Brevet FR2026781A1 — publié le 19700918

La présente invention a pour objet un dispositif hydrostatique à deux fins: pompe ou moteur, comportant un rotor dans lequel sont ménagées les chambres de refoulement, la partie centrale du rotor comportant un alésage dans lequel vient se 5 loger concentriquement un cylindre distributeur staticnnaire, avec conduits d'entrée et de sortie et deux gorges demi-circulaires de distribution, ce cylindre étant flottant dans le sens radial, et fixe dans le sens axial et dans le sens circonféren-tiel, sa fixation au carter étant étanche, à la périphériè dudit 10 cylindre étant ménagées, de part et d'autre de chacune des deux gorges de distribution, des cavités ou poches de décharge reliées soit au conduit d'entrée soit au conduit de sortie, par un canal étanche compensateur de pression. Un tel dispositif hydrostatique à deux fins compor-15 tant un cylindre distributeur reliant radialement les chambres de refoulement aux orifices de raccordèment du fluide de travail, ne doit pas être confondu avec un dispositif connu qui c omporte un raccordement hydraulique axial réglable, dans lequel les cavités ou poches de décharge du cylindre distributeur sont di-20 mensionnées ét disposées de telle sorte que le cylindre flotte sur toute l'étendue de son logement, à l'abri des couples de force, car malgré que le jeu y soit peu important il en résulte une fuite due en grande partie aux poches dé décharge, fuite qui bien que ne se manifestant pas vers l'extérieur donne nais-25 sance à un circuit parasite, provoquant une perte en liquide de travail qui, aux pressions élevées, diminue le rendement volu-métrique du dispositif. L'objet de l'invention est d'améliorer le rendement volumétrique des complexes hydrostatiques à cylindre distributeur 30 flottant. On y parvient endonnant aux poches de décharge dudit cylindre distributeur, tant du côté des hautes que des basses pressions, une forme carrée, ovale, ou circulaire, et en les concentrant par paires diamétralement opposées,le plus près possible du centre de gravité de la gorge correspondaivfce. Du fait de cette concen-35 tration des poches de décharge, cela permet de réduire leur dimension, l'objet du perfectionnement étant de raccourcir le plus possible pour une superficie donnée le périmètre de la poche de décharge qui est le facteur important de fuite. Une variante de l'invention propose de donner aux poches de décharge 40 une forme telle que le rapport du périmètre à la superficie soit 69 43926 2 2026781 aussi proche que possible de l'imité» Afin que les poches de décharge occupent axialement le minimum de place, et bien que la forme circulaire soit idéale, une variante de l'invention propose une forme ovale dont le grand 5 axe est parallèle à la gorge de distribution. Pour éviter les fuites en bordure des canaux compensateurs, une autre variante de l'invention propose que les canaux soient ménagés dans la masse, c'est-à-dire de recourir à des canaux entièrement clos, et non pas comme d'ordinaire à des canaux ouverts en surface. 10 La chute de pression entre poches de décharge et gorges de distribution d'une part, et chambre non active d'autre part, résulte de l'inévitable fuite d'huile qui se déclare dans l'interstice séparant le cylindre distributeur et l'alésage du rotor; plus cet interstice est long, moins il arrive d'huile à l'extrémité 15 de l'interstice,pour une différence de pression donnée; aussi donne-t-on au cylindre distributeur une longueur axiale suffisante pour que les poches de décharge et les gorges de distribution n'entraînent pas une bordure trop étroite. Etant donné que la pression régnant dans l'interstice ne décroit que pro-20 gressivement, il se produit, en raison à la fois de la pression s'exerçant en bordure, et des dimensions de ladite bordure, une force résultante s'ajoutant à celle des poches de décharge. On n'a pas encore établi la loi exacte suivant laquelle varient les pressions sur toute la longueur de l'interstice, et plusieurs 25 facteurs sont en c.ause: largeur de l'interstice, viscosité et température de l'huile, etc.. L'expérimentation permet cependant de déterminer quel facteur partiel est à considérer pour la pression moyenne régnant dans la bordure par rapport à la pression totale régnant dans la poche, et c'est seulement ainsi que l'on 30 peut connaître l'influence compensatrice de pression sur la bordure. Pour réaliser une compensation exacte, l'invention propose que les poches de décharge n'aient que 60 à 85$ environ de la surface des gorges de distribution, ceci tenant compte du rôle marginal que jouent les poches de décharge dans la compensation, 35 et découle du fait qu'à partir du bord des poches de décharge, il se produit, suivant les variations de largeur de la bordure, une baisse de pression qui, en première approximation, est linéaire. En seconde approximation, on considère comme constante la largeur des parties de bordure entourant les poches de décharge .40 et les gorges de distribution, et adopte comme pression moyenne la moitié de la pression maximale. 69 43926 3 2026781 Les détails de l'invention apparaitront de la description en référence aux dessins annexés. La fig.l est une coupe longitudinale d'un dispositif hydrostatique à cylindre distributeur flottant , avec pochœde 5 décharge et canaux compensateurs de pression conformes à l'invention. La fig.2 est une coupe transversale du même appareil, pratiquée sur le rotor. La fig.3 est la développée de la surface périphérique 10 du cylindre distributeur. Le dispositif hydrostatique représenté en figs.l et Z est utilisable à volonté comme pompe ou comme moteur, suivant que son arbre 1 est relié à une force motrice ou que son entrée 2 est raccordée à une source d'air comprimé. L'arbre 1 est soli-15 daire du rotor 5 dans lequel sont ménagés radialement les cylindres de refoulement 3 avec leurs pistons 4 entraînés dans les sens circonférentiel et axial. Le rotor 5 repose par ses extensions latérales S et 9, sur les paliers 6 et 7 des flasques 10 et 11. Le rotor tourne autour de son axe 12. Excentriquement à 20 l'axe 12 est disposée la couronne 13 qui tourne avec le rotor et assure le guidage radial des pistons 4, la rotation s'effectuant sur les paliers 14 et 15 des flasques 16 et 1?'. La couronne 13 est disposée au centre du carter 30 et tourné autour de l'axe excentré 25. La partie centrale du rotor 5 comporte 25 un alésage 27 dans lequel vient se loger avec très peu de jeu un cylindre distributeur 28, qui comporte axialement dans sa masse un canal d'entrée 3* et un canal de sortie 32 fermés frontalement par un bouchon 3^. Le cylindre distributeur 20 comporte également périphériquement les gorges demi-circulaires 30 de distribution 33 et 34* la gorge 33 communiquant avec le canal d'entrée yi et la gorge 34 avec le canal de sortie 32, ces gorges périphériques demi-circulaires pénètrent presque à mi-profon-deur dans le cylindre distributeur 20, les deux gorges étant séparées par des parties pleines 35 et 36. dans le plan de 35 1'excentration. Les chambres de refoulement constituées par les cylindres 3 et les pistons 4, sont reliées par des alésages radiaux 37 aux gorges 33 et 34, les alésages 37 étant de même diamètre que les gorges 33 et 34, alors que les parties pleines 35 et 36 sont un peu plus larges que les alésages 37, de façon 40 à bien les recouvrir en cours de rotation. Par les alésages 39 69 43926 4 2026781 et 40 sont établies: la communication entre le conduit d'entrée 31 et l'entrée 2, et entre le conduit de sortie 32 et la sortie 42, au travers de deux espaces annulaires compris entre le cylindre distributeur 28 et le prolongement 43- du carter, 5 des joints de caoutchouc assurant l'étanchéité. Le prolongement Al du carter, comme on le voit sur la fig.l, ménage en effet plus de jeu autour du cylindre 28 que n'en réservait l'alésage 27. Sur la fig.l, le prolongement 41 du carter et le 10 cylindre distributeur 28 sont représentés à 90° par rapport aux autres parties de l'appareillage. Au moyen d'un anneau 43 entourant le cylindre distributeur 28, et disposé entre le prolongement 41 du carter et le palier 7 du rotor 5, et à l'aide de deux tiges 44 et 45 formant entre elles un