Brevet FR2027570A1 — publié le 19701002

i 2027570 L'invention est relative à une pompe à pistons radiaux comportant un arbre d'entraînement et deux pièces tournant l'une par rapport à l'autre dont l'une (support de pistons) présente des cylindres orientés radialement destinés à recevoir les pistons 5 ainsi que des conduits de distribution allant des extrémités intérieures de chaque cylindre jusqu'à une surface de transition et dont l'autre (support de piste) porte une piste de came destinée à guider les extrémités extérieures des pistons, ainsi que des conduits d'aspiration et de refoulement communiquant chacun avec 10 la surface de transition. On connaît des pompes à pistons radiaux dans lesquelles le support de piston tourne sur un axe fixe et, pour cela, est accouplé, à l'aide d'un dispositif d'accouplement disposé latéralement, avec l'arbre d'entraînement. L'axe fixe constitue une partie d'un 15 carter, sur lequel est montée la piste de came fixe ou susceptible de pivoter. Les conduits de distribution sont orientés radialement ; la surface de transition se trouve sur la surface latérale de l'axe ; les conduits d'aspiration et de refoulement sont disposés à l'intérieur de l'axe. 20 Dans des pompes de ce genre, le support de piston du côté de refoulement de la starface de transition est écarté de l'axe et du côté d'aspiration est appuyé contre lui. Toute compensation, en particulier dans le cas des pressions relativement élevées, est très difficile. La surface de transition est limitée au pour-25 tour de l'axe. Il en résulte pour les embouchures coopérantes des conduits de distribution et des conduits d'aspiration et de refoulement des sections de passage relativement faibles ; l'écoulement est gêné et limite la vitesse de rotation de la pompe. De même la distance entre les embouchures de refoulement et d'aspi-30 ration est faible ; la mauvaise étanchéité qui en résulte entraîne des pertes par fuites. Toute augmentation des dimensions de l'axe est indésirable du fait que les forces centrifuges qui agissent sur le piston augmentent en même temps que la distance à 1'axe. L'usinage de cet axe avec ses conduits d'aspiration et de 35 refoulement soulève des difficultés considérables. De même l'entraînement du support de piston par l'intermédiaire d'un accouplement disposé latéralement rend plus coûteux la construction et augmente son encombrement en largeur. Pour toutes ces raisons, chaque fois qu'on avait besoin d'u-40 ne pompe à plusieurs cylindres pour des pressions relativement 69 41296 2 2027570 élevées et tournant à des vitesses relativement grandes, on utilisait jusqu'à présent une pompe à piston axial dans laquelle, à l'intérieur du support de pistons, sont disposés plusieurs cylindres parallèles entre eux et à l'axe de la pompe et les pistons, 5 par l'intermédiaire de tiges de pistons correspondants, sont entraînés par un plateau louvoyant lié à l'arbre d'entraînement. De l'extrémité, en regard du plateau louvoyant, de chaque cylindre partent des conduits de distribution qui, dans certains types de pompes, débouchent dans une surface de transition,, disposée per-10 pendiculairement à l'axe de la pompe, dans laquelle surface de transition sont disposées aussi les embouchures des conduits d'aspiration et de refoulement. Mais ces pompes à pistons axiaux nécessitent un nombre de pièces constitutives, plus grand que les pompes à pistons radiaux. 15 L'invention a pour but de donner, à une pompe à pistons ra diaux du genre décrit au préambule, une conformation telle qu'en évitant les inconvénients des pompes à pistons radiaux et des pompes à pistons axiaux connus et" en la réalisant selon un mode de construction simple, on puisse l'utiliser dans des gammes de pres-20 sion, de vitesse de rotation et de puissance très larges. Ce problème est résolu conformément à l'invention en maintenant le support de pistons contre une paroi du support de piste par au moins une surface de chant et en-constituant la surface de transition sur cette surface de chant. 