Brevet FR2470265A1 — publié le 19810529

La présente invention a trait aux pompes et moteurs hydrauliques du genre dans lequel un barillet tournant creusé de cylindres renfermant des pistons comporte une face percée de lumières individuelles correspondantes et qui porte contre la face fixe d'un plateau distributeur pourvue de lumières d'entrée et de sortie. Elle se réfère particulièrement aux faces précitées, lesquelles sont ordinairement planes, mais peuvent également se présenter sous forme sphérique ou conique. Ces faces à lumières sont d'habitude substantiellement équilibrées au point de vue hydrostatique, mais elles sont chargées par ressorts de façon à se trouver en contact intime avec des fuites négligeables à partir des lumières à haute pression. D'ordinaire la face intéressée du barillet se présente sous la forme d'une bague annulaire percée d'orifices débouchant dans les cylindres, de sorte que finalement les orifices ou lumières en question se trouvent bordés par d'étroites zones d'étanchéité. Du fait du contact intime entre ces zones d'étanchéité à largeur réduite, si les fuites sont nulles, les surfaces intéressées s'échauffent considérablement et il est nécessaire d'utiliser des matériaux à coussinets éprouvés, par exemple l'un à grande dureté superficielle et l'autre comportant un point de fusion moins élevé. Ce qui limite surtout la vie utile de ces formes de pompes et moteurs, ce sont les fuites au droit des lumières résultant de la déforma- tion ou de l'usure des faces en vis-à-vis. L'invention vise à réaliser des moyens permettant de réduire cet inconvénient de courte durée de service. Le bord intérieur fermé de chacune des deux zones d'étanchéité annulaires en vis-à-vis est bien refroidi par le courant de liquide qui entre dans les lumières ou qui en sort. Les bords extérieurs des zones externes sont également refroidis de façon satisfaisante, dans ce cas par le liquide se trouvant dans le carter ou corps de la pompe ou moteur. Mais les bords intérieurs des zones d'étanchéité internes ne sont en contact qu'avec un très faible volume de liquide substantiellement statique qui entoure l'axe du barillet à cylindres. De ce fait elles fonctionnent à une température considérablement plus élevée que les zones externes, ce qui aboutit à une déformation thermique amenant les surfaces en vis-à-vis à prendre une forme légèrement convexe. Cela conduit à une augmentation des fuites au droit de la zone d'étanchéité externe, laquelle est en outre refroidie par cet écoulement alors que la plus forte charge superficielle sur les zones internes ne comportant pas de fuites aboutit à une nouvelle augmentation de température. L'invention vise à réaliser un courant de refroidissement approprié vers l'intérieur de la zone d'étanchéité interne en assurant ainsi des températures substantiellement régulières sur toute l'étendue de la face à lumières et en réduisant donc au minimum les déformations thermiques. La cause principale de l'usure par abrasion entre les faces à lumières fixe et mobile est constituée par les petites particules solides que le liquide renferme et qui sont refoulées dans l'interface o elles viennent s'incruster dans la couche superficielle à faible dureté en provoquant ainsi l'usure de la contre-face dure. L'écoulement du liquide à travers les lumières assure l'entraînement des particules abrasives à partir des bords intérieurs adjacents des zones d'étanchéité, tandis que la force centrifuge les chasse des bordé extérieurs desdites zones. Toutefois cette force repousse les particules en question dans l'interface le long des bords intérieurs des zones d'étanchéité internes et ce phénomène conduit à une abrasion importante. Un second objectif visé par les formes d'exécution préférées de la présente invention consiste à amener un courant de refroidissement vers les bords intérieurs des zones d'étanchéité internes de manière telle qu'il élimine les particules solides de celles-ci en faisant ainsi disparaître la cause principale de l'usure par abrasion. La nécessité d'utiliser pour l'une des faces en présence un matériau à bas point de fusion entraîne d'autres sources de défauts, telles que l'érosion par cavitation des faces tendres, c'est-à-dire que lorsqu'une fuite commence vers une rainure radiale peu marquée, elle augmente rapidement du fait de l'érosion due à l'écoulement du liquide sous haute pression. Au point de vue idéal les deux faces devraient être faites en un matériau dur résistant à l'abrasion, mais cela n'est possible que si celles-ci sont continuellement refroidies sur la totalité de leur étendue. Un autre objectif visé par les formes d'exécution préférées de la présente invention consiste à permettre d'utiliser pour les faces à lumières deux matériaux durs se déplaçant l'un contre l'autre. L'invention concerne donc un moteur ou pompe hydraulique du type comprenant un barillet à cylindres monté à rotation dans une chambre d'un corps, ce barillet renfermant un certain nombre de pistons angulairement espacés les uns des autres, et comportant une face distributrice percée d'un même nombre de lumières qui correspondent aux cylindres, laquelle face porte contre la face fixe d'un bloc ou plateau distributeur pourvue de lumières d'entrée et de sortie angulairement écartées l'une de l'autre. Conformément à l'invention il est prévu dans le barillet et le bloc ou plateau au moins un passage qui s'étend de ladite chambre à un espace situé radialement à l'intérieur de la face comportant les lumières des cylindres pour permettre ainsi au liquide de s'écouler de cette chambre vers ledit espace et inversement à travers les passages précités, tandis qu'au moins celui des passages qui est prévu dans le barillet communique avec ledit espace au voisinage immédiat du bord radialement le plus intérieur de la face précitée comportant les lumières des cylindres. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur ou pompe de type volumétrique suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe de détail à plus grande échelle de la région d'interface du barillet et du bloc ou plateau distributeur suivant fig. 1. Fig. 3 est une vue de la face à lumières du barillet à cylindres, considérée suivant la ligne 3-3 de fig. 2. Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 2, mais montrant une autre forme d'exécution de l'invention. Fig. 5 est une vue semblable à celle de fig. 3, mais indiquant une disposition différente de la face à lumières du barillet à cylindres. Fig. 6 est une vue de la face fixe du bloc ou plateau distri- buteur, c'est-à-dire de celle complémentaire de la face mobile représentée en fig. 5. En référence au dessin, la pompe ou moteur représenté en fig. 1 et 2 comprend un bloc 10 formant plateau distributeur fixe contre lequel tourne un barillet à cylindres 11. Ce dernier est sollicité contre le bloc 10 par un ressort 12. Au cours de sa rotation les lumières 13 des divers cylindres qu'il comporte viennent successivement communiquer avec 0 une lumière d'entrée 8 et une lumière de sortie 9 prévues dans le bloc ou plateau fixe. On conna!t bien la disposition de base et le fonctionnement de ces appareils de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire davantage dans les présentes. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention des perçages radiaux 15 sont pratiqués entre les cylindres successifs du barillet 11, tandis qu'il est prévu des trous longitudinaux 16 qui débouchent dans les perçages radiaux précités. Les trous longitudinaux doivent préférablement couper les perçage radiaux légèrement dans le bord intérieur 17 de la zone d'étanchéité interne 18, de façon à collecter tous les déchets abrasifs que la force centrifuge amène à ce bord. Par ailleurs plusieurs perforations ou passages 19 sont établis dans le bloc ou plateau fixe 10 pour assurer une liaison entre le liquide se trouvant dans la chambre 20 du corps de l'appareil et un espace 21 situé Intérieurement aux zones d'étanchéité internes 18. Ces perforations peuvent par exemple être agencées obliquement par rapport aux surfaces distributrices comportant les lumières, comme montré en fig. 1 et 2, ou bien parallèlement à celles-ci, ainsi qu'on l'a représenté en fig. 4. Pendant le fonctionnement de l'appareil, du fait de la rotation du liquide à l'intérieur du corps, il s'établit dans la masse de ce liquide un gradient de pression centrifuge. Celui-ci provoque un écoulement à travers les passages 19 vers l'intérieuri des zones d'étanchéité internes 18, le liquide étant ensuite chassé à travers les perçages radiaux 15 du rotor ou barillet. On réalise ainsi un courant de refroidissement qui circule de façon continue en éliminant les particules solides à partir de l'espace 21 situé intér.-ieurement par rapport aux zones d'étanchéité internes 18. Cette forme d'exécution préférée assure donc les deux premiers objectifs mentionnés plus haut. Dans une autre forme d'exécution préférée les zones d'étanchéité tournantes interne et externe, respectivement 22 et 23, comportent dans le sens radial la forme ondulée représentée en fig. 5, de sorte qu'il n'existe pas de ligne de contact circulaire continue entre les faces en vis-à-vis au cours de la rotation. De cette manière toute l'étendue superficielle de la face est continuellement refroidie en-passant sur des surfaces frakchement mouillées du bloc ou plateau fixe. Dans leur application à cette conformation ondulée des zones d'étanchéité, les trous longitudinaux 16 qui aboutissent aux perçages radiaux 15 du rotor.li, sont préférablement établis de façon à correspon- dre au plus grand rayon du bord ondulé intérieur 24, c'est-à-dire aux points ou les particules solides tendraient autrement à s'accumuler. De préférence la surface du plateau fixe doit être traitée au jet pour devenir rugueuse comme montré en fig. 6, ou bien de minimes dépressions doivent y être réalisées par d'autres moyens, de manière que de petites poches de liquide viennent passer dans l'interface. Toute élévation de température provoque la dilatation ou la vaporisation du liquide renfermé par ces dépressions, ce qui écarte très légèrement les deux faces en présence et évite la formation de liaisons métalliques. L'on revêt de préférence l'une des faces d'étanchéité, ou bien les deux, par le moyen d'un matériau très dur à point de fusion élevé, tel que le carbure de tungstène. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécu- tion décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S 1. Pompe ou moteur hydraulique, du genre comprenant un barillet à cylindres monté à rotation dans une chambre du corps de l'appareil, ce barillet renfermant un certain nombre de piston angulairement écartés les uns des autres, et comportant une face distributrice percée d'un même nombre de lumières qui correspondent aux cylindres laquelle face porte contre la face d'un bloc ou plateau distributeur fixe, elle-même percée de lumières d'entrée et de sortie angulairement espacées, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un passage dans ledit barillet et dans ledit bloc-plateau, chacun de ces passages s'étendant de la chambre du corps de l'appareil jusqu'à un espace situé radiàlement à l'intérieur de la face comportant les lumières des cylindres de façon à permettre au liquide de s'écouler à travers lui de la chambre vers l'espace précité et inversement, tandis que celui au moins desdits passages qui correspond au barillet communique avec ledit espace en un point étroitement voisin du bord le plus intérieur dans le sens radial de la face précitée comportant les lumières des cylindres. 2. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le passage prévu dans le barillet dépasse au moins en partie dans la face comportant les lumières des cylindres. 3. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y est prévu une pluralité de passages. 4. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les passages prévus dans le barillet sont définis par des perçages radiaux qui s'étendent dans celui-ci entre les lumières des cylindres, chacun desdits passages radiaux communiquant avec un trou longitudinal qui s'ouvre dans l'espace précité. 5. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le trou longitudinal dépasse au moins en partie dans la face comportent les lumières des cylindres. 6. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des passages prévus dans le bloc-plateau fixe est défini par deux perforations qui s'étendent obliquement par rapport à l'axe du S barillet. 7. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bord radialement le plus intérieur de la face comportant les lumières des cylindres et qui porte contre la face du bloc ou plateau distributeur fixe, n'est pas circulaire, en rourcivrAnt Pt dero,,vrAnt ainsi alternativement des parties de cette face du bloc ou plateau. 8. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le bord radialement le plus extérieur de la face comportant les lumières des cylindres et qui porte contre la face du bloc ou plateau distributeur fixe est également non circulaire en recouvrant et découvrant ainsi alternativement des parties de cette face du bloc ou plateau. 9. Pompe ou moteur hydraulique, suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les bords intérieur et extérieur précités s'écartent suffisamment de la forme circulaire pour découvrir en au plus une révolution du barillet la totalité de la zone de portée de la face du bloc ou plateau distributeur fixe qui s'étend des bords radialement le plus intérieur et le plus extérieur de cette face du bloc ou plateau respectivement jusqu'à la limite radialement la plus intérieure et la plus extérieure des lumières des cylindres. 10. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 7, caracté- risé en ce qu'il est prévu une pluralité de passages et en ce que ceux du barillet communiquent avec l'espace situé au voisinage immédiat de la partie radialement la plus extérieure du bord le plus intérieur de la face comportant les lumières des cylindres. 11. Pompe ou moteur hydraulique suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les passages du barillet s'étendent au moins en partie dans la face comportant les lumières des cylindres. 12. Pompe ou moteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le bord radialement le plus intérieur de la face comportant les lumières des cylindres est de forme ondulée et comporte ainsi, réparties angulairement de façon régulière, des crêtes qui s'étendent vers l'extérieur et des dépressions orientées vers l'intérieur sur toute l'étendue périphérique dudit bord, le barillet comportant un même nombre de passages qui correspondent aux crêtes et chacun de ces passages communiquant avec l'espace intérieur précité au voisinage immédiat de l'une desdites crêtes.