Brevet FR2254725A1 — publié le 19750711

La présente invention concerne des pompes à palettes et plus particulièrement des pompes à palettes, à double lobe, à haute pression dans lesquelles les fentes du rotor dans les quelles coulissent les palettes constituent des chambres de pompage, lesdites pompes assurant une meilleure action pendant le déplacement des palettes en raison de l'amortissement de leur mouvement vers l'intérieur et un équilibrage hydraulique des éléments rotatifs de la pompe. Dans les pompes à palettes de la technique antérieure, une palette avait tendance à se séparer de la came annulaire pendant sa course vers l'intérieur, en provoquant un cliquetis, du bruit et un choc entre la palette et le fond de la fente du rotor. Des chocs répétés entre la palette et le fond de la fen te du rotor peuvent entre la cause d'une rupture ou d'un endom sagement de la palette et du rotor. lorsque la palette est en tratnée au fond de la fente du rotor et que par la suite la fente du rotor est soumise à la pression de sortie dans la zone de déchargement sous pression, il peut se produire un martelle- ment entre la came annulaire et la palette pendant sa course vers l'extérieur, qui est la cause d'une forte usure de la palet te et/ou de la came annulaire. En outre, une diminution du ren dement peut résulter d'un manque de contact entre la palette et la came annulaire du fait de l'échappement du fluide à haute pression dans la zone d'admission en passant par-dessus te sommet des palettes en raison d'une étanchéité insuffisante entre ces dernières et la came annulaire, ce qui se traduit par une diminution du débit et un refoulement pulsé. Le brevet antérieur des Rtats-Unis d'métrique Nb 2 511 573 concerne une pompe à palettes, à double lobe, pré- sentant deux zones d'admission et deux zones de refoulement sous pression, les fentes du rotor situées sous les palettes étant -soumises alternativement à la pression d'entrée et à la pression de sortie.Ce brevet décrit la construction d'une pompe dans laquelle les extrémités interne et externe des palettes sont équilibrées pendant le fonctionnement, mais il ne décrit pas de mécanisme destiné à stabiliser les palettes pour éviter les difficultés précitées, ni le maintien d'un contact entre les palettes et la came annulaire pour empêcher le fluide à hautè pression de s'échapper dans les zones d'admission. Des brevets antérieurs supplémentaires concernant des éléments extensibles radialement tels que des aubes ou palettes assurant une action de pompage dans des espaces compris entre elles ainsi que dans des fentes situées sous les palettes comprennent les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 2 688 924, NO 3 043 234 et N0 3 565 550. Aucun de ces brevets ne décrit une pompe comportant un canal d'étranglement reliant un orifice interne de sortie à un orifice externe de sortie dans une pompe à double lobe à haute pression de manière à équilibrer hydrauliquement ladite pompe. L'invention a principalement pour objet un procédé de stabilisation des palettes d'une pompe pendant leur course vers l'intérieur et d'assurer toujours un contact efficace entre les palettes et la came annulaire. Plus particulièrement, l'invention concerne la liaison des fentes du rotor, sous les palettes, alternativement avec un orifice d'entrée et l'orifice de sortiesous pression pendant la rotation du rotor, les espaces des fentes du rotor situés au-dessous des palettes remplissant une fonction analogue à celle d'amortisseurs pour développer sous les palettes une pression légèrement supérieure à celle régnant dans la zone normale de refoulement de la pompe afin de maintenir les palettes contre la came annulaire et d'assurer en outre le déplacement des palettes vers l'extérieur dans la zone d'admission,lorsque les fentes du rotor sont reliées au-dessous des palettes avec l'ori- fice d'admission. Ceci facilite le début du remplissage des fentes du rotor sots les palettes lorsque celles-ci effectuent une course vers l'extérieur.La meilleure action des palettes .soumises à un amortissement est obtenue par la réalisation d'un étranglement reliant l'orifice interne de sortie, qui communique avec les fentes du rotor au-dessous des palettes, à un orifice externe de sortie,qui communique avec un conduit de refoulement sous pression, de manière à assurer une chute de pression suffi sante pour que la pression régnant sous les palettes soit légèrement supérieure à la pression de refoulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement ci-dessus permet de solliciter les palettes en les soumettant à une pression dans une pompe à haute pression à double lobe, de manière que celle-ci soit équilibrée hydrauliquement et par suite il permet d'obtenir moins de jeu dans la pompe et une charge minimale des paliers. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, des orifices d'entrée et de sortie des fentes du rotor sont ménagés sous les palettes et présentent des longueurs curvilignes sensiblement différentes de manière que l'orifice de sortie puisse avoir une longueur curviligne suffisante pour développer une pression sous les palettes qui délimitent des espaces communiquant avec l'orifice de sortie et qui les isolent de la zone d'admission de manière à assurer un contact entre ces palettes et la came annulaire et réduire l'échappement du fluide à haute pression dans la zone d'admission. Plus spécialement, la longueur curviligne de chacun des orifices de sortie communiquant avec les féntes u rotor sous les palettes d'une pompe à double lobe dépasse 900. - L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une coupe généralement suivant la ligne 1-1 de la figure 2 d'une pompe à palettes dont le carter est omis, le fluide hydraulique se trouvant dans les zones d'admission et celui se trouvant dans les zones de refoulement sous pression étant représenté par des hachures différentes ; et la figure 2 est une coupe généralement suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et montrant les composants de la pompe à l'intérieur d'un carter qui est en arrachement. La pompe à palettes pour fluide hydraulique représentée sur le dessin est du type à double lobe dont un carter 10 supporte un rotor 11 pour qu'il tourne à l'intérieur d'une came annulaire 12, ledit rotor étant monteur un arbre d'entrée 15 relié à une source d'énergie convenable. Le rotor 11 et la came annulaire 12 sont disposés entre deux plaques percées 20 et 21, la plaque 21 étant en contact avec un piston presseur 22 qui exerce une force vers la gauche en observant la figure 2, les plaques percées 20 et 21 ainsi que le rotor 11 et la came annulaire 12 étant sollicités vers la gauche et contre une paroi 25 du carter pour exercer une pression suffisarite pour assurer -ltétanchéité des éléments les uns par rapport aux autres.La pression est exercée contre le piston 22 dans un espace désigné par 26 qui s'étend annulairement autour de l'axe de l'arbre d'entrée 15. La came annulaire 12 est du type à double lobe de sorte que le rotor 11, au cours de chaque révolution, traverse deux zones d'admission et deux zones de refoulement sous pression situées entre ces dernières. Le rotor 11 présente plusieurs fentes dont chacune contient une palette extensible 31 qui est positionnée le long de la fente par la came annulaire 12. Les fentes 30 dE rotor, comme on le voit sur la figure 1, sont généralement radiales, toutefois, elles peuvent entre orientées obliquement plutôt que radialement sans sortir du cadre de l'invention. Une source de fluide hydraulique est reliée à la pompe par un conduit d'alimentation convenable 40 et elle alimente une zone d'admission 41 et par l'intermédiaire de canaux appropriés (non représentés) une seconde zone d'admission 42. Le fluide hydraulique passe par les orifices des plaques 20 et 21 dans des espaces compris entre les palettes 31, qui sont en outre délimités par la périphérie externe du rotor 11 et la périphérie interne de la came annulaire 12 pour être introduit dans deux zones de refoulement sous pression désignées d'une façon générale par 44 et 45. La zone de refoulement 45 est reliée à conduit de sortie 46 et à des canaux appropriés (non représentés) qui la font communiquer avec la zone de refoulement 44. Plus particulièrement, les espaces compris entre les palettes 31a, 31b et 31c communiquent avec la zone d'admrs- sion 41, la palette 31c se trouvant dans une position neutre, l'espace situé devant elle, lorsque le rotor tourne dans le sens de la flèche, communiquant avec la zone de refoulement 44 de meme que l'espace compris entre les palettes 31d et 31e. L'espace compris entre les palettes 31e et 31f constitue une zone intermédiaire dans laquelle le jeu entre le rotor et la came annulaire est minimal. les espaces compris entre les palettes 31f et 31g et entre cette dernière et la palette 31h communiquent avec la zone d'admission 42, la palette 31h étant en position neutre, et les espacés compris entre les palettes 31h et 31i et entreXcette dernière et la palette 31j communiquant avec la zone de refoulement 45.L'espace compris entre les palettes 31a et 31j constitue une zone dans laquelle le jeu entre le rotor il et la came annulaire 12 est minir.,.D'après la description ci-dessus, au fur et mesure que le rotor 1t