Brevet FR2159261A1 — publié le 19730622

On cennatt des nehines hydrauliques, jeteurs a poupes, qui seat constituées par un bloc cylindre monté à rotation dans un carter. Ce bloc cylindre possède une pluralité de cylindres, dont les axes sont tous parallèles entre eux, et parallèles à l'axe de rotation dudit bloc cylindre. Un piston étant ponté coulissant à l'intérieur de chaque cylindre, ces machines sont dites être à pistons axiaux. Le carter est suni de deux raccords de la machine à un circuit hydraulique, lesdits raccords étant eux-mEmes en communication avec des lumie- stères d'admission dans et d'échappement du fluide hors de ladite machine. Ces lumières sont ménagées dans une pièce possèdant une force plane disposée en regard d'une section plane du bloc cylindre dans laquelle débouchent les cylindres , est solidaire en rotation du carter, et est dénommée distributeur plan , ou encore glace de distribution. Elle peut cependant osciller légèrement par rapport au bloc cylindre sur la section droite précitée duquel elle est maintenue en appui par des moyens connus, tels que de petits vérins d'équilibrage. Afin de faciliter la rotation du bloc cylindre par rapport à ladite glace de distribution, celle-ci est munie d'une zone périphérique annulaire, concentrique à l'axe de rotation du bloc cylindre, et formant palier fluide. Cependant, malgre les dispositions connues, déjà complexes, on a dû constater que certaine déséquilibres subsistaient, Ainsi, on s'est aperçu que les orifices des cylindres recouvrant partiellement les extrémités des lumières, celle le concernant notamment le fluide haute pression, mais les recou visant selon des surfaces variables au cours de la rotation et inégales d'un cylindre à l'autre, un couple déséquilibrant était engendré et avait pour effet de tendre à faire osciller la glace de distribution autour d'un axe contenu dans le plan des lumières, et sensiblement perpendiculaire aux ones centrales des ceurbes délimitant lesdites lumières. L'oscillation de la glace de distribution résultant des effets de ce couple est défavorable à l'obtention d'un bon fonctionnement de la machine, et perturbe notamment le régime d'alimentation en fluide de la zone périphé- rique précitée formant palier. Elle provoque également une variation du jeu entre le bloc cylindre et la glace de distribution ce qui entraîne une varia talon non désirée et non contrôlée des fuites de fluide entre ces deux pièces. L'invention entend remédier aux effets défavorables de ce couple de déséquilibre, et ce, au moment où il se produit et a un effet prépondérant, et propose pour ce faire des moyens spécifiques de nature 3annihiler les effets dudit couple. A cet effet, l'invention a donc pour objet une machine hydraulique, telle qu'un moteur ou une pompe comprenant, d'une part, un bloc cylindres rotatif comportant une pluralité de cylindres sensiblement paral leles à ltaxe de rotation dudit bloc cylindres et dans lesquels évoluent des pistons, d'autre part, une glace de distribution munie d'une lumière d'admission et d'une lumière d'échappement du fluide, symétriques l'une de l'autre et susceptibles d'être successivement en communication avec chacun desdits cylindres par l'intermédiaire de conduits prévus en correspondance dans le bloc cylindres. Une zone périphérique annulaire de ladite glace est destinée à constituer palier, de préférence hydrostatique, pour le bloc cylindre. Quatre cavités borgnes, ménagées dans ladite zonetFpériphérique, sont disposées radialement en regard de chacune des extrémités des lumières d'admission et d'échappement. Des orifices ménagés dans le bloc cylindres pour entre respectivement en communication avec chacun des cylindres, sont susceptibles de venir en regard desdites cavités borgnes. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires ainsi que leurs avantages apparaîtront, au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qutà titre indicatif et non limitatif. I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe d'une pompe hydraulique conforme b l'invention, coupe passant par l'axe de rotation du bloc cylindre, suivant I-I de la figure 4 - les figures 2 à 5 sont des vues de dessus de la face de distribution de la glace, les orifices du bloc cylindres étant superposés en quatre positions distinctes dudit bloc cylindre par rapport å la glace de distribution. La pompe décrite est constituée par des éléments du bloc cylindre qui sont repérés par unnombre, identique pour un même élément quelle que soit sa position, suivi par un indices, b, c ou d, selon que I'élément concerné est représenté dans la position du bloc cylindre représentée en regard de la figure 2, 3, 4 ou 5. Les éléments constitutifs du carter ou de la