Brevet FR2461834A1 — publié le 19810206

- 1 - Pompe hydraulique semi-rotative. La présente invention se rapporte à une pompe hydraulique alternative à double effet, comprenant un corps de pompe dans lequel est monté un secteur qui oscille autour d'un axe et se comporte comme un piston. Dans la technique, ce type de pompe hydrau- lique est appelée une pompe semi-rotative. Dans les pompes semi-rotatives déjà con- nues, le corps de pompe est en général un cylindre fixe muni de deux distributeurs, les éléments mobiles d'un distributeur étant formés dans le secteur oscillant, les éléments mobiles de l'autre distribu- teur étant formés dans le conduit d'entrée de la pompe. La manoeuvre du secteur oscillant est commandée manuellement. Ces pompes ne travail- lent de façon satisfaisante qu'aux basses fréquences, de sorte que leur domaine d'application est extrêmement limité; en pratique, ces pompes semi-rotatives n'ont été utilisées que pour transvaser un liquide d'un récipient à un autre. Lorsqu'on exige une pression de refoule- ment constante, une bonne fiabilité et un débit élevé, il était néces- -saire jusqu'à présent d'utiliser des pompes rotatives du type à pistons axiaux, dans lequel les pistons sont disposés dans un bloc cylindre qui tourne autour d'un axe coïncidant avec l'axe de l'arbre d'entraînement de la pompe (pompe en ligne) ou, en variante, qui tourne autour d'un axe incliné par rapport à l'axe d'entraînement de la pompe (pompe à axe coudé). Ces pompes rotatives possèdent un méca- nisme de distribution automatique qui assure l'auto-distribution du fluide hydraulique par l'une des techniques suivantes: - à l'aide de lumières appropriées qui communiquent entre elles et sont formées dans le bloc cylindre, ces lumières étant par ailleurs en communication, respectivement avec la sortie et l'entrée de la pompe et étant démasquées par le mouvement des pistons par rapport au bloc cylindre; - au moyen de distributeurs automatiques prévus sur la sortie et à l'aide d'une autodistribution comportant des lumières prévues dans l'entrée. 2 4 618 3 4 - 2 - Ces pompes ont des caractéristiques de construction et de fonctionnement très complexes, elles exigent une fabrication précise de tous leurs composants, elles doivent être faites de matières appropriées, en particulier d'alliages métalliques appro- priés à faible coefficient de frottement, par exemple d'un alliage d'argent, antimoine et étain, en particulier pour la fabrication des pièces mobiles les unes par rapport aux autres. Ces pompes exigent également un entretien précis et fréquent et, de ce fait, elles sont coûteuses à fabriquer, à utiliser et à entretenir. Le principal but de l'invention est de réaliser une pompe semi-rotative qui puisse être utilisée pour les pressions de refoulement moyennes et élevées, qui possède une stabi- lité et un rendement au moins comparables à ceux des pompes rotatives déjà connues et mentionnées plus haut mais qui possède des caractéris- tiques de construction et de fonctionnement beaucoup plus simples que celles des pompes déjà connues. L'invention a pour objet une pompe hydrau- lique semi-rotative comprenant un corps de pompe qui présente une en- trée de liquide et une sortie de liquide, un secteur monté pour oscil- ler angulairement dans le corps, en tournant autour d'un axe d'oscil- lation, et des butées servant à limiter les déplacements angulaires du secteur à l'intérieur du corps, cette pompe étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, un support fixe sur lequel le corps de pompe tourillonne en tournant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe d'os- cillation du secteur, au moyen de deux portées de pivotement formées sur des bossages tubulaires coaxiaux portés par ce support et qui éta- blissent la communication entre le volume intérieur du corps de la pompe et l'entrée et la sortie respectivement, des moyens distributeurs essentiellement constitués par plusieurs passages d'écoulement du li- quide formés dans les portées oscillantes et des moyens d'entraînement destinés à déterminer des déplacements angulaires synchrones du corps de la pompe et du secteur. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le corps de la pompe est sphérique et le secteur est es- sentiellement composé d'un élément unique qui comprend des parties en forme de segmentssphériquesqui s'étendent symétriquement par rapport à l'arbre, lequel est coaxial à l'axe d'oscillation. 24618 3 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la Figure 1 est une vue en perspective en partie en coupe d'une pompe hydraulique semirotative suivant une forme de réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue en plan en par- tie arrachée de la pompe représentée sur la Figure 1; - les Figures 3 et 4 sont des coupes prises respectivement suivant les lignes III-III et IV- IV de la Figure 2, et - la Figure 5 est une vue de côté de la pompe hydraulique de la Figure 1. Comme on peut le voir en se référant aux dessins, la pompe représentée possède un carter porteur extérieur 1 muni de quatre pieds 2 servant à le fixer à une base (non représentée). A l'intérieur de ce carter 1 est montée, d'une façