolé de l'extérieur par un bouchon il muni de moyens d'étanchéité et sur lequel est disposé un ergot de butée dirigé dans l'alésage. Une chambre sous pression 112 est ainsi formées Dans sa partie médiane, le tiroir de distribution 9 comporte une rainure annulaire 12 La surface annulaire de la rainure annulaire 12 opposée au ressort 10 présente un chanfrein de réglage fin 13 qui, conjointement avec un alésage de distribution 14', constitue une--zone d'étranglement 14o Dans la chambre formée par la rainure annulaire 12, débouche un alésage 15 relié au côté haute pression. A partir du fond de l'alésage borgne 8s un alésage d'étranglement 16 s'étend vers le conduit annulaire 5. L7alésage de distribution 14' débouche dans un évidement en forme d'auge 17 situé dans le fond de l'élément 1 du carter, cet évidement étant rendu étanche vis à vis du chambrage intérieur 6 au moyen d'une bague d'étanchéité 18 insérée dans une rainure de la pièce de garniture 70 L'espace existant entre le bouchon 11 et le tiroir de distribution 9 est également relié à l'sévi dement 17 par l'intermédiaire d'un alésage d'étranglement 19. Dans le chambrage intérieur 6, une bague de déplacement 20 comportant un alésage intérieur 21 est adjacente à la pièce de garniture 70 Sur l'alésage 21 sont formées deux cavités diamètralement opposdes,en forme de croissant, ces cavités formant des chambres de travail 22. Au moyen dgun assemblage à goupille 23, la bague de déplacement 20 est garantie contre la rotation0 À partir du conduit annulaire 5, deux évidements opposés 249de forme approximativement rectangulaire,s'é- tendent jusqu'à l'extrémité de l'élément 1 du carter dirigée vers l'élément 2. L'élément 2 du carter comporte un orifice de sortie 25 débouchant dans un conduit annulaire 26 ainsi qu'un grand alésage 27 dont le diamètre correspond à celui du chambrage intérieur 6 de l'élément 1 du carter0 Cet alésage sert à recevoir une pièce de garniture ajustée 28 qui, d'une part, va jusqu'à la bague de déplacement 20 et, d'autre part9 vient en prise, par une saillie 299 dans un alésage 30 se raccordant à l'alésage 27 et présentant un plus faible diamètre.Sur la face de la pièce de garniture 28 dirigée vers la bague de déplacement 20, sont formés deux évidements opposés 31 coaxiaux avec les évidements 24 de l'élément 1 du carter et présentant à peu près la même largeur que lui. Ils s'étendent radialement vers l'intérieur et se terminent un peu à l'intérieur de l'alésage 21 de la bague de déplacement 20o rour assurer l'étanchéité du conduit annulaire 26, -des bagues d'étanchéité 32 et 33 sont insérées dans des rainures annulaires s'étendant sur le pourtour de la pièce de garni ture 28. Un arbre dgentrainement 34 est guidé à travers un alésage 35 de l'élément 2 du carter ainsi qu'à travers un alésage centrale 36 de la pièce de garniture 28. 'l'arbre d'en traitement est doublement appuyé. Un premier roulement à billes 37, verrouillé dans l'élément 2 du carter par une bague élastique, constitue un palier fixe.Un second roulement à billes 38 est disposé dans un alésage central 39 de la pièce de garniture 28o Ce roulement est constitué sous forme de palier libres 'l'extrémité intérieure en porte-à-faux de l'arbre d'entrainement 34 est munie de cannelures 40, elle porte un rotor 41 muni de cannelures intérieures correspondantes0 Plusieurs fentes 42, s'étendant de façon essentiellement radialeS sont prati quées dans le rotor 41, ces fentes s'étendant sur toute la largeur dudit rotor. A leur extrémité intérieure, les fentes 42 comportent des chambres cylindriques 430 Des palettes 44 sont guidées de façon étanche et coulissante dans les fentes. Conjointement avec la surface de pourtour du rotor, les chambres de travail 22 de la bague de déplacement 20 constituent des chambres de refoulement, chacune d'telle présentant un domaine d'aspiration (ou domaine basse pression) et un domaine haute pression. Deux fentes ovales à haute pression 45 sont disposées du c8té de la pièce de garniture 28 dirigé vers la bague de déplacement 20, ces fentes ovales étant décalées de 900 par rapport aux évidements 310 La longueur des fentes à haute pression correspond approximativement à la largeur des évidements 31, leur largeur étant approximativement égale à la moitié de celle des dits évidements0 