Brevet FR2353728A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne une machine à engrenage (pompe ou moteur) avec des roues dentées formant un engrenage extérieur et portées par des paliers en forme de manchon placés dans le carter, lesquels paliers sont en contact par leurs méplats et sont poussés de façon étanche contre les surfaces latérales des roues dentées par des champs de pression axiaux alimentés hydrauliquement et agissant sur leurs faces latérales extérieures. Dans une machine à engrenage connue de ce type, il peut arriver dans des conditions déterminées de fonctionnement, par exemple en cas d'inversion, que le contact métallique soit interrompu entre les paliers et la paroi du carter lequel contact est produit par les forces hydrauliques .agissant sur les roues dentées. Par suite, les forces qui poussent les paliers de façon étanche contre les surfaces latérales des roues dentées sont trop faibles, de sorte que la force hydraulique régnant sur les roues dentées déplace les paliers axialement vers l'extérieur d'une faible valeur en direction des couvercles du carter. Il en résulte une fente de fuite entre les côtés haute et basse pression, ce qui mène à une détérioration de l'efficacité de la machine. La machine a engrenage de l'invention est caractérisée en ce qu'on a placé, entre chacun des méplats en contact des paliers, au moins un champ de pression radial qui est alimenté à partir du côté haute pression de la machine. Cette machine présente par rapport à l'art antérieur l'avantage que les paliers restent toujours en contact étanche ou presque étanche avec les roues dentées, de sorte qu'il ne se produit aucune fente de fuite, ou seulement une fente très faible, entre les cOtés haute et basse pression. Par suite, le rendement de la machine reste bon, meme dans les états de fonctionnement critique. Un tel état de fonctionnement critique se produit notamment en cas d'inversion de la machine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe longitudinale au travers d'un moteur à engrenage réversible; - la figure 2 représente une coupe le long de la ligne Il-Il de la figure 1; et - la figure 3 représente une coupe le long de la ligne III-III de la figure 1. Le moteur à engrenage de la figure 1 possède un carter dont la portion centrale 10 est traversée de part en part par un espace intérieur 11 qui est constitué par deux alésages 12, 13 qui se coupent, de façon que la section droite forme un huit. La partie centrale est fermée de part et d'autre par des couvercles 14, 15. Dans l'alésage 12, on a placé deux paliers 16, 17 qui sont en face l'un de l'autre et qui reçoivent dans leurs coussinets 18, 19 les tourillons 20, 21 d'une roue dentée 22. Le tourillon 21 a un prolongement 23 qui sort vers l'extérieur au travers d'un alésage 24 du couvercle 15 et qui sert à fournir le couple produit par la machine. Dans l'alésage 13 se trouvent également deux paliers 25, 26 qui reçoivent dans leurs coussinets 27, 28 les tourbillons 29, 30 d'une roue dentée 31, laquelle forme un engrenage extérieur avec la roue dentée 22. Comme le montre la figure 2, les paliers 16, 25 comportent des méplats 34, 35 par lesquels ils s'appuient l'un contre l'autre. I1 en est de meme pour les paliers 17, 26. Sur chacun des paliers 16, 25, on a réalisé, dans la direction de la ligne des centres A1 -A2 des roues, un évidement cylindrique 36, 37 de meme diamètre et se prolongeant l'un dans l'autre suivant le meme axe.A l'emplacement du contact, on a réalisé un évidement élargi 38 dans lequel sont placées une bague d'appui 39 et une bague d'étanchéité 40 qui rendent étanche vers l'extérieur en direction de la fente la chambre de pression 41 formée par les évidements 36, 37. On retrouve exactement la meme disposition sur les deux paliers 17, 26, ce qui constitue une chambre de pression 42. Une description plus poussée n'est pas nécessaire. Au niveau des roues dentées et dans la meme direction axiale, l'espace interne 11 reçoit des deux côtés opposés du carter deux alésages 43, 44 qui servent à l'alimentation et à