25 Du fait que dans ce mode de construction la surface de tran sition se trouve sur. une surface de chant du support de pistons, on peut choisir à volonté la distance, radiale à l'axe de la pompe. Il n'y .a aucune difficulté à placer la surface de chant de telle manière que les embouchures coopérantes et aussi la distance en-30 tre les embouchures de refoulement et d'aspiration soient suffisamment grandes. De plus, on peut, grâce à des dispositifs de compensation agissant axialement, faire en sorte, que le support de piston n'ait pas tendance à se coincer et que l'interstice situé le long de la surface de transition soit suffisamment faible pour 35 qu'il ne s'y produise presque pas de pertes par fuites. La pompe peut donc être entraînée à de hautes.vitesses de rotation et délivre des pressions élevées. Du point de vue de la construction il y a lieu de souligner que le support de pistons peut être fixé directement sur 1'arbre 40 d'entraînement qui le traverse0 De ce fait, non seulement tout 69 41296 3 2027570 dispositif d'accouplement qui augmente la longueur axiale est désormais inutile, mais on peut appliquer-les pistons sur l'axe de la pompe avec une meilleure étanchéité, alors que toutes les autres conditions restent inchangées. On obtient donc une pompe qui, 5 pour sa puissance, est de plus faible encombrement.On n'a plus besoin non plus de fabriquer un axe de structure compliqués Le support de pistons est disposé de préférence entre deux parois parallèles du support de piste. Dans les cas simples, la seconde paroi est suffisante pour maintenir le support de pistons, 10 avec une étanchéité satisfaisante contre 11 autre paroi, portant la surface de transition. Mais il est beaucoup plus avantageux que le support de pistons soit constitué d'au moins deux plateaux qui, au moyen d'un dispositif de compression, sont écartés l'un de l'autre et appuyés 15 contre les deux parois. Ce dispositif presseur sert, d'une manière judicieuse, non seulement à produire dans la région de transition une certaine pression d'application, mais il devrait aussi exercer une compensation de pression. Lorsque par exemple le dispositif de compression comporte au moins un espace de compression 20 qui est alimenté par le fluide mis en circulation par la pompe, on obtient sur la surface de transition une pression d'application qui est fonction de la pression de la pompe ; de sorte que les pertes par fuite, pour des usures extrêmement faibles", peuvent être maintenues à de faibles valeurs. De plus, le dispositif 25 de compression peut comporter plusieurs espaces de compression, dont seuls sont alimentés par le fluide mis en circulation par la pompe ceux qui sont situés axialement en regard du côté de refoulement de la surface de transition. Dans ces conditions on est assuré que cette pression d'application n'est engendrée que dans 30 la seule région où 1'étanchéité requiert une pression d'application élevée. Dans un mode de construction particulièrement simple, les espaces de compression sont constitués par des anfractuosités circulaires ménagées sur la surface de contact et de préférence 35 dans un seul des plateaux appliqués l'un contre l'autre, dans chacune desquelles est inséré un joint torique d'étanchéité. Du fait qu'un déplacement de quelques centièmes de millimètres des plateaux constituant le support de pistons est suffisant pour produire la pression d'application désirée contre la surface de 40 transition, un tel joint torique est suffisant pour assurer l'é- 69 41296 4 2027570 tanchéité de l'espace de compression. De préférence, on prévoit, autour de l'axe de la pompe, autant d'anfractuosités qu'il y a de cylindres dans un plan. On peut donc affecter à chaque cylindre un espace de compression de ce 5 genre et grâce à lui effectuer la compensation qui est nécessaire pour le cylindre considéré et les conduits de distribution correspondants. Dans un exemple préférentiel de réalisation, il est prévu d'affecter à chaque cylindre un conduit de distribution parallè-10 le à l'axe situé à son extrémité intérieure. Ce conduit est facile à fabriquer. Il n'occupe qu'une faible étendue radiale et il permet sans difficulté de faire communiquer entre eux plusieurs cylindres disposés côte-à-côte. Lorsque les conduits de distribution parallèles à l'axe tra-15 versent complètement l'un des plateaux constituant le support de pistons entre la surface de transition