Brevet FR2462592A1 — publié le 19810213

L'invention a pour objet les organes rotatifs hydrauliques réversibles , tels que moteurs ou pompes hydrauliques. De nombreux types de tels organes ou moteurs hydrauliques sont connus. Les moteurs à pistons radiaux multiples présentent l'avantage d'une très bonne étanchéité au niveau des organes supportant la pression du fluide, mais leur complexité de construction est très grande. Il en est de même des moteurs à pistons axiaux . Les moteurs à engrenages paral vièles , comme ceux à engrenages à profils conjugués , présentent, quant à eux, des défauts d'étanchéité latérale . Il en est de même et surtout des moteurs à palettes qui ne peuvent comporter aucun dispositif particulier d'étanchéité latérale au niveau de chaque palette , ni au niveau du logement desdites palettes dans le rotor-. Le dispositif objet de l'invention porte précisément sur les perfectionnements apportés aux moteurs hydrauliques, qui peuvent être considérés comme du type à palettes , dont le rendement se trouve amélioré par rapport aux moteurs connus de ce type grâce à la suppression pratiquement totale des fuites latérales Pour cela les palettes contenues dans le rotor, au lieu d'être rigides et de coulisser parallèles à elles-mêmes dans leur logement radial du rotor , ce qui implique un certain jeu latéral au niveau des flasques, d'où des fuites à ce niveau qui ne sont pas négligeables, sont prévues souples dans le dispositif objet de l'invention et sont réduites à de simples barrettes longitudinales qui se déplacent dans leur logement périphérique du rotor par un mouvement de cambrure sur elles-mêmes qui permet un déplacement radial suffisant de leur partie médiane, leurs extrémités restant pratiquement fixes par rapport à leurs points d'appui sur le rotor, ce qui autorise d'organiser à ce niveau une étanchéité aussi parfaite que dans les systèmes à pistons, sans nécessiter pour autant , pour une même puissance, ni une aussi grande complexité de fabrication ni un encombrement aussi important Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement montrent un mode de réalisation de l'objet de la présente invention La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale du dispositif objet de l'invention La figure 2 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale du stator et du rotor suivant A B Tel qu'il est représenté le dispositif comporte le rotor cylindrique 1 parfaitement concentrique du stator 2 , à la périphérie intérieure duquel sont ménagées en nombre pair de multiples chambres dont la paroi peut être successivement et intimément balayée par la face extérieu re de chacune des barrettes portées par le rotor 1, dont le nombre est tel que deux barrettes successives délimitent entre elles une seule chambre lorsqu'elles sont situées entre deux ouvertures successives du rotor destinées réciproquement à l'arrivée et à la sortie du fluide . Chacune des chambres 3 ainsi ménagées à la périphérie interne du stator sont situées entre chaque orifice d'entrée 4 et chaque orifice de sortie 5 .Ces chambres sont prévues en nombre pair pour assurer l'équilibrage radial des pressions Chacune de ces chambres périphériques du stator est sépa- rée de sa voisine par une zone de tangence du rotor , l'entrée et la sortie de chacune de ces chambres épousant un profil à faible pente de façon à déterminer à leur passage une faible accélération radiale des barrettes qui parcourent la surface interne du stator Quant aux barrettes elles-mêmes, qui jouent ici le rôle de palettes, alors que dans le dispositif connu celles-ci sont constituées par des surfaces planes rigides qui se déplacent radialement dans le logement du rotor qui les contient pour parcourir la surface interne du stator , ce qui ne permet pas d'organiser une étanchéité suffisante au niveau de leur contact avec les fiasques extrèmes de l'appareil, dans le dispositif objet de l'invention lesdites palettes planes rigides sont remplacées par des barrettes de matière souple 6 présentant un faible coefficient de frottement, tel que un polymère synthétique, de forme prismatique à section droite sensiblement carrée, s'étendant sur toute la longueur des rainures pratiquées à la périphérie du rotor, dans sa partie médiane seulement.Lesdites barrettes sont en nombre pair multiple du nombre de chambres contenues dans le stator, de façon que chaque barrette 6 se trouve diamétralement dans la même situation de pression que la barrette opposée par rapport à leur orifices réciproques Chacune des barrettes 6 est contenue dans une rainure