Brevet FR2321611A1 — publié le 19770318

L'invention concerne des machines hydrauliques rotatives dans lesquelles un déplacement de fluide accompagne la rotation de deux éléments dentés qui engrènent. L'invention a pour objet une machine hydraulique rotative caractérisée par le fait qu'elle comprend un corps muni de deux perforations interpénétrantes pratiquement parallèles, deux éléments dentés montés de manière à pouvoir tourner dans les perforations respectives, des orifices d'entrée et de sortie s' ouvrant dans les perforations de part et d'autre de la zone d'engrènement des éléments dentés, une butée prévue à l'intérieur du corps et à laquelle peuvent s'appliquer les faces dirigées axialement situées sur un côté des éléments dentés, une pièce pouvant coulisser de façon étanche à l'intérieur du corps et pouvant s'appliquer aux faces dirigées axialement situées de l'autre côté de l'élément denté, et des moyens servant à solliciter la pièce vers la butée, la pièce présentant, à sa périphérie adjacente à une surface intérieure du corps, un évidement qui communique avec celui des orifices qui est à la plus haute pression en service, l'aire de l'évidement, d'un ctté d'un premier plan médian qui passe par les axes des éléments dentés, étant pratiquement égale à l'aire de l'évidement de l'autre côté de ce premier plan médian. Dans un mode d'exécution préférentiel, l'aire de l'évidement d'un c8té d'un deuxième plan médian qui définit le plan d'interpénétration des perforations est pratiquement égale à l'aire de l'évidement de l'autre côte de ce deuxième plan médian. On décrira maintenant un exemple de l'invention à propos des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à engrenages la figure 2 une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure I les figures 3, 4 et 5 sont des vues partielles de la pompe dans la direction des flèches correspondantes de la figure 2 la figure 6 une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 1 ; la figure 7 une perspective d'une dent d'un engrenage de la pompe et la figure 8 un diagramme de la relation entre les dents des engrenages et les orifices de la pompe. La pompe présente un corps formé de deux parties 10,11. A l'intérieur du corps se trouvent deux alésages parallèles à gradins 12,13. Les alésages 12,13 présentent, entre leurs extrémités, des parties 14 qui s'interpénètrent, le plan d'interpénétration étant indiqué en A-A sur la figure 2. Dans les alésages respectifs 12,13 sont montés des éléments dentés 15, 16. Chacun des éléments dentés 15, 16 présente une partie centrale à denture droite 17 et des moyeux dirigés axialement 18, 19 de part et d'autre de la partie dentée 17. Les moyeux 18 sont montés dans la partie 10 du corps au moyen de coussinets 21 et de douilles 22. Les douilles 22 présentent des parties tronconiques 23 sur lesquelles une plaque 24 est placée de manière à être en coopération périphérique d'étanchéité avec la partie 10 du corps et à buter contre cette partie. Sur la plaque 24 est montée une autre plaque 25 qui forme une surface de butée pour l'une des faces dirigées axialement de chacun des éléments dentés 15,16. La partie 10 du corps présente deux parties tronconiques 26 qui sont alignées sur les parties tronconiques 23 des douilles 22 et dirigées vers cellesci. Sur les parties 26 est située une plaque 27 qui peut coulisser de façon étanche dans la partie 10 du corps. A la plaque 27 est fixée une autre plaque 28 qui, par son côté opposé à la plaque 27, peut s'appliquer à l'autre face dirigée axialement de chacun des éléments dentés 15,16. La partie 10 du corps est munie, sur des cotés opposés de la zone d'engrènement des éléments dentés 15,16, d'un passage d'entrée 29 et d'un passage de sortie 30 de la pompe. Les plaques 25,28 ont une forme pratiquement identique et, comme le montre la figure 2, comprennent deux parties 31a, 31b reliées entre elles par un pont 32. Chacune des parties 31a, 31b présente un évidement 33 qui communique avec le passage d'entrée 29 et un autre évidement 34 qui communique avec le passage de sortie 30. A l'intérieur du passage 29 se trouve un déflecteur 39 de sorte que du liquide peut entrer uniquement, dans les espacements entre les dents, par les évidements 33. Un déflecteur similaire prévu à l'intérieur du passage de sortie 30 assure que du liquide puisse uniquement arriver à ce passage par les évidements 34. La plaque 27 peut coulisser à l'intérieur de la partie 10 du corps et un évidement 35 s'étend sur une partie de la périphé rie de la plaque 27, entre des points de celle-ci qui sont situés de part et d'autre du passage d'entrée 29. Un bord de l'évidement 35 est défini par un élément d'étanchéité 36 qui s'applique à la surface intérieure de lapartie 10 du corps. L'évidement 35 communique, en une partie 37, avec le passage de sortie 30. Les dimensions de l'évidement 35 sont telles que l'aire de ltévidement-35 qui est situee d'un cté d'un plan passant par les