Brevet FR2097943A1 — publié le 19720303

RÉPUBLIQUE FRANÇAISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS © N° de publication : i A n u 111 ' s t.- r ■] u y pour le classemont or : r- s commandes ri»1 r*,t>tj»îuctr->f i (2^ N° d'enregistrement national (A utiliser pour les pj-efr.cfwS d'ann.jtU;^ les demandes copic^ officielles «t 'ouw^ autres correspond,jnct-s :-c i 1 N ? 2.097.943 71.21915 BREVET D'INVENTION PREMIERE ET UNIQUE PUBLICATION 22) Date de dépôt Date de la décision de délivrance. Publication de la délivrance 16 juin 1971, à 16 h 19 mn. 7 février 1972. B.O.P.I. — «Listes» ri. 9 du 3-3-1972. (5j) Classification internationale (Int. Cl.).. F 04 c 7/00//F 03 c 3/00. (7j) Déposant : YUKEN KOGYO COMPANY LTD., résidant au Japon. (73) Titulaire : Idem (7j) (74) Mandataire : Cabinet Regimbeau, Corre, Paillet & Martin. (54) Appareil hydraulique rotatif du type à ailettes. 2J Invention de : [22j (32) (Sjy Pr:onte conventionnelle : Demande de brevet déposée au Japon Is 9 juillet 1970, n. 59.509/1970 au nom de la demanderesse. >" c NATIONALE. 27. rue (!•; U Cunv. 71 21915 1 2097943 La présente invention concerne les appareils hydrauliques rotatifs, pompes et moteurs, à un seul étage et du type à aillettes. Dans les pompes à ailettes et un seul étage de type 5 classique, la pression maximale du fluide refoulé ne dépasse pas, en général, 210 kg/cm2. Cette limitation peut être attribuée à la diminution de la dilatation et de la compression du fluide aux pressions élevées due aux fuites, à la variation de la pression de contact entre les ailettes coulissantes et 10 la bague formant came du côté basse pression de la pompe et au manque de rigidité des ailettes qui coulissent dans les encoches du rotor. L'un des objets de l'invention est de réduire l'importance des inconvénients présentés par les moteurs et les pompes 15 à ailettes de type classique. L'appareil hydraulique rotatif du type à ailettes objet de l'invention est conçu et construit de façon que le fluide qui se rassemble dans une chaubre à fluide de forme générale annulaire délimitée par le rotor et la bague formant came est 20 soumis, au cours de ses dilatations et compressions volumétri-ques, à une pression internédiaire plus faible que la pression du c5té haute pression et plus forte que la pression du côté basse pression de l'appareil lorsque celui-ci est monté à la façon habituelle dans un circuit hydraulique. 25 La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment la présente invention peut réalisee. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente en coupe axiale un mode de ; ; réalisation préféré d'une pompe à ailettes conforme à l'in- - les figures 2 et 3 sont respec~ivement une vue ne ; ■-?. : e ie 1 'un et l'autre des plateaux qui sont en ::n;a;: s. r ; l'un? et l'autre face d'extrémité du :;t;r de la. pct.-e ne la - i. es figures 4 et 5 sont ire vues te ; in e :: aile £ ..ee entré r.itos iu rotor de la pompe r v~r ise.itant reep ; etiveme:-: 71 21915 2 2097943 les ailettes de ce rotor sur deux positions opératoires différentes, ces vues étant prises suivant les flèches I-I de la f igure 1. La pompe à ailettes représentée sur les figures des 5 dessins annexés comprend un carter 1 muni d'une entrée de fluide 2 et d'une sortie de fluide 3- Un arbre moteur 4, accouplé avec un moteur (non représenté) de commande de la pompe, est rigidement fixé dans un rotor 5 porteur sur sa périphérie d'un certain nomore d'ailettes planes 7 (voir figures 4 et 5). 10 Ce3 ailettes 7 coulissent dans des encoches radiales formées par le rotor 5 et, lorsque celui-ci est mis en rotation par l'arbre moteur 4, sont repoussées vers l'extérieur par la force centrifuge qui les maintient en contact avec la surface intérieure d'une bague formant came qui, à la façon bien connue, 15 entoure le rotor 5. Contre l'une et l'autre des faces d'extrémité du rotor, il est prévu respectivement un plateau 8 et un plateau y représentés respectivement sur la figure 2 et sur la figure 3 et qui forment des conduits en communication avec la sortie de fluide 20 3 et avec un dispositif détendeur 10, ce dispositif détendeur ainsi qu'il est expliqué en détail ci-après, envoyant après avoir réduit sa pr*33ion une fraction du fluide refoulé sous la base des ailettes 10. Le fluiis sortant du dispositif détendeur 10 est envoyé 25 par des conduits 13 percés dans le plateau 9 sur deuz lumières d'entrée 11 qui i -/touchent dans des évidements en forme de secteur 12 Co rmé3 sur l'une des faces du plateau S. Ces lumières d'entrée 1 I sent en communication hydraulique avec quatre lur.ieres i'ererée 11 par l'intermédiaire de conduits 15> ces 30 lumières d ' 2.