correspondante du rotor étant légèrement comprimée longitudinalement entre les bagues 7 et 8 qui ferment simultanément la totalité desdites rainures sur toute la périphérie du rotor à chacune de leurs extrémités . Chacune des extrémités desdites barrettes 6 sont introduites dans un pot correspondant pratiqué dans lesdites bagues 7 et 8 à l'extrémité des rainures qui les contiennent de façon que lesdites barrettes y soient retenues , sans encastrement, lesdits pots étant situés par rapport aux rayons du rotor de telle manière que la surface extérieure desdites barrettes 6 qui le retiennent tangente constamment en ce point la surface intérieure du stator 2 . L'appui constant, sur toute la longueur de chaque barrette 6, de la surface extérieure de celle-ci contre la surface interne du stator , en parcourant chacune des chambres qui y sont aménagées et des zones intermédiaires séparant chaque chambre, est facilité par la présence sur la face interne de chaque barrette des ressorts de compression 9 et 10 contenus dans des logements adéquats pratiqués dans le rotor sur la face intérieure de chaque rainure Les bagues 7 et 8 sont elles-mêmes montées étanches sur le rotor 1 et n'autorisent pas la communication entre les différentes rainures 11 dont elles limitent les extrémités .Ces bagues tangentent elles-mêmes sans frottement le stator 2 qui, à leur niveau, de part et d'autre des bar rettes , est parfaitement cylindrique . Et la face périphérique desdites bagues 7 et 8 prend appui sur le joint souple d'étanchéité 12 introduit dans le stator, ce qui assure donc de façon parfaite l'étanchéité latérale du dispositif, qui n'est pas obtenue dans les dispositifs à palettes connus Les bagues 7 et 8 sont maintenues fermement en place par appui, par l'intermédiaire des pièces 13 et 14, sur la bague interne des paliers 15 et 16, qui sont eux-mêmes retenus par les clips 17 et 18 On constate donc ainsi que, de façon différente des dispositifs à palettes connus , dans le dispositif objet de l'invention, les rainures contenant les barrettes, qui jouent ici le rôle de palettes, sont parfaitement' étanches entre elles et parfaitement étanches par rapport aux flasques latéraux de l'engin Et on comprend que par suite de leur flexibilité les barrettes 6, sollicitées par les ressorts 9 et 10 , suivront de façon parfaite le profil interne du stator 2 aussi bien au niveau des chambres qu'il comporte qu'au niveau des zones intermédiaires qui séparent chacune d'elles .Le déplacement des barrettes à l'intérieur de chacune des rainures qui les contient, s'effectue en effet par simple flexion à l'intérieur desdites rainures 1 1 , qui sont d'une profondeur supérieure à la hauteur desdites barrettes Et on remarque que ce déplacement de la barrette par simple flexion cambrure autour de leurs extrémités supprime tout déplacement de celles-ci qui donc ne perdent jamais le contact avec le stator qui est parfaitement périphérique à ce niveau . Cette absence de déplacement des extrémités de chaque barrette permet aussi d'assurer leur étanchéité constante à ce niveau au cours du fonctionnement de l'engin Lesdites barrettes parcoureront donc successiVement les cham bres 3, qui présentent une profondeur très inférieure à la hauteur de chaque barrette et qui n'intéressent qu'une longueur inférieure à la longueur de celles-ci Selon un mode de réalisation de l'objet de l'invention, tel qu'il est représenté, le profil en long de chaque chambre 3 est parfaitement parallèle à la surface cylindrique du rotor 1 ,et le profil en long de cha cune des zones intermédiaires 27 , comprises entre deux chambres 3 correspond à la cambrure pouvant être prise par chacune des barrettes souples 6 qui se trouve ainsi comprimée radialement au passage de chacune de ces zones, reprenant sa forme rectiligne au niveau de chaque chambre 3 sous l'effet des ressorts de comression 9 et 10 Selon un autre mode de réalisation ce sont au- contraire les zones intermédiaires 27, comprises entre chaque chambre 3 , qui présentent un profil en long parfaitement circulaire , tangentant sans frottement le rotor 1 .Et ce sont les chambres 3 pratiquées dans le stator qui présentent alors un profil longitudinal qui correspond exactement à la courbe de cambrage externe que peut prendre chaque barrette 5 au cours de sa flexion sous l'effet des ressorts 9 et 10 , pour suivre parfaitement la surface interne desdites chambres , en s'articulant autour de chacune de leurs extrémités en s'articulant sur les bagues 7 et 8 qui les retiennent sans encastrement Les orifices 4 et 5 qui constituent