tourne pour effectuer une révolution, les palettes successives peuvent se déplacer vers l'extérieur à partir de la position représentée pour les palettes 31a et 31f de manière à suivre le contour de la came annulaire, les espaces compris entre elles s' agrandissant pour recevoir le fluide hydraulique des zones d'admission 41 et 42 et les palettes 31c et 31d délimitant un espace de. dimension décroissante pour refouler le fluide hydraulique sous pression dans la zone de refoulement 44 com musiquant avec le conduit de sortie 46. La base de chacune des fentes 30 du rotor est agrandie sous une forme généralement cylindrique, comme indiqué en 50, et les bases 50 des fentes du rotor comml7niquèt avec des orifices d'entrée et de sortie.l;es orifices dtentrée de la base des fentes dans les zones d'admission 41 et 42 sont ménagés dans les plaques 20 et 21 et sont désignés par 55 et 56 et ils présentent une longueur curviligne relativement courte, mais suffisante pour permettre le transfert du fluide hydraulique dans les fentes du rotor sous les palettes pendant que celles-ci se déplacent vers l'ex- térieur des fentes.Les orifices 55 et 56 communiquent avec les zones d'admission 41 et 42. Les orifices des zones de refoulement 44 et 45 sont représentés en particulier sur la figure 2 sur laquelle la pla- que 20 présente deux orifices internes de sortie 60 et 61 communiquant avec les bases 50 de plusieurs fentes 30 du rotor et des orifices externes de sortie 62 et 63, respectivement, communiquant avec les espaces compris entre plusieurs palettes pour diriger le fluide hydraulique sous pression dans le conduit de refoulement 46. tes orifices externes de sortie 62 et 63 sont également ménagés dans la plaque 21 et des évidements annulaires 64 et 65 ménagés dans le piston presseur 22 relient les espaces compris entre les palettes avec le conduit de refoulement 46 par l'intermédiaire de fentes 66 et 67 ménagées dans la came annulaire 1 2. Comme on le voit sur la figure 1, les orifices internes de sortie 60 et 61 présentent une longueur curviligne sensiblement supérieure à celle des orifices d'entrée 55 et 56 et leur longueur assure que les palettes établissant une séparation entre les zones de refoulement sous pression et les zones d'admission soient soumises à une pression sous leurs extrémités internes pour maintenir un contact de pression effi cace avec la came annulaire 12. Dans une pompe à palettes à double lobe, on atteint ce résultat en donnant aux orifices internes de sortie 60 et 61 une longueur curviligne supérieure à 900 et par suite les orifices d'entrée 55 et 56 ont une longueur curviligne relativement courte pour éviter une communication avec les orifices internes de sortie et permettre à ces derniers d'avoir la longueur curviligne nécessaire. Le maintien constant des palettes en contact efficace avec la came annulaire 12 et leur stabilisation sont assurés par un amortissement des faces inférieures des palettes. Cette action est obtenue en ne reliant les orifices internes de sortie 60 et 61 avec les orifices externes dè sortie 62 et 63 et le conduit de refoulement 46 que par deux canaux d'étranglement 70 et 71 qui limitent le débit et développent sous les palettes communiquant avec les orifices internes de sortie une pression légèrement supérieure à celle régnant dans le conduit de refoulement 46. il en résulte un contact efficace entre les extrémités externes des palettes et la came annulaire et une aiminu tion de la tendance des palettes à entrer en contact avec le fond des fentes 30 du rotor.En outre, lorsque les palettes 31f et 31a entrent en communication avec les orifices d'entrée 55 et 56, il règne une pression intermédiaire facilitant le début du mouvement vers l'extérieur de ces palettes et le remplissage des fentes du rotor au-dessous d'elles. Bien que le rotor 11 soit représenté en contact avec la came annulaire 12 à deux endroits disposés dans un plan généralement horizontal, en observant la figure 1, il existe en réalité un jeu entre eux et ainsi, au fur et à mesure que le rotor s'avance de la position représentée sur la figure 1, les palettes 31e et 31j continuent à communiquer avec les orifices internes de sortie 61 et 60, respectivement, pour maintenir le contact avec la came annulaire 12 jusqu'à ce que les palettes successives 31d et 31i atteignent une position dans laquelle elles isolent l'espace compris entre elles des zones de refoulement 44 et 45, respectivement.Egalement, lorsque les espaces de pompage précédant les palettes 31c-et 31h entrent en communication avec les zones de refoulement 44 et 45, les extrémités internes de ces palettes respectives