et la surface de contact et débouchent chacun à l'intérieur d'un joint torique, on est assuré de la manière la plus simple, qu'à l'instant opportun il règne le long de la surface de transition une pression d'applica-20 tion suffisante. En outre, les conduits axiaux des deux plateaux, malgré leur mobilité axiale, sont appliqués l'un contre l'autre avec une excellente étanchéité. Un autre mode d'amélioration de la compensation de pression qui se traduit par trie diminution considérerable de 1 ' usure, con-25 siste en ce que les conduits de distribution parallèles à l'axe traversent complètement la totalité du support de pistons, présentent à leurs deux extrémités des embouchures de mêmes formes et que,-dans la paroi en regard de la surface de transition, sont prévues des -rainures qui sont symétriques des embouchures des con-30 duits d'aspiration et de refoulement. Du fait que les conduits de distribution traversent complètement la totalité de support de pistons, les rainures symétriques sont le siège des mêmes conditions d'écoulement que la région de la surface de transition,de sorte qu'on obtient une charge symétrique des plateaux constituant 35 le support de pistons. D'une manière avantageuse, les surfaces de chant du support de pistons sont disposées en retrait à l'intériëur et à l'extérieur de la surface de transition réalisée sous forme annulaire. Grâce à cette diminution de la surface à appliquer on peut encore, 40 avec des espaces de compression relativement faibles, obtenir des 69 41296 5 2027570 pressions superficielles spécifiques relativement élevées, comme elles sont nécessaires pour une étanchéité satisfaisante. A cet effet, l'anneau constituant la surface de transition peut avoir une largeur approximativement égale au diamètre des anfractuosi-5 tés constituant les espaces de compression. De plus, une partie en retrait de la surface de chant peut être agencée en palier fluide de butée. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple, non limitatif de réalisation en se référant aux 10 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à pistons radiaux conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe transversale de la pompe de la figure 1, effectuée pour la moitié supérieure de la figure le 15 long de la surface de transition et pour la moitié inférieure de la figure le long de la surface de contact de l'un des plateaux constituant le support de pistons et - la figure 3 enfin est une coupe partielle suivant la ligne A-A de la figure 1. 20 Un carter ou support de piste 1 comporte deux couvercles 2 et 3 qui sont maintenus à distance par une entretoise annulaire 4 et qui sont assemblés par des vis 5. Un anneau 6, sur la face intérieure duquel est formée une piste de came 7 circulaire, peut pivoter autour d'un axe 8 fixé au carter.Al'extrémité opposée 25 est prévu un axe 9 au-dessus duquel prend appui un bloc 10 qui, au moyen d'une tige filetée 11 et d'un volant de manoeuvre manuelle 12, peut être déplacé dans un sens et dans l'autre. Ce dispositif de réglage repose dans une pièce rapportée 13 qui est fixée au support de piste 1 au moyen de vis 14. 30 Un arbre d'entraînement 15 est maintenu dans deux paliers glissants 16 et 17 portés respectivement par les couvercles 2 et 3 et arrêté relativement à tout déplacement axial par un palier à billes 18. L'arbre 15 porte, sur une denture 19, un support de pistons 20, qui se compose de deux plateaux 21 et 22. Chaque pla-35 teau présente sept cylindres orientés radialement et disposés à la même distance l'un de l'autre, dans lesquels peuvent coulisser des pistons 24. Au cours de la rotation de l'arbre 15 ces pistons sont appliqués par la force centrifuge contre la piste 7 et, en fonction de l'excentricité de la piste annulaire 6 par rapport à 40 l'arbre 15, sont poussés radialement vers l'intérieur. 69 41296 6 2027570 Chaque cylindre 23, à son extrémité intérieure est en communication avec un conduit 25 orienté parallèlement à l'axe. Ce conduit traverse les deux plateaux 21 et 22 d'une surface de chant extérieure 26 à l'autre surface de chant 27 et y comporte une embou-5 chure 28 qui correspond à toute sa section de passage. Dans le couvercle 2 sont ménagés un conduit d'aspiration 29 et un conduit de refoulement 30 qui, dans la paroi intérieure 31 du couvercle 2, conduisent à des embouchures en forme de segments circulaires 32 et 33 formant des rainures. Dans le couvercle 3, sur sa paroi in-10 térieure 34, sont prévues des rainures 35 et 36 qui sont symétriques des embouchures 32 et 33. Entre la surface de chant 26 du . plateau 21 et la paroi 31 du couvercle 2 on obtient une surface de transition annulaire 37 à l'intérieur de laquelle sont disposées les embouchures 28 des conduits 25 et les embouchures 32 et 15 33 des conduits d'aspiration et de refoulement 29, 30. La région 38 située à l'intérieur de la surface de transition annulaire 3 7 est en retrait par rapport au plateau 21. A l'extérieur de la surface de transition annulaire 3-7 est prévue une rainure annulaire 39 munie de rainures radiales 39' conduisant vers l'extérieur, ce 20 qui fait que les surfaces restantes 40 forment une sorte de palier fluide. La surface de chant 27 opposée du plateau 22 est constituée de la même manière. Sur la surface de contact 41 des deux plateaux 21 et 22 sont ménagés,dans le plateau 22,sept anfractuosités annulaires 42 dans 25 chacune desquelles est logé un joint torique 43. Le diamètre de ces anfractuosités 42 et leur position sont tels que chacun d'eux embrasse complètement un conduit axial 25. De telle manière, on obtient un espace de compression. En même temps, les conduits 25 ménagés dans les deux plateaux 21 et 22 communiquent entre eux 30 d'une manière étanche. Le fluide mis en circulation par la pompe, qui passe le long de la surface de transition 37 entre le piston 24 et le cylindre 23 ou le long de la surface de contact 41 pour aller vers l'extérieur, se rassemble dans l'espace 44 et de là peut être évacué à 35 travers un conduit 45 et un raccord 46. Pour lamise en marche de la pompe, on entraîne l'arbre 15 et on déplace à l'aide du volant 12 la piste circulaire 6 disposée excentriquement par rapport à 1'arbre. Ensuite trois paires de pistons exécutent une course d'aspiration et trois paires de pis-40 tons exécutent une course de refoulement tandis que la septième paire de pistons a atteint justement son point mort inférieur ou 69 41296 7 2027570 supérieur. Dans l'exemple de réalisation considéré ici les pistons représentés dans la partie supérieure de la figure 1 travaillent au refoulement. Il en résulte que 1'anfractuosité 42 est aussi soumise a la pression du fluide mis en circulation par la pompe de 5 sorte que les deux plateaux 21 et 22, en cet emplacement, se trouvent écartés l'un de l'autre et appuyés contre les parois 31 et 34 des couvercles 2 et 3. On obtient donc une bonne étanchéité sur la surface de transition 37. Mais dès que le piston correspondant a terminé sa course de refoulement, la pression régnant à 10 l'intérieur de 1'anfractuosité 42 diminue aussi et en conséquence aussi la pression d'application sur la région correspondante de la surface de transition 37, ce qui diminue d'une manière correspondante l'usure.Il en résulte que les deux anneaux 21 et 22 ne sont pressés l'un contre l'autre par leurs surfaces de transition 15 37 avec une force accrue que lorsque c'est nécessaire pour des raisons d'étanchéité. On peut envisager de nombreuses variantes présentant des modifications de l'idée fondamentale de l'invention. Par exemple les conduits 25 ne sont pas obligatoirement parallèles à l'axe. En 20 leur donnant une position oblique on peut obtenir que les pistons 24 puissent être poussés encore plus loin vers 1'intérieur et que malgré cela les embouchures 26 des conduits puissent être disposées plus loin vers l'extérieur. On peut prévoir aussi plus de deux plateaux 21 et 22. Les divers cylindres peuvent être mis en commu-25 nication par l'intermédiaire de conduits axiaux. L'étanchéité des conduits entre les plateaux s'effectue encore à l'aide de joints toriques. On peut envisager aussi que le second plateau 22 ne porte pas de pistons et qu'il présente éventuellement une très faible épaisseur. 