glace de distribution, repérés en une position, qui sera considérée comme étant invariable, n'ont que des références simples non indicées. En regard des figures 1 et 4, on a représenté une pompe hydraulique constituée par un carter 1 à l'intérieur duquel un bloc cylindre 2 c est monté à rotation par l'intermédiaire d'un palier 3. Une glace de distribution 4 est interposée entre le carter 1 et le bloc cylindre 2 c. Elle comporte deux lumières de distribution, une lumière 5 d'admission du fluide basse pression, et une lumière 6 d'échappement du fluide sous pression éle vive, qui sont en communication avec l'extérieur du carter 1 au moyen de conduits 7 et 8 qui sont ménagés respectivement dans la glace de distribution 4 et dans ledit carter et sort reliés entre eux, les deux conduits de chaque lumière par des manchons 9, de maniere d'ailleurs connue en soi. La glace de distribtuion comporte une face 10 en regard de laquelle débouchent les sept orifices ll c 12 c, 13 c, 14 c, 15 c, 16 c et 17 c de sept cylindres ménagés dans k hbloccylindre 2 c. Les axes desdits cylindres sont par ailleurs parallèles à l'axe de rotation moyen 18 du bloc cylindre par rapport au carter 1. Un piston est monté coulissant dans chaque cylindre ; il en est ainsi notamment de deux pistons, qui sont identiques aux autres pistons, mais qu'on a repérés plus particulièrement en 19 c et 20 c. On remarque en outre que les lumières 5 et 6 ont leun extrémités conformées en des fraisures de progressivité 21 et 22 pour la lumière 6, 23 et 24 pour la lumière 5. Dans la position du bloccylindre représentée sur la figure 4, l'o fice Il c du cylindre dans lequel le piston 19 c, en position haute, est monté coulissant, chevauche concomitamment la lumière 6 et la fraisure 21. L'orifice 14 c du troisième cylindre après le cylindre d'orifice ll c, dans lequel le piston 20 c, en position basse, est monté coulissant, par contre ne chevauche que la fraisure 22. On aura noté que des conduits 25 c sont ménagés dans le bloc cylindre et relient l'intérieur de chaque cylindre 11 c à 17 c à un petit orifice 31 c, 32 c, 33 c, 34 c, 35 c, 36 c, 37 c qui débouche dans la section droite 26 c dudit bloc cylindre qui est en regard de la face 10 de la glace de distribution 4. Les orifices 31 c å 37 c sont disposés sur un cercle centré sur l'axe de rotation 18 et sont susceptibles de chevaucher quatre cavités borgnes 27, 28, 29 et 30, ménagées dans la face 10 de la glace de distribution 4 et disposées approximativement, dans la zone périphérique 38 de ladite glace 4, sur la ligne 39 quipasse par les zones de raccordement de la lumière 5 et des fraisures 21 et 22 pour les cavités 27 et 28, et sur une ligne 40, qui passe par les zones de raccordement de la lumière 6 et des fraisures 23 et 24 pour les cavités 29 et 30. Enfin, on remarque la présence de deux cavités 41 ménagées dans la glace de distribution 4 et débouchant dans sa face 42 opposée å la face 10. Des conduits 43 relient en permanence, et de maniere connue en soi, les cavités 41 au conduit 7 contenant le fluide haute pression, éventuellement par l'intermédiaire de la lumière haute pression 6. De petits pistons 44 sont montés coulissants dans les cavités 41, qu'ils délimitent et sont en appui sur la face intérieure 45 du carter 1 qui est disposée en regardde la face 42 de la glace de distribution 4. A titre indicatif, on précise qu'il sera commode de faire référence aux deux axes suivants, qui sont contenus dans le plan de la face 10 de la glace de distribution 4, et passent par le centre 46 de ladite face l'axe 47 est parallèle aux droites 39 et 40, et l'axe 48 est perpendiculaire à l'axe 47 et passe dans les zones médianes des deux lumières 5 et 6. En regard de la figure 2, on a représenté une première position relative du bloc cylindre par rapport à la glace de distribution. Les orifices des cylindres sont disposés en lla, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a et 17a. Les orifices associés à chaque cylindre, débouchant en regard de la face 10 de la glace de distribution, occupent les positions 31a, 32a, 33a, 34a, 35a, 36a, 37a et sont reliés aux orifices des cylindres par les conduits 25a. On note que l'orifice lla est disposé entre les deux fraisures 21 et 24 et n'en chevauche aucune, ni aucune des deux lumières 5 et 6. L'orifice 31a ne chevauche, non plus, aucune des cavités borgnes 27, 28, 29 ou 30. Au contraire, l'orifice 14a chevauche concomitamment la lumière 6 et la fraisure 22. L'orifice 34a, quant à lu4ne chevauche pas encore la cavité borgne 28, mais est sur le point de commencer à la chevaucher. La rotation du bloc cylindre par rapport à la glace de distribution et au carter s'effectue dans le sens de la flèche F. Après avoir