ltévacuation du fluide sous pression. Ces alésages sont représentés en pointillé sur la figure 1. Comme le montre la figure 2, il apparaît entre les portions en contact des paliers et la paroi du carter, sur les deux côtés, un évidement dont la section droite a la forme d'un triangle et qui porte le repère 45 sur le côté tourné vers l'alésage 43, celui qui est tourné vers l'alés-age 44 ayant le repère 46. Ces évidements s'étendent le long des deux paliers sur toute leur hauteur. De l'évidement 36 entre les paliers 16, 25 part un perçage 47 qui se prolonge par un canal coudé 48 à diamètre plus petit et débouchant dans l'évidement 46. Le perçage 47 et le canal 48 sont réalisés dans le palier 16. Au passage entre le perçage 47 et le canal 48 de diamètre plus petit se trouve un épaulement 49 sur lequel une bille 51 est poussée par la force d'un ressort 50. De l'évidement 37 sur le palier 25 part un perçage 52 de meme direction axiale que le perçage 47. Le perçage 52 se prolonge également par un canal coudé 53 qui présente un diamètre plus petit que le perçage 52 et débouche dans l'évidement 45. A la zone de passage entre l'alésage 52 et le canal 53 se trouve un épaulement 54 sur lequel repose une bille 55 poussée par le ressort 50. Le perçage 52 et le canal 53 se trouvent dans le palier 25. On retrouve sur les paliers 17, 26 la meme disposition aboutissant au champ de pression 42. Aucune nouvelle description n'est donc prévue. Dans chaque palier passent des canaux 58 à 61 parallèles aux arbres des roues dentées et partant des côtés sous pression sur les roues dentées, et ces canaux débouchent dans des rainures 62 à 65 sur les faces latérales des paliers Opposées aux roues dentées. Dans ces rainures reposent des joints d'étanchéité 66 à 69. Grâce à ces rainures et à ces joints, il s'établit ce qu'on appelle des champs de pression axiaux dans lesquels règne la haute pression qui est amenée par les canaux 58 à 61. Les paliers 16, 17, 25, 26 sont poussés contre les surfaces latérales des roues dentées par les champs de pression axiaux. Ces champs sont représentés sur la figure 3. Leur alimentation est encore assurée par des rainures axiales 70-73 qui se trouvent sur le pourtour extérieur des paliers et grâce auxquelles le fluide de pression peut parvenir au dos des paliers.De tels champs de pression sont généralement connus. On suppose que la machine à engrenage fonctionne en moteur hydraulique. Le fluide sous haute pression est amené à l'alésage 44. Il met les roues dentées en rotation dans le sens des flèches et le fluide détendu s'écoule par l'alésage 43 sans pression. Par suite des forces hydrauliques, il s'exerce sur les roues dentées et les paliers une force représentée par les flèches P. Cette force amène les paliers en contact métallique avec la paroi du carter. En coopérant avec la force provenant des champs de pression axiaux, elle veille à ce que les paliers soient en contact étanche avec les surfaces latérales des roues dentées. La force de frottement provenant du contact métallique des paliers dans l'espace interne du carter contribue également à s'opposer à un déplacement axial des paliers vers les couvercles par suite des forces hydrauliques. En cas d'inversion du moteur hydraulique - donc si le côté haute pression change - les champs de pression axiaux disparaissent momentanément et la force P devient nulle. Si l'on ne rencontre pas de dispositions spéciales, les paliers n'ont pas de contact métallique avec la paroi du carter, de sorte qu'il ne s'exerce aucune force axiale de frottement. A la remise en route, les paliers sont soulevés des surfaces latérales des roues dentées en direction axiale, de sorte qu'il s'établit une fente de fuite entre les cOtés haute et basse pression, fente au travers de laquelle le fluide s'écoule sans pression du cOté haute pression vers le c8té basse pression. Cela a en partie pour conséquence des pertes de rendement considérables. Cet inconvénient est évité grâce à la disposition des champs de pression 41, 42 selon l'invention. On suppose que le fluide sous