'les fentes à haute pression 45 sont reliées au conduit annulaire 26 par des alésages 46. Deux rainures 47 et 489 en forme d'arc, diamètralement opposées, sont disposées dans la pièce de garniture 7 dans la région du diamètre des chambres 43 du rot or 41, ces rainures étant ouvertes vers le rotor0 'les rainures 47, 48 s'étendent sur un angle de 450 dans le domaine d7arc dans lequel les chambres de travail en forme de croissant 22, en considérant le sens des aiguilles d'une montre, stélargissent radialement0 Par l'intermédiaire d'alésages 499 50 disposés dans la pièce de garniture 7 parallèlement à son axe longitudinal, les rainures 47, 48 sont reliées à lté- videment 17 en forme d'auge de l'élément 1 du carter. Dans la m8me région de diamètre que les rainures 47, 48, se trouvent, dans la pièce de garniture 28, des rainures en forme d'arc 51, 52 dans le domaine d'arc, considéré de la même façon que ci-dessusy dans lequel les chambres de travail 22 se rétrécissent, ces rainures sont donc décalées de 900 par rapport aux rainures 479 480 'les rainures 51 , 52 s'étendent sur un domaine d'an- gle de 900 environ.Par 17intermédiaire d'alésages d'étranglement obliques 53 et 54, ces rainures sont reliées aux alésages 46e Entre les rainures en forme d'arc 47, 51 et 48, 529aPpartenant chaque fois à une chambre de travail 22 en forme de croissantS il est à chaque fois disposé, aux extrémités des rainures 51 et 52, une rainure de pré-distribution 55, 56 se terminant en pointe et dirigée vers la rainure 47 ou la rainure 48. Lorsque le rot or 41 de la pompe est mis en rotation dans le sens des aiguilles-d'une montre (en se référant à la figure 3) par un moteur d'entranement non représenté, les palettes 44 se déplacent le long de l'alésage 21 de la bague de déplacement 20. 'lorsqu'elles ont balayé la partie concentrique de laléo sage, elles se déplacent, en suivant la partie montante de l'alésage ge 21, vers l'extérieur dans les chambres de travail 220 'les cellules chaque fois limitées entre deux palettes 44, s'élargissent alors et aspirent du liquide de refoulement par suite de l'augmentation de volume se produisant dans les cellules et de la dépression ainsi formée, l'aspiration ayant lieu par l'intermédiaire des évidements 31 de la pièce de garniture 28, des évidements 24, du conduit annulaire 5 et, finalement, de l'orifice d'entrée 40 Lors de la poursuite de la rotation du moteurS les cellules sont réduites en raison du rétrécissement radial des chambres de travail 220 'le liquide de refoulement emprisonné subit une augmentation de pression et est refoulé par l'intermé- diaire des fentes à haute pression 45. Par les alésages 46,ce liquide parvient dans le conduit annulaire 46 et, de là, à l'orifice de sortie 25. Ce mode de fonctionnement est en soi connu. Sous l'influence des forces de masse se développant sur chaque palette 44, du frottement entre la palette et le rotor 41 et bes forces hydrodynamiques agissant sur la tête de la palette, les palettes peuvent se séparer de la paroi intérieure de la bague de déplacementsaussi bien dans la partie allant en s'élargissant radialement que dans la partie allant se rétrécissant, c'est-à-dire dans le domaine d'aspiration et dans le domaine de refoulement de la chambre de travail 22. il en résulterait un défaut d'étanchéité des cellules et, par suite, une diminution du volume refoulé. Pour pallier ce défaut, les chambres 43 des fentes 42 sont remplies de liquide de refoulement sous une pression intermédiaire réglée à partir des rainures en forme d'arc 47, 48. Le processus de réglage est expliqué sur la figure 4, sur laquelle est représenté, schématiquement, le circuit de commande d'une palette 44 pour une course de travail, c ' est-à- dire le parcours de la palette à travers une chambre de travail 22 dans la bague de déplacement 20. Une pompe désignée par 57 constitue l'é- lément de travail proprement dit de la machine à palettes décrii5ci- dessus. la pompe alimente un organe utilisateur de pression 58 repré- senté sous forme d'une zone d'étranglement réglables 6a suapap de réglage de pression dispos sée dans la pièce de garniture 7 est également représentée sur la figure 4 avec les références numériques déjà indiqudesc 'la zone d'étranglement 59 représente aymb boliquement 11 alésage d'étranglement 