-.trse vi étant équidistar.tes sur une réte circonférence sur 1 A in s i tu':/: 1= voit sur les figures J- et 3, le ret:r • ' ~ ---3.,".'.-; ~ Z S13.r.Z 03.120 déll T.i ïl'.ZT-: r U. ^ - -, -1 -- o - - x; -- - -i :: i-::-ir-.il e annulaire :v; rviry: .,;;e 33.^.*: L-:" v/i :• la ^.lajibrs ha.uz? 1:, 1 > la 71 21915 3 2097943 cette dernière étant en communication hydraulique avec la sortie 3. Les lumi res d'entrée 14 précitées s'ouvrent dans les parties de la chancre à huile dont la section droite a une surface noyenne, c'est-à-dire entre sa partie basse pres-5 sion de forte section droite et sa partie haute pression de section droite réduite. En se reportant aux figures 4 et 5, on voit que la pression de fluide qui s'établit dans les espaces référencés a et b délimités par deux ailettes adjacentes 7 est maintenue 10 plus faible que la pression de fluide qui s'exerce sur la sortie 3 en raison de la communication directe entre ces espaces a et b et le dispositif détendeur 10. Ainsi qu'il sera expliqué en détail par la suite, lorsque le rotor 5, dans le cas d'une pompe à ailettes montée dans un circuit hydraulique, 15 tourne, le fluide qui est aspiré à une pression réduite par l'entrée 2 dans ladite chambre annulaire et qui est refoulé dans la sortie 3 sous forte pression est soumis dans son trajet et par l'action du dispositif détendeur 10 à une pression intermédiaire entre la pression d'aspiration et la pression 20 de refoulement, ce qui réduit la charge appliquée sur les ailettes 7. La pression intermédiaire à laquelle est soumis le fluide campé dans les espaces a et b est choisie plus faible que la pression de refoulement sur la sortie 3 et plus forte 25 que la pression d'aspiration sur l'entrée 2. Lorsque l'invention est appliquée dans un moteur à fluide, la pression intermédiaire qui s'exerce dans lesdits espaces a et b est choisie plus forte que la pression de sortie et plus faible que la pression d'entrée du fluide. 3C Ainsi qu'on le voit sur les figures 4 e* 5, les conduits précités 13 ne sont jsmais en communication ni avec L'orifice d'entrée 2 ni avec l'orifice de sortie 3 même lorsque les ailettes 7 sont mises en action par La rctatie:. de L'arbre moteur 4. 35 Sur les dessins annexés, "la référence 17 desigr.s des rainures er. arc de cercle portées en surface car Le cLateau 1- et qui sent constamment en commur.ication avec la chambre 71 21915 4 2097943 haute-pression 18 par laquelle le fluide est refoulé, les références 19 et 20 désignent respectivement un piston de plus grand diamètre et un piston de diamètre plus petit appartenant au dispositif détendeur 10, la référence 21 désigne le 5 carter du dispositif 10, les références 22 et 23 désignent respectivement l'une et l'autre des plaques d'extrémité dudit carter, la référence 24 désigne un conduit de drainage partant du côté d'aspiration de la 'pompe, la référence 25 désigne une goupille d1 accouplement de la bague 6 formant came avec 10 les plateaux 8 et 9» et la référence 26 désigne la partie du carter 1 qui en assure la fermeture. La pompe à ailettes représentée fonctionne de la façon suivante. Lorsque la pompe est mise en rotation, le fluide aspiré par l'entrée 2 est refoulé à une pression plus élevée dans 15 l'orifice de sortie 3. Au début de la rotation du rotor 5» le dispositif détendeur 10 n'est pas alimenté en fluide refoulé et n'exerce aucune action, mais les ailettes 7 sont appliquées par la force centrifuge contre la surface intérieure de la bague formant came. 20 Une partie du fluide refoulé à pression accrue et qui se trouve dans la chambre 18 circule dans les rainures en arc de cercle 17 et aussi dans le dispositif détendeur 10. Le fluide refoulé, dont la pression a été réduite à une valeur intermédiaire par son passage dans le dispositif 10, est en-25 voyé dans les évidements en forme de secteur 12 et vient agir sous les ailettes 7 qui se trouvent dans la zone d'aspiration basse pression de la chancre à huile annulaire. Cette pression intermédiaire se propage aussi dans les espaces a et b par les lumières d'entrée 14 qui sont en communication hydraulique 30 avec les lumières 11 par l'intermédiaire des conduits 15. 2n supposant que la pression de refoulement du fluide et ladite pression intermédiaire fournie par le dispositif détendeur 1C sont respectivement égales à p et - p-^p, les pressions du fluide dans les espaces c, a et d (fgurs 4) sont ;3 respectivement égales à la pression d'aspiration du fluide, u p- £.? et û p, tandis que les pressions du fluide dans las espaces e, b et f sent respectivement égales à p, à p-Ap et à la pression d'aspiration du fluide (voir fi0ures 4 et 5;. 71 21915 s 2097943 Il apparaît donc des explications qui précèdent que les espaces entre ailettes adjacentes dans lesquelles la pression du fluide est forte sont adjacents avec les espaces entre ailettes adjacentes dans lesquelles la pression du fluide est 5 intermédiaire, de sorte que les fuites de fluide s'en trouvent réduites. De plus, tout fluide qui a pu fuir en.re un espace à pression élevée et un espace à pression intermédiaire retourne dans l'espace à pression plus élevée du fait de l'action de pompage effectuée par le bord inférieur des ailettes, de 10 sorte que le rendement volu-nétrique de la pompe n'est pas notablement diminué même si elle fonctionne sous forte pression de refoulement. Le tableau ci-dessous donne le résultat d'essais effectués sur une pompe construite par la demanderesse et ayant pour but 15 d'en déterminer le rendement voluaiétrique. Huile utilisée : huile de diesel grade 44 Pression de refoulement Og/cm'2) Débit de refoulement (1/mn) Vitesse de rotation (tr/mn) Rendement voluaié- trique Température de refoulement (°c) 0 2,68 1500 30 140 2,55 1495 6c (f 175 2,40 !t 83 11 210 2,28 II 79 32 245 2,20 It 76 n 280 11 74 33 31 5 2,07 rr 72 rt 3 50 2,04 ri 71 31 Du fait la pression de fluide qui s'exerce sur cori ir.f J-riour .iss ailettes dans la zone ùe su: ci or:, eu ue .rr^ssi ^, es: la pression Lr.ter-idiaire tr-citia, la f c r c qui r?::oujs-ï tes ailettes centra la surface ir.t jrieu 71. 21915 6 2097943 la bague fornant cane est effectivenent diminuée. De plus, et ainsi qu'on le voit en se référant ... la figure 4, la pression du fluide qui s'exerce sous l'ailette 7a soumise à la pression de refoulement est répartie sur cette ailette et sur les ailettes précédentes 7b et 7c, ce qui permet à la pompe de 1'invention de supporter des pression de refoulement plus fortes que ne le peut une pompe à un étage de type classique. D'autre part, tant que l'ailette 7c est soumise à la forte pression qui s'exerce dans l'orifice de sortie 3, les ailettes 7a et 7b qui la suivent sont soumises à ladite pression de fluide intermédiaire, ce qui évite toute variation brutale de pression et diminue les pulsations des ailettes et les bruits qu'elles émettent. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 21915 7 2097943 REVENDICATIONS Appareil hydraulique rotatif du type à ailettes, caractérisé en ce qu1il comprend : un rotor porteur sur sa périphérie d'une pluralité d'ailettes ; une surface excentrée formant came et entourant le rotor, de sorte que les espaces compris entre ailettes successives augmentent et diminuent périodiquement de volume lorsque le rotor tourne ; une chambre haute pression et une chambre basse pression en communication avec lesdits espaces entre ailettes en des points de positions angulaires différentes par rapport à l'axe du rotor ; et des dispositifs qui appliquent une pression intermédiaire entre celles qui existent respectivement dans la chambre haute pression et dans la chambre basse pression lorsque lesdits espaces entre ailettes successives se trouvent entre leurs positions angulaires pour lesquelles ils sont respectivement en communication avec la chambre haute pression et avec la chambre basse pression. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif qui fournit une pression intermédiaire est constitué par un détendeur alimenté par la chambre haute pression et muni d'un orifice de sortie qui est mis en communication avec lesdits espaces entre ailettes successives lorsque ces espaces se trouvent entre leurs positions angulaires précitées. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri er. ce que son rotor forme sur sa périphérie une pluralité d'encoches radiales de guidage des ailettes, ces ailettes se àéplaçant radialement dans lesdites enccctes, et en ce qu'il comporte des dispositifs qui appliquent ladite près si :n intermédiaire radialement et vers l'extérieur scus