haute pression est à nouveau 'alimenté par l'alésage 44. I1 se produit la meme chose que ce que lVon a décrit plus haut. En outre, par l'intermédiaire du canal 48 et de la bille 51 qui se soulève de l'épaulement 49, du fluide pénètre dans la chambre 41 en'venant du cOté haute pression par le perçage 47. La bille 55 est poussée sur son siège 54 par la pression régnant dans la chambre de pression.Dans la chambre 41 règne également la pression du cOté haute pression. I1 se produit alors une force repérée par la flèche K et qui pousse vers l'extérieur les paliers en direction de la ligne A1-A2, et, en plus de la force P, elle les amène en contact métallique avec l'espace interne du carter. Si la haute pression dans l'alésage 44 diminue, la charge de portée P devient plus petite, mais la force K reste la meme, car la pression régnant dans la chambre de pression pousse la bille 51 sur son siège 49. On arrive alors au fait que les paliers restent en contact métallique avec l'espace interne du carter, meme si la force P diminue ou disparaît meme complètement. La force de frottement ainsi exercée empeche que les paliers soient poussés en direction axiale, c'est-à-dire des roues dentées vers les couvercles.Une chute de pression totale se produit par exemple si le moteur hydraulique est inversé, ctest-à.-dire si du fluide sous haute pression est amené à l'alésage 43. Le fluide sous haute pression pénètre alors dans la chambre 41 au travers du canal 53 et du perçage 52. Si la machine est sans pression, les paliers s'appuient donc aux points B1 et B2 dans la direction de la ligne des centres contre l'espace interne du carter. Si la pression s'établit dans l'alésage 44, par suite de la charge P qui en résulte, le point de contact se déplace vers C1, C2. A l'inversion, la pression tombe, le point de contact des paliers revient aux points B1 et B2. Si le fluide sous haute pression est amené à l'alésage 43, le point de contact s'écarte de B1, B2 et, sous l'effet de la force de portée qui se rétablit, il va au voisinage de El, E2. La force K est toujours présente. Elle assure que les paliers, en cas de fonctionnement réversible, conservent toujours un contact métallique avec l'espace interne et que les paliers ne peuvent jamais se déplacer en direction axiale en s'éloignant des surfaces latérales des roues dentées. Comme on l'a déjà signalé plus haut, la force provenant des champs de pression axiaux n'est pas toujours suffisante pour cela. I1 ne se produit pas d'altération volumétrique de la machine en cas de fonctionnement réversible. Le dispositif décrit est utilisable aussi bien pour des pompes que pour des moteurs hydrauliques. I1 est indifférent que la machine soit réversible ou non. L'état de fonctionnement critique se produit meme si la pression hydraulique tombe ou devient nulle. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine à engrenage (pompe ou moteur) avec des roues dentées formant un engrenage extérieur et portées par des paliers en forme de manchon placés dans le carter, lesquels paliers sont en contact par leurs méplats et sont poussés de façon étanche contre les surfaces latérales des roues dentées par des champs de pression axiaux alimentés hydrauliquement et agissant sur leurs faces latérales extérieures, caracté- risée en ce qu'on a placé,entre chacun des méplats en contact des paliers,au moins un champ de pression radial qui est alimenté à partir du cOté haute pression de la machine. 2. Machine selon la revendication 1 pour les deux sens de rotation, caractérisée en ce que le champ de pression radial est alimenté par le cOté qui se trouve sous haute pression. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le champ de pression radial est relié au cOté haute pression par des canaux dans les paliers, notamment par un évidement entre les paliers et le carter, au niveau de l'embouchure de l'alésage haute pression. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le champ de pression est séparé du côté se trouvant sous basse pression par une soupape antiretour poussée par un ressort.