les entrées et sorties du fluide sont situées à chacune des extrémités des chambres 3 dans le plan de rotation . Tous les orifices d'entrée d'une part et de sortie d'autre part sont reliés entre eux par les canaux 19 et 20 qui les réunissent périphériquement et permettent leur raccordement réciproque avec les conduites extérieures.Les débouchés de ces orifices à l'intérieur du stator sont évasés dans le sens de rotation du rotor pour que le mouvement alternatif radial de chaque barrette s'effectue en équipression , donc sans effort à transmettre entre le logement de la barrette et la barrette elle-même . Ces mêmes débouchés sont minces dans le sens périphérique de façon à assurer la plus grande surface d'appui de la barrette contre le stator . Ils sont multiples dans chaque chambre, tels que 21, 22 et 23 et communiquent entre eux , pour assurer la répartition de la pression sur la longueur de chaque barrette. Enfin ces dernières portent des perforations telles que 24'; 25 et 26, faisant face à chacun des débouchés des orifices d'entrée et de sortie et traversant lesdites barrettes de part en part dans le sens radial de façon à assurer l'équilibre des pressions entre les deux faces des barrettes pour rendre libre leur mouvement alternatif de flexion à l'intérieur des rainures qui les contiennent Le dispositif étant ainsi constitué on comprend que les causes de fuites rencontrées dans les dispositifs à palettes connus , qui se situent principalement à chaque extrémité des palettes et sur les flancs du rotor, sont ici totalement supprimées grâce à l'immobilité de l'extrémité des barrettes retenues par les bagues 7 et 8 , qui autorisent la mise en place à ce niveau des joints 12 qui assurent une étanchéité excellente , ce qui par le fait même augmente considérablement le rendement d'un tel dispositif Par ailleurs les barrettes travaillant en flexion radiale et non en translation radiale n'effectuent qu'un très faible déplacement radial -lors de la rotation du rotor et de leur passage successif au niveau de chaque chambre du stator, de sorte qu'elles peuvent supporter, sans détérioration une très forte pression, d'autant plus que les chambres qui les contiennent n'intéressent, sur la périphérie du rotor , qu'une très faible profondeur . On constate donc que le couple de rotation peut être important On remarque aussi que la résistance desdites barrettes est d'autant plus importante que celles-ci peuvent être larges , malgrè leur multiplicité à la périphérie du rotor .Et cette multiplicité des éléments mis successivement en présence, ainsi que la dimension qu'il est possible de leur donner longitudinalement, permettent de prévoir une cylindrée importante malgrè une exiguité propre apparente . De sorte que la puissance développée par l'engin peut être très importante et présenter un rendement élevé Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple ou aux exemples qui en ont été donnés, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée L'invention peut être utilisée pour la construction de moteurs hydrauliques à haut rendement présentant un couple élevé , ou de pompes aux caractéristiques similaires , chacun de ces engins présentant une cylindrée pouvant être très élevée . Il est aussi remarquable de constater qu'un tel dispositif est particulièrement bien disposé pour être organisé muni d'un arbre creux REVENDICATIONS 10) - Dispositif hydraulique, rotatif, reversible, Caractérisé par le fait que le rotor et le stator qu'il comporte étant concentriques, le stator porte à la périphérie de sa surface interne de multiples chambres, en nombre pair, de faible profondeur, dont toute la surface est successivement parcourue par les éléments contenus dans des rainures pratiquées selon les génératrices à la périphérie du rotor cylindrique, lesdits éléments étant animés à l'intérieur desdites rainures d'un mouvement de déformation alternatif selon le rayon du rotor ; lesdites chambres périphériques portées par le stator ne se développant longitudinalement que sur sa partie médiane, chaque extrémité dudit stator, au delà desdites chambres, présentant une forme parfaitement cylindrique enveloppant sans frottement les extrémités du rotor de part et d'autre desdites rainures périphériques longitudinales qu'il porte, un joint élastique placé à ce niveau entre le stator et le rotor assurant l'étanchéité des flancs du dispositif. 20) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que les éléments contenus dans des rainures pratiquées selon la génératrice à la périphérie du rotor cylindrique sont des barrettes prismatiques à coupe droite sensiblement carrée, de hauteur très inférieure au rayon dudit rotor, souples, constituées d'une matière à faible coefficient de frottement , tel qu'un polymère synthétique dont les extrémités sont insérées , avec une légère compression longitudinale, dans des pots capables de les recevoir sans encastrement, pratiqués à chaque extrémité desdites rainures périphériques du rotor, de telle manière qu'en ces points extrèmes desdites rainures lesdits éléments souples portés par le rotor restent constamment en contact avec le stator parfaitement cylindrique en ces zones. 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que lesdites barrettes , souples, contenues dans les rainures périphériques longitudinales portées par le rotor et dont les extrémités sont immobilisées et maintenues au contact dudit stator cylindrique en ces zones , se déplacent librement et radialement à l'intérieur desdites rainures qui les contiennent grâce à leur flexion longitudi nale , la surface interne du stator qu'elles parcourent étant alternativement formée d'une succession de zones cylindriques à génératrice droite et de zones épousant la forme de cambrure naturellement prise par lesdites barrettes souples, leur déplacement alternatif radial étant facilité par la présence de ressorts situés à l'intérieur desdites rainures à l'arrière desdites barrettes. 40) - Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que lesdites barrettes comportent des perforations selon le rayon du rotor qui les porte de façon à mettre en communication les deux faces externe et interne desdites barrettes afin d'équilibrer la pression à ce niveau 50) - Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les chambres situées en nombre pair à la périphérie interne du stator dans la partie médiane de celui-ci sont de forme générale cylindrique à génératrice rectiligne, concentriques du rotor et raccordées par des rampes de faible pente avec les zones périphériques intermédiaires qui épousent une forme légèrement torique concave dont le profil longitudinal coincide avec la courbure de cambrure naturelle desdites barrettes qui les parcourent et qui fléchissent à ce niveau 60) - Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les chambres situées en nombre pair à la périphérie interne du stator dans la partie médiane de celui-ci sont de forme légèrement torique convexe dont le profil longitudinal coincide avec la courbure de cambrure prise par lesdites barrettes sous l'effet de la poussée exercée sur elles par les ressorts qui les poussent radialement , lesdites chambres étant raccordées par des rampes à faible pente avec les zones périphériques intermédiaires qui épousent une forme générale cylindrique à génératrice rectiligne concentrique du rotor 70) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, Caractérisé par le fait que le profil longitudinal des zones légèrement toriques du stator, est une courbe à allure trapézoïdale concave ou convexe selon le cas. 80) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6 ou 7, Caractérisé par le fait que les orifices d'amenée et de sortie du fluide qui traversent ledit dispositif, que celui-ci joue le rôle de moteur ou de pompe, divergent pour atteindre les zones de raccordement desdites chambres périphériques aux zones périphériques intermédiaires, de manière que le fluide emprisonné entre deux barrettes successives du rotor se trouve constamment à une égale pression de part et d'autre desdite s barrettes. 90) - Dispositif selon la revendication 8, Caractérisé par le fait que lesdits orifices sont étroits dans le sens des génératrices du système et sont organisés de façon multiple au niveau de chaque chambre, un collecteur réunissant tous les orifices de même fonction 100) - Dispositif selon l'une (luelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que les rainures périphériques longitudinales portées par le rotor et contenant lesdites barrettes souples sont limitées à chacune de leurs extrémités par une frête montée de façon étanche sur le rotor cylindrique et ajustée sans frottement sur le stator qui porte à ce niveau un joint circulaire élastique, lesdites frêtes portant à chacune des extrémités de chaque rainure les pots devant recevoir et retenir sans encastrement les extrémités desdites barrettes souples. li 0) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que lesdites rainures périphériques longitudinales portées par le rotor sont de faible profondeur autorisant ainsi le passage d'un arbre creux comme arbre dudit rotor concentrique du stator