sont exposées aux orifices internes de sortie 61 et 60, respectivement, en raison de la position des extrémités avant de ces orifices de sortie, comme on le voit sur la figure 1. Bien que ce ne soit pas indispensable aux caractéristiques dè l'invention décrites dans le présent mémoire, l'action ci-dessus est améliorée en conformant la came annulaire de manière que les palettes 31 décrivent une courbe d'accélération qui peut être appelée "trapézoSde modifié". Le profil de la came annulaire assure un mouvement rapide des palettes 31 vers l'axe extérieur sans provoquer de saccade. Ceci assure un remplissage maximal des fentes du rotor sous les palettes dans la zone d'admission pour permettre une rotation très rapide du rotor sans cavitation. En meme temps, il est souhaitable de conserver de bonnes caractéristiques dynamiques en ayant un profil de la came qui produit l'accélération maximale la plus faible possible, tout en maintenant auwninimum la vites se de changement d'accélération (saccade). il est connu d'utiliser une came de profil parabolique assurant l'accélération maximale la plus faible possible ; toutefois, un tel profil assure une grande vitesse de changement d'accélération. Des cames de profils cycloTdaux assurent une faible vitesse de changement d'accélération, mais une plus forte accélération maximale.Le profil de came du type "trapézoPde modifié" assure la compression de parties de la courbe sinusoidale d'accélération d'une came cycloïdale en une période plus courte avec une période d'accélération constante entre les intervalles de la courbe srnusoSdale. Pour avoir des intervalles exempts d'accélération ou de décélération, en vue d'une pulsation minimale du refoulement de la pompe et pour éviter que les palettes subissent un changement dynamique dans la région d'étanchéité entre la zone d'admission et la zone de refoulement sous pres s ion ainsi qu'aux positions neutres du secteur de pompage entre une zone d'admission et une zone de refoulement, la came annulaire 12 présente un rayon constant à ces endroits et un profil du type "trapézovde modifié" de part et d'autre de ces rayons conformes. La pompe à haute pression à double lobe décrite dans le présent mémoire assure un contact entre les palettes et la came annulaire 12 sans réaction gênante entre la palette et le fond de la fente du rotor et avec un isolement entre les zones de refoulement et les zones d'admission de la pompe gracie à la plus grande longueur curviligne des orifices internes de sortie qui communiquent avec les fentes du rotor sous les palettes et aux orifices d'entrée relativement courts communiquant avec les fentes du rotor sous lesdites palettes. En outre, les orifices internes de sortie 60 et 61 sont d'une longueur curviligne supérieure à celle des orifices de sortie 62 et 63 pour assurer que la pression repousse les palettes vers l'extérieur avant et après leur communication avec les orifices externes de sortie. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit sans sortir du eadre de ltin- vent ion. RJ?NI)ICATIONS 1. Pompe hydraulique à palettes comportant un carter et un rotor présentant plusieurs fentes, plusieurs palettes dont chacune esQiobile dans l'une des fentes, une came annulaire entourant le rotor pour déterminer la position des palettes par rapport à ce dernier , la rotation du rotor déplaçant espace compris entre les palettes successives tout d'abord à travers une zone d'admission, puis à travers une zone de refoulement sous pression, pompe caractérisée en ce qu'elle présente des orifices dans la zone d'admission pour introduire le fluide hydraulique dans des espaces compris entre des palettes et dans les fentes du rotor sous ces dernières, des orifices de sortie externe et interne dans la zone de refoulement sous pression qui sont destinés à recevoir le fluide sous pression à partir des espaces compris entre les palettes et à partir des fentes du rotor sous les palettes respectivement,- plusieurs espaces compris entre les palettes communiquant avec l'orifice externe de sortie et orifice interne de sortie présentant une longueur curviligne suffisante pour exposer à la pression de. sortie les fentes du rotor contenant les palettes qui séparent les espaces cités en dernier lieu de la zone d'admission pour repousser lesdites palettes citées en dernier lieu vers l'extérieur contre la came annulaire, une palette arrière étant en contact étanche avec la came annulaire avant que l'espace délimité partiellement par ladite palette arrière soit mais en communication avec l'orifice externe de sortie. 