tourné d'un petit angle par rapport à sa position de la figure 2, le bloc cylindre occupe une deuxième position relative par rapport à la glace de distribution, deuxième position représentée en regard de la figure 3. Les orifices des cylindres sont maintenant disposés en llb, 12b, 13b, 14b, 15b, 16b et 17b, alors que les orifices associés sont venus en 31b, 32b, 33b, 34b, 35b, 36b et 37b en étant reliés aux orifices des cylindres par les conduits 25b. L'orifice llb chevauche la fraisure 21 sans être superposé à la lumière 6. L'orifice 31b ne chevauche pas encore la cavité borgne 27, mais est sur le point de le faire.L'orifice 14b ne chevauche pratiquement plus que la fraisure 22, alors que l'orifice 34b chevauche la cavité borgne 28. Le bloc cylindre ayant poursuivi sa rotation se trouve maintenant dans la troisième position représentée sur la figure 4. Dans cette position, l'orifice llc ne chevauche pratiquement plus que la fraisure 21, alors que l'orifice 14c ne chevauche que la fraisure 22. Par ailleurs, l'orifice 31c chevauche la cavité borgne 27, alors que l'orifice 34c ne chevauche plus la cavité 28, qu'il vient de quitter. Enfin, après une nouvelle rotation, le bloc cylindre se trouve dans la quatrième position représentée sur la figure 5. Dans cette position, les orifices des cylindres sont disposés en îld, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d et 17d, de même que leurs orifices associés, auxquels ils sont reliés par les conduits 25d, sont disposés en 31d, 32d, 33d, 34d, 354 36d et 37d. L'orifice lîd chevauche concomitamment la lumière 6 et la fraisure 21, l'orifice 31d ne chevauchant plus la cavité borgne 27, qu'il vient de quitter. Par contrez l'orifice 14d vient de quitter la fraisure 22 et est maintenant disposé entre les fraisures 22 et 23, qu'il ne chevauche, ni l'une, ni l'autre.L'orifice 34d est lui-meme disposé entre les cavités borgnes 28 et 29 et n'en chevauche aucune. I1 reste donc à exposer le fonctionnement de la pompe qui vient d'entre décrite. La généralité de ce fonctionnement est décrite en regard des figures 1 et 4, alors que les particularités relatives chacune des quatre positions du bloc cylindre sont décrites en regard de chacune des figures 2 à 5. En ce qui concerne la généralité du fonctionnement, on note que les cylindres s'emplissent de fluide basse pression au fur et à mesure que leurs orifices passent, en regard de la lumière d'admission 5, de la fraisure 23 à la fraisure 24. De cette manière, le cylindre d'orifice llc est empli de fluide, et le piston 19c est en position haute. Sous l'effet de la rotation du bloc cylindre et de l'appui sur un plateau incliné, ledit piston va parcourir sa course descendante, en chassant hors de son cylindre le fluide snus haute pression pendant que l'orifice lîc parcourra la lumière d'échappement 6, haute pression, de la fraisure 21 à la fraisure 22. De nouveau, le cylindre concerné pourra s'emplir de fluide basse pression dès que son orifice recouvrira, au moins partiellement, la fraisure 23. Bien entendu, comme cela est connu, le fluide basse pression parvient, par deux conduits 7 et 8 non représentés, jusqu'à la lumière d'admission 5, alors que le fluide haute pression est véhiculé hors de la pompe par les conduits 7 et 8 représentés. Par ailleurs, le fluide sous pression parvient, par les conduits 43, dans les cavités 41 et repousse les pistons 44, qui prennent appui sur la face intérieure du carter. De cette manière, la face 10 de la glace de distribution 4 est maintenue en appui sur la section droite 26c du bloc cylindre. Les manchons 9 maintiennent solidaires en rotation le carter 1 et la glace 4. Au cours du fonctionnement, un film d'huile est interposé entre cette zone 38 et le bloc cylindrez faisant jouer à ladite zone 38 le rôle d'un palier hydrostatique qui facilite la rotation du bloc cylindres. On examine maintenant les fonctionnements pårticullers, en commençant par l'étude relative à la première position du bloc cylindres représentée en regard de la figure 2. Les lumières 5 et 6 possèdent chacune une symétrie par rapport à l'axe 48, et sont de plus sensiblement symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe 47. Le fluide sous pression, basse ou haute, contenu dans les lumières 5 et 6 et éventuellement celui contenu dans les cylindres agit sur les surfaces de la glace de distribution 4 , avec lesquelles il est en contact. Dans la première position du bloc cylindre (figure 2) la surface de la glace 4 en contact avec le fluide haute pression est sensiblement identique à celle de la lumière 6. De même, la surface en contact avec le fluide basse pression est identique à celle de la lumière 5.Reste la surface de l'orifice 11 a qu'on peut négliger, le