16, la zone d'étranglement 60 correspond à l'alésage dtétranglement 19. La soupape à trois voies et deux positions ,désignée par 6t représente symboliquement, dans la position de commande I, une chambre 43 du rotor reliée à la rainure 47 de la pièce de garniture 7. L'autre position de commande II de la soupape à trois voies et deux positions 61 est alors obtenue lorsque la dite chambre de refoulement 43 est9 après rotation du rotor de 450 environrdans le sens des aiguilles d'une montreS reliée à la rainure 51 (figure 3)o La roue excentrique 61 représente ltalé sage 21 de la bague de déplacement 20, alésage sur lequel glissent les palettes 44. La roue tourne également dans le sens des aiguil- les d'une montre.L'étranglement 62 correspond à ltun des alésages 53 Ou 540 Le circuit de réglage fonctionne comme indiqué ci-après On considère une palette se trouvant au début d'une chambre de travail 22, cgest-à-dire une palette qui pénètre dans le domaine d'aspiration. Si une pression nulle règne dans le récepteur 58, la zone d'étranglement 14 est complètement ouverte,car le ressort 10 applique sans résistance le tiroir de distribution 9 complètement à droite, Be liquide de refoulement se trouvant sous une pression de circulation neutre arrive sans résistance dans la chambre de refoulement,43. Lorsque le récepteur 58 fait augmenter la charge de la pompe, le tiroir de distribution 9 se déplace en opposition au ressort 10, par suite de l'augmentation de pression se produisant dans la chambre sous pression 112par l'intermédiaire de la zone d'étranglement 60 jusqu'à ce que le liquide de refoulement s'écoulant vers la chambre 43 soit efficacement étranglé. Le tiroir de distribution 9 règle désormais la zone détranglement 14 constamment à une section telle qugil y ait, pour le tiroir de distribution 9, un équilibre de forces entre la force du ressort 10 et la force agissant sur le tiroir de distribution à partir de la chambre sous pression 11to Cette force est proportionnelle à la pression intermédiaire régnant dans la chambre 43.Si la charge de la pompe s'élève encore davantage, la section de la zone d'étranglement 14 est davantage réduite jusque à ce que la pression intermédiaire soit rétablie, Lorsque la charge de la pompe diminue, le processus inverse se produit. Les étranglements 59 et 60 (ou les alésages d'étant glement 16 et 19) assurent l'amortissement nécessaire au réglage du tiroir de distribution. La liquide de refoulement à la pression intermédiaire arrive dans la chambre 43 par 1 intermédiaire d'une rainure en forme d'arc 47, 48. La pression intermédiaire développe alors une force agissant sur le bord inférieur de la palette 44, cette force appliquant la palette contre l'excentrique 61 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre (c'est à dire contre la paroi inférieure de la bague de déplacement 20). La pression intermé- diaire agissant dans la chambre 43, sous la palette 44, doit être constamment plus grande que la moitié de la pression agissant sur la tête de palette correspondante. Lors de la poursuite de la rotation de la palette 44 dans la bague de soulèvement 20, (figure 3), la chambre 43 vient finalement en liaison avec l'une des rainures de pré-diS- tribution 55, 56 débouchant dans les rainures en forme d'arc 51, 52. Ces rainures sont remplies de liquide de refoulement à haute pression qui peut maintenant s'écouler dans la chambre 42. On obtient ainsi que la pression du système (haute pression) s'établisse sous la palette 44 avant de s'établir sur la tête de palette et, par suite, aussi dans la cellule située devant la palette considérée. En conséquence, la palette 44 est toujours appliquée sur la paroi intérieure de la bague de déplacement, mEme lorsque la pression dans la rainure 47 est inférieure àla moitié de la pression du système. Les rainures de pré-distribution 55 réduisent, en outre, la pulsation de pression. Si, maintenant, la palette 44 est ramenée dans la fente 42 par l'excentrique (ou par la courbe descendante de la bague de déplacement 20), le liquide de refoulement sous haute pression est refoulé de la chambre 43 par l'intermédiaire de la soupape à trois voies et à deux positions se trouvant temporairement dans la position de commande II, comme mentionné plus haut. 'l'étranglement 62(ou l'alésage 53,54) fait qu'il s'établit une pression un peu plus élevée que la pression du système. il s'exerce donc une résistance élastique contre le mouvement radial de la palette 44 vers l'intérieur. Be liquide de refoulement arrive ensuite au côté haute pression de la pompe. il est évident que la disposition décrite peut être également utilisée de façon aussi avantageuse pour des machines cellulaires à palettes ne comportant qu'une seule chambre de travail. En outre, la constitution des palettes n'a aucune influence sur les possibilités d'application de l'invention. :Bien entendu, l'invention nlest pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de lBinven- tion. REVENDICATIONS 1 .- Machine cellulaire à palettes utilisable comme pompe ou moteur, du type comportant des palettes coulissant de façon étanche dans des fentes radiales d'un rotor relié à l'arbre d'entraînements ces palettes séparant l'une de autre les cellules de refoulement individuelles et leurs bords extérieurs glissant sur un évidement du carter, notamment sur une bague de déplacement, machine comportant au moins une chambre de travail, notamment deux chambres de travail diamètralement opposées, en forme de croissant, entre évidement du carter et le rotor, chaque chambre de travail contenant un domaine basse pression et un domaine haute pression, du liquide de refoulement sous pression étant envoyé dans les chambres limitées par les bords intérieurs des palettes lorsque les palettes correspondantes parcourent un domaine basse pression de la machine, machine caractérisée par une soupape de réglage de pression commandant un passage étranglé entre le côté haute pression de la machine et les chambres limitées par les bords intérieurs des palettes pour établir, dans les dites chambres, une pression intermédiaire inférieure à la pression régnant sur le côté haute pression de la machine. 2.- archine cellulaire à palettes suivant la revendication 1, caractérisée par ce que la soupape de réglage de pression est incorporee organiquement dans le carter de la machine cellulaire à palettes, notamment dans une pièce de garniture. 3.- Machine cellulaire à palettes suivant revendication 1 ou revendication 2, caractérisée par ce que la soupape de réglage de pression comporte un tiroir de distribution coulissant dans un alésage, ce tiroir étant chargé, d'une part, par un ressort, d'autre part, par la pression intermédiaire régnant dans la chambre. 4o a.chille cellulaire à palettes sui- vant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par ce que l'espa- ce recevant le ressort est en liaison, par l'inte:rmédiaire d'un > tranglement avec un espace sans pression. 5.- Machine cellulaire à palettes sui vant l'une des revendications à a 4, caractérisee par ce que I pression intermédiaire régnant dans la chambre règne également dans une chambre sous pression limi%-éc par le tiroir de distribution, ces deux chambres étant reliées par l'intermédiaire d'un etranglew ment. 6.- Machine cellulaire à palettes suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par ce qu'un alésage débouche dans l'espace formé par une rainure annulaire disposée sur le tiroir de distribution, cet alésage étant relié au c3té haute pression de la machine cellulaire à palettes, un second alésage débouchant dans cet espace, et formant, conjointement avec un chanfrein de réglage fin, la zone d'étranglement. 7.- Machine cellulaire à palettes suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par ce que deux rainuressdiamètralement opposées, sont pratiquées dans un élément du carter dirigé vers le rotor, dans la région de diamètre des chambres, l'axe de symétrie de ces rainures coincidant avec celui des fentes à haute pression, par ce que, dans la mQme région de diamètre, sont disposées deux autres rainures en forme d'arc, l'axe de symétrie de ces rainures étant décalé de 900 par rapport à celui des premières rainures et une rainure de pré-distribution,se terminant en pointe, étant chaque fois disposée sur les premières rainures entre les rainures conjuguées. 8.- Machine cellulaire à palettes suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par ce que les premières rainures sont reliées, par l'intermédiaire d'alésages dt- étranglement, au côté haute pression de la machine cellulaire à palettes.