2. Pompe hydraulique à palettes comportant un car- ter et un rotor présentant plusieurs fentes, plusieurs palettes dont chacune est mobile dans l'une des fentes, une came annulaire entourant le rotor pour déterminer la position des palettes par rapport à ce dernier, 1à rotation du rotor dépla pesant l'espace compris entre les palettes successives tout d'abord dans une zone d'admission, puis dans une zone de refoulement sous pression, pompe caractérisée en ce qu'elle comporte des orifices dans la zone d'admission pour introduire un fluide hydraulique dans les espaces compris entre les palettes et dans les fentes du rotor au-dessous de ces dernières, des orifices de sortie externe et interne dans la zone de refoulement pour recevoir le fluide sous pression des espaces compris entre les palettes et des fentes du rotor au-dessous de celles-ci, respectivement, et un étranglement dans le carter pour limiter le débit à partir de l'orifice interne de sortie dans une mesure suffisante pour amortir le mouvement des palettes vers l'intérieur. 3. Pompe à palettes selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un conduit de sortie sous pression de la pompe communique avec l'orifice externe de sortie et en ce que l'étant glement comprend un canal de section relativement petite reliant ledit orifice interne de sortie à l'orifice externe de sortie. 4. Pompe à palettes selon la revendication 2, caractérisée en ce que plusieurs espaces compris entre les palettes communiquent avec l'orifice externe de sortie et en ce que ledit orifice interne de sortie-présente une longueur curviligne suffisante pour exposer à la pression de sortie les fentes du rotor contenant les palettes qui séparent lesdits espaces de la zone d'admission. 5. Pompe hydraulique à palettes à haute pression comportan-t un carter et un rotor présentant plusieurs fentes, plu-sieurs palettes dont chacune est mobile dans l'une des fentes, une came annulaire à double lobe entourant le rotor pour déterminer la position des palettes par rapport à ce dernier, la rotation du rotor déplaçant successivement espace compris entre les palettes successives à travers des première et seconde zones d'admission et à travers des première et seconde zones de refoulement sous préssion, pompe caractérisée en ce quelle comporte des orifices dans les zones d'admission pour introduire le fluide hydraulique dans les espaces compris entre les palettes et dans les fentes du rotor au-dessous de ces dernières, des orifices externe et interne de sortie dans chacune des zones de refoulement pour recevoir le fluide sous pression des espaces compris entre les palettes et des fentes du rotor au-dessous de ces dernières, respectivement, un canal d'étranglement reliant chacun des orifices internes de sortie à l'autre orifice de sortie pour permettre une chute de~pression suffisante pour amortir le mouvement des palettes vers l'intérieur, lesdits orifices et les orifices de sortie étant ménagés symétriquement autour de l'aspe de rotation du rotor pour équilibrer hydrauliquement le rotor. 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que plusieurs espaces compris entre les palettes communiquent avec chacun des orifices externes de sortie et en ce que chacun des orifices internes de sortie présente une longueur curv gne suffisante pour exposer à la pression de sortie les fentes du rotor contenant les palettes qui séparent les espaces cités en dernier lieu des zones d'admission. 7. Pompe selon la nevendication 6, caractérisée en ce que chacun dés orifices internes de sortie présente une longueur curviligne supérieure à 900. 8. Pompe hydraulique à double lobe, à palettes, à haute pression comportant un rotor et plusieurs palettes extensibles contenues dans des fentes de ce dernier et une came annulaire entourant le rotor pour déterminer la position des palettes, pompe caractérisée en ce qu'elle comporte deux zones d'admission et deux zones de refoulement sous pression avec des orifices dans les zones d'admission qui communiquent avec les espaces compris entre les palettes et les fentes du rotor audessous de ces dernières, les orifices internes et externes de sortie des zones de refoulement communiquant avec les fentes du rotor les espaces,respectivement, lesdits orifices internes de sortie ayant une longueur curviligne supérieure à celle des orifices externes de sortie et une longueur suffisante pour maintenir la pression de sortie dans des paires de fentes du rotor contenant des palettes qui isolent des zones d'admission l'espace périphériquement le plus externe. 9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que chacun des orifices internes de sortie présente une longueur curviligne supérieure à 900.