axes des éléments dentés 15,16 est égale à l'aire de l'évidement 35 de l'autre ctté de ce plan.En outre, l'aire de 11 évidement 35 qui est située d'un ctté du plan A-A d'interpénétration des perforations 12,13 est égale à l'aire de l'évidement 35 de l'autre coté de ce plan d'interpénétration. Les forces engendrées par cette pression au passage de sortie 30 et agissant entre la périphérie de la plaque 27 et la surface intérieure de la partie 10 du corps sont ainsi uniformément distribuées autour de la plaque 27 qui est ainsi libre de coulisser à l'intérieur de la partie 10 du corps; A l'intérieur de la partie 10 du corps se trouvent des pistons 38,39,40,41 qui peuvent coulisser dans des cylindres parallèles aux axes des éléments dentés 15,16 et communiquant avec le passage de sortie 30 de sorte que les pistons 38,39,40,41 sont poussés vers la droite de la figure 1, contre la plaque 27.Les pistons 38,39,40,41 sont aussi sollicités vers la droite par des ressorts, à l'intérieur des cylindres respectifs. Les parties à denture droite 17 des éléments dentés 15,16 sont ainsi engagées de façon étanche entre les plaques 25,28. En service, les pressions qui règnent dans les espacements entre les dents et qui tendent à écarter l'une de l'autre les plaques 25,28 peuvent entre considérées comme agissant sur des lignes parallèles aux axes des engrenages et passant par les points X des figures 2 et 6. Ainsi, outre que ces forces tendent à écarter les plaques 27, 28 des plaques 24,25, elles forment aussi un couple qui tend à dévier les plaques 27,28 hors d'un plan normal aux axes des engrenages. Les lignes d'action des forces résultantes appliquées à la plaque 27 par les paires de pistons 38,39 et 40,41 coïncident avec des lignes joignant les axes de pistons de chaque paire. Les pistons de la paire 38,39 sont situés de part et d'autre de l'axe de l'élément denté 15 et les pistons de la paire 40,41 sont si tués de part et d'autre de l'axe de l'élément denté 16. Les pistons ont une position et des dimensions telles que les résultantes des forces appliquées par des paires de pistons sont parallèles aux axes des engrenages et passent par les points Y des figures 2 et 6.Les forces axiales engendrées par les pistons sont pratiquement égales aux forces dues aux pressions de fluide entre les engrenages et étant donné que les points X et Y sont espacés l'un de l'autre, les forces de piston appliquent aux plaques 27,28 un couple qui s'oppose au couple dû aux forces appliquées aux points X. Les dents des éléments dentés 15,16 ont la forme représentée par la figure 7. Chaque dent présente un flanc actif 40, c'est-à-dire un flanc qui, en service, s'applique aux dents de l'autre élément denté, et un flanc inactif 41, un petit interstice existant normalement entre les flancs inactifs des dents qui engrènent. Le flanc inactif 41 de chacune des dents des deux éléments dentés présente un évidement 42 auprès du bout de la dent, au centre du flanc 41, et deux autres évidements 43,44 à des extrémités opposées de la dent, auprès de la racine de celleci. Les flancs inactifs 41 présentent ainsi, entre leurs évidements, des plages formées par les flancs normaux de dent, qui vont de la racine au bout. Ces plages peuvent coopérer avec les plages de disposition identique des dents de l'autre élément denté.La plage de chaque dent comprend une bande qui va d'un côté à l'autre du flanc, en une position intermédiaire entre la racine et le bout de la dent. La figure 8 montre plus en détail la relation entre les ponts 42 des plaques 25,28 et les flancs inactifs 41 de l'élément denté. Le dessin montre l'état réalisé lorsque le centre de l'interstice 46 entre les flancs inactifs 41 des deux dents est situé sur une ligne 45 joignant les axes des deux éléments dentés 15,16. On voit que les deux éléments dentés définissent entre eux un espacement qui est fermé aux extrémités opposées des contacts linéaires entre les flancs actifs 40 des dents. Dans la position représentée, le volume de cet espacement est minimal. On observera aussi que les passages d'entrée 29 et de sortie 30 peuvent tous deux communiquer avec cet espacement par l'intermédiaire des évidements respectifs 33,34 des plaques 25,28. La communication entre les passages d'entrée et de sortie 29,30 est restreinte par l'interstice 46 entre les plages transversales du flanc inactifs 41. A mesure que les éléments dentés 15,16 tournent en partant des positions représentées par la figure 8, le volume total de l'espacement entre les deux lignes de contact augmente, aspirant ainsi du liquide dans cet espacement par le passage d'entrée 29. Le volume de la partie de cet espacement qui se trouve du coté à haute pression de l'interstice 46 continue cependant à diminuer jusqu'à ce que le centre de l'espacement entre les dents de l'élément denté menant 15 se trouve sur la ligne 45. A ce moment, l'espacement de denture est isolé du passage de sortie 30 et est relié des deux côtés de l'interstice 46 au passage d'entrée 29, pendant que les évidements 43,44 s'éloignent du pont 32. Pendant ce mouvement, il est évident qu'il se produit un écoulement à travers l'interstice 46 mais les évidements 42,43, 44 assurent que pratiquement toutes les parties des flancs inactifs 42 qui ne forment pas effectivement l'interstice 46 sont soumises à de faibles vitesses d'écoulement. La cavitation qui se produit facilement dans le liquide pompé (particulièrement quand le liquide est un carburant d'avion et se trouve au voisinage de son point d'ébullition) peut causer une érosion des flancs inactifs des pompes à engrenages lorsque les cavités s'écrasent. Les évidemerItsprévus dans les dents et décrits ci-dessus assurent que l'écrasement des cavités ne se produise pas auprès de la surface des flancs et que l'érosion des dents soit réduite. L'entratnement de l'élément denté 15 est assuré par un arbre cannelé 50 qui traverse un dispositif d'étanchéité d'une paroi terminale de la partie 10 du corps. Un coussinet 51 s'applique de façon étanche à l'élément denté 15 et à l'arbre 50 de manière à tourner avec eux. Deux supports annulaires 52, 53 s1 appliquent de façon étanche à des parties respectives 54,55 de la partie 10 du corps. Les parties 54,55 sont généralement tronconiques et se dirigent vers l'intérieur du corps de pompe. Les supports 52,53 supportent des joints axiaux respectifs 56,57 qui s'appliquent respectivement au coussinet 51 et à une bride de l'arbre 50. Les joints 56,57 sont sollicités vers leur position respective d'application par un ressort 58 qui tend à écarter l'un de l'autre les supports 52,53. Un passage 60 de l'intérieur de la partie 10 du corps communique avec le passage de sortie 30 et avec un siège de soupape 61. Un obturateur 62 est sollicité par un ressort en direction du siège 61, de manière à isoler le passage 60 d'un autre passage 63 qui communique avec le passage d'entrée 29. La disposition comporte ainsi, pour la pompe, une valve de sareté à ressort. REVENDICATIONS 1. Machine hydraulique rotative caractérisée par le fait qu'elle comprend un corps muni de deux perforations interpénétrantes pratiquement parallèles, deux éléments dentés montés de manière à pouvoir tourner dans les perforations respectives, des orifices d'entrée et de sortie s1 ouvrant dans les perforations de part et d'autre de la zone d'engrènement des éléments dentés, une butée prévue à l'intérieur du corps et-à laquelle peuvent s'appliquer les faces dirigées axialement situées sur un caté des éléments dentés, une pièce pouvant coulisser de façon étanche à l'intérieur du corps et pouvant s'appliquer aux faces dirigées axialement situées.de l'autre côté de l'élément denté, et des moyens servant à solliciter la pièce vers la butée, la pièce présentant, à sa périphérie adjacente à une surface intérieure du corps, un évidement qui communique avec celui des orifices qui est à la plus haute pression en service, l'aire de l'évidement, d'un c8té d'un premier plan médian qui passe par les axes des éléments dentés, étant pratiquement égale à l'aire de l'évidement de l'autre c8té de ce premier plan médian. 2. Machine hydraulique rotative selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'aire de l'évidement d'un ctté d'un deuxième plan médian qui définit le plan d'interpénétration des perforations est pratiquement égale à l'aire de l'évidement de l'autre côté de ce deuxième plan médian. 3. Machine hydraulique rotative selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens servant à solliciter la pièce en direction de la butée comprennent deux paires de pistons obéissant à la pression qui règne à l'orifice à haute pression et s'appliquant à la pièce, les axes des pistons étant pratiquement parallèles aux axes de rotation des éléments dentés. 4. Machine hydraulique rotative selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les axes des pistons de l'une des paires sont situés de part et d'autre de l'axe de l'un des éléments dentés et que les axes des pistons de l'autre paire sont situés de part et d'autre de l'autre élément denté. 5. Machine hydraulique rotative selon l'une des revendica tions 3 et 4, caractérisée par le fait que les lignes d'action des résultantes des forces appliquées à la pièce par les paires respectives de piston sont écartées des lignes d'action des forces appliquées à la pièce par les éléments dentés respectifs. 6. Machine hydraulique rotative selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le flanc inactif de chaque dent des éléments dentés présente des parties évidées auprès de sa racine et auprès de son bout et une plage non évidée parcourant toute la largeur du flan inactif entre ces parties évidées. 7. Machine hydraulique rotative selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la plage non évidée comprend une bande dirigée parallèlement à l'axe de l'élément denté.et qui va aussi de la racine au bout du flanc inactif de la dent.