30 Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus ^écialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 69 41296 8 2027570 REVENDICATIONS 1. Pompe à pistons radiaux comportant un arbre d'entraînement et deux pièces tournant l'une' par rapport à l'autre dont l'une (support de pistons) présente des "cylindres - orientés radialement 5 destinés à recevoir les pistons ainsi que des conduits- de distribution allant des extrémités intérieures de chaque cylindre jusqu'à une surface de transition et dont l'autre (support de piste) porte une piste de came, destinée à guider lès extrémités extérieures des pistons^, . ainsi que des conduits d'aspiration et de re— lO foulement communiquant "chacun avec la surface de. transition, laquelle pompe à .pistons radiaux est caractérisée en ce que le support de pistons. 20 est maintenu contre une paroi 31 du"support de piste 1 par au moins une surface de chant 26 et la surface de tran sition 37 est constituée sur. cette surface de chant. 15 2. Pompe selon ~la revendication 1, caractérisée en ce que le sup * port de pistons 20. est disposé entre deux parois parallèles 31,34 du support de piste 1. 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le support de pistons 20 se compose d'au moins deux plateaux 21,22 20 qui, au moyen d'un dispositif de compression, sont écartés l'un de l'autre et appuyés contre les deux parois 31, 34. 4. Pompe selon la. revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de compression comporte au moins "un espace de compression 42 qui est alimenté par le fluide mis en circulation par la 25 pompe. 5. Pompe selon la revendication 4, caractériséè en ce que le dispositif de compression comporte plusieurs espaces de compression 42, dont seuls sont alimentés par le fluide mis en circulation par la pompe ceux qui .sont situés axialemerit en regard du .30 côté de refoulement de la surface de transition 37. • 6. Pompe selon, la revendication 5., caractérisée en ce que les espaces de compression sont constitués -par des anfractuosités circulaires 42, ménagées sur la surface de contact 41 et de préférence dans un seul des plateaux 21, 22 appliqués l'un contre 35 "l'autre, dans chacune desquelles ^est inséré un joint torique d'étanchéité. * • 7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il est prévu, autour de l'axe de la pompe autant d'anfractuosités 42 qu' il y a de cylindres 23 dans un >plan. - 40 -8- Pompe, selon l'une quelconque'des revendications 1 à 7, '.carac- COPV 9 2027570 terisée en ce qu'a chaque cylindro vi " Qs-j. affecte un conduit de distribution 25 parallèle à l'axo , Auue a son extremite intérieure . 9. Pompe selon l'une quelconque m-,, ; revendications 6 a 8, carac- 5 térisée en ce que les conduits -"de di . ylatribution 25 parallèles a 1.'axe traversent complètement l'uri p-i . 1 des plateaux constituant le support de pistons entre la surfac« h» . transition 3 7 et la surface de contact 41 et débouchent chacun s ciln a 1»intérieur d'un joint torique 43. 10 io. Pompe selon l'une quelconque h». 00 revendications 1 a 9, caractérisée en .ce que les conduits de hi-i. J a*atribution 25 parallèles a l'axe traversent complètement la e&lite du support de pistons 20 et présentent à leurs deux extrrfnH ,J"ces des embouchures de memes formes et que dans la paroi 34 exï reciAi-M j ■ yax:cl de la surface de transition 15 37, sont prévues des rainures 35, 3« _ . , - 4ul sont symetriques des embouchures 32. 33 des conduits d'a3n-t ^Piration et de refoulement. 11. Pompe selon l'une quelconque dae. - H af,a revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le support de ru »j. Pistons 20 est fixé directement sur l'arbre d'entraînement 15 nm , nui ie traverse. 20 12. Pompe selon l'une quelconque H H QOa revendications 1 à 11, ca ractérisée en ce que les surfaces dii „ ; at* chant 26, 27 du support de ■pistons 20 sont disposées en retraiH u a l'interieur et a l1extérieur de la surface de transition 37 , ' réalisée sous forme annulaire. 25 13. Pompe selon la revendication it , > caractérisée en ce que l'anneau constituant la surface de tran«H tion 37 a une largeur approximativement égale au diamètre des c , "hfractuosites'constituant les espaces de compression 42. 14. Pompe selon les revendicationa n , . , et 13, caractérisée en ce -an qu'une partie en retrait de la surfji«„ . qe chant est agencee en palier fluide de butée 39, 39', 40, COPV