fluide contenu dans le cylindre correspondant étant pratiquement sans pression. La répartition des forces de pression est donc symétrique par rapport à l'axe 48. De ce fait, aucun couple de déséquilibre n'est engendré sur la glace de distribution 4. Dans la position représentée en regard de la figure 3, on note que l'orifice 11 b a maintenant recouvert partiellement la fraisure 21. La section de l'orifice ll b, qui ne recouvre pas la fraisure 21, est en fait supérieure- à celle de l'orifice 14 b, qui ne recouvre, ni la fraisure 22, ni la lumière 6. Aussi, la force de pression correspondante, agissant sur la glace de distribution 4, au niveau de l'orifice ll b est-elle supérieure à celle agissant au niveau de l'orifice 14 b.Un couple de déeéqui- libre, d'axe 48, a été engendré, et tend à écarter la face 4 de la glace 10 de la section droite du cylindre dans la zone ll k-C'est la raison pour laquelle on a prévu de faire agir le fluide sous haute pression sur une surface telle, disposée de l'autre catie de l'axe 48 que l'orifice ll b1 que le produit de la force de pression résultante sur cette surface par le bras de levier (distance à l'axe 48) est égal et de sens opposé au couple de déséquilibre précité. C'est naturellement le rôle de l'orifice 34 b, que de faire agir le fluide haute pression sur la surface de la cavité borgne 28, juste au moment où le couple de déséquilibre est engendré brutalement par le recouvrement de l'orifice ll b et de la fraisure 21. On précisera que le moment de la force de pression agissant sur la cavité borgne 28 est approximativement égal, en moyenne, au couple de déséquilibre précité. C'est une situation analogue qu'on retrouve dans la troisieme position de la figure 4. On remarque en effet qu'alors,c'est la force agis saflt sur la section de l'orifice 14 c non commune à la fraisure 22, qui engendre un coule de déséquilibre tendant, cette fois, å écarter la face 10 de la glace de la section droite 26 c du bloc cylindre dans la zone 14 c. Ce nouveau couple de déséquilibre est contrebalancé par un couple de valeur, en moyenne égale, et de signe opposé, couple de valeur égale au produit de la force de pression agissant sur la surface de la cavité borgne 27 par la distance à l'axe 48. L'orifice 31 c et le conduit 25 c le reliant au cylindre d'orifice 11 c permettent l'alimentation de la cavité borgne 27 en fluide sous pression au moment opportun. Enfin, quand aucun couple de déséquilibre n'est engendré, courre dans la quatrième position du bloc cylindre (figure 5), il n'y a plus nécessité, comme d'ailleurs dans la première position de la figure 2, de créer un couple antagoniste. Aussi, les diverses cavités borgnes ne sont ils plus alimentées. On comprend donc que, par adoption des moyens spécifiques pro posées par 1 'invention,on parvient a annihiler pratiquement en permanence les effets des couples de déséquilibre engendrés au cours du fonctionnement. On parvient donc a réduire les fuites et à augmenter le rendement de la machine concernée. in variante, celle-ci pourrait fonctionner, non plus en pompe, mais moteur. Dans ces conditions, la lumière 5 serait en contact du fluide saute pression et la lumière 6 en contact du fluide basse pression. C'est essentiellement la raison pour laquelle, en sus des cavités borgnes 27 et 28, deux cavités supplémentaires 29 et 30 ont été prévues qui joueront alors un telle identique a celui joue précédemment par les cavités 27 et 28. L'invention n'est pas limitée à la réalisation qui vient d'entre décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui autre apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVEND I CATI ON Machine hydraulique, telle qu'un moteur ou une pompe comprenant, d'une part, un bloc cylindres rotatif comportant une pluralité de cylindres sensiblement parallèles à l'axe de rotation dudit bloc cylindres et dans lesquels évoluent des pistons, d'autre part, une glace de distribution munie d'une lumière d'admission et une lumiere d'échappement du fluide, symétriques l'une de l'autre et susceptibles d'être successivement en communication avec chacun desdits cylindres par l'intermédiaire de conduits prévus en correspondance dans le bloc cylindres, cependant qu'une zone périphérique annulaire de ladite glace est destinée constituer palier, de préférence hydrostatique, pour le bloc cylindres, caractérisée en ce que quatre cavités borgnes, ménagées dans ladite zonés périphérique sont disposées radialement en regard de chacune des extrémités des lumières d'admission et d'échappement et en ce que des orificessmEénagegJdans le bloc cylindres pour être respectivement en communication avec chacun des cylindres, sont susceptibles de venir en regard desdites cavités borgnes.