angle de 90°, et fixées 15 d'une part au carter et d'autre part au cylindre distributeur, mais qui peuvent glisser librement dans les alésages de l'anneau 43» le cylindre distributeur se trouve suspendu au carter. Dans les limites du jeu des tiges dans les alésages de l'anneau, le cylindre distributeur ne peut subir ni déplacement axial ni cir-20 conférentiel; la seule possibilité de mouvement qu'il ait consiste en de faibles oscillations radiales, en fonction de l'élasticité des joints de caoutchouc placés dans l'intervalle laissé entre le cylindre distributeur et le prolongement 41 du carter. GRâce au dispositif ainsi décrit, le distributeur 25 28 est pourvu d'une certaine souplesse radiale, mais n'est dé-plaçable ni axialsment ni circonférentiellement, et son mode de fixation au carter est étanche"aux pressions. 11 flotte dans son logement , e t sa position se règle exactement sur l'alésage donné au rotor en absorbant sans difficulté de petits déplace-30 ments ou oscillations radiales. La compensation des efforts qui par l'intermédiaire des gorges 33 et 34, s'exercent sur le cylindre distributeur 28, s'obtient grâce aux poches 33a et 33b, 34a et 34b, qui sont ménagées de part et d'autre des gorges 33 et 34 à la périphérie du cylindre distributeur. Dans l'esprit 35 de l'invention, le périmètre de ces poches doit être le plus réduit possible, d'où leur forme ovale qui exige le moins de place dans le sens axial. De cette façon, les intervalles 54 restent assez larges sans qu'il soit nécessaire de donner à la poche une plus grande longueur. Les poches sont disposées par 40 paires symétriquement de part et d'autre des gorges, et leur 69 43926 5 2026781 superficie totale, abstraction faite d'influence marginale dont il conviendrait de tenir compte, est à peu près égale à celle de la gorge correspondante. Ces poches sont reliées auxconduits d'entrée et de sortie 31 et 32, par des canaux 50 et 51 ménagés 5 dans la masse et ne pouvant procurer aucune fuite, le tracé de ces canaux évitant le conduit qui ne lui correspond pas, c'est-à-dire que le canal 50 reliant les poches 34a et 34b au conduit 32, évite le conduit 31, et le canal 51 reliant les cavités 33a et 33b au conduit d'entrée 31 évite le conduit 32. 69 43926 6 2026781 REVENDICATIONS 1. Dispositif hydrostatique à deux fins: pompe ou moteur, qui comporte un rotor avec chambres de travail, dans tin alésage central duquel est logé un cylindre distributeur avec conduits d'entrée et de sortie et gorges de distribution, ce 5 cylindre étant flottant dans le sens radial tout en restant fixe dans les sens axial et circonférentiel, sa fixation au carter étant étanche, ledit cylindre présentant à sa surface périphérique, en vue de compenser les pressions qui s'y exercent, des poches de décharge disposées par paires diamétralement opposées 10 de chaque côté des gorges de distribution, ces poches étant reliées respectivement aux conduits d'entrée et de sortie, par des canaux compensateurs de pression, le dispositif étant caractérisé en ce que les poches de décharge sont concentrées le plus près possible du centre de gravité de la gorge de distribution 15 correspondante, sur le côté du cylindre de distribution. 2. Dispositif hydrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poches de déchargé sont prévues de telle sorte que le rapport de leur périmètre à leur superficie soit minimal. 20 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poches de décharge ont une forme ovale presque circulaire, dont le grand axe est orienté dans le sens circon-férentiel. 4. Dispositif hydrostatique selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce- que les poches de décharge sont reliées aux conduits d'entrée et de sortie ouverts sur les gorges de distribution, au moyen de canaux ménagés dans la masse, entièrement clos et étanches. 5 • Dispositif hydrostatique selon l'ensemble des 30 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aire de projection des poches de décharge perpendiculairement à la direction de l'excentricité, représente 60 à 655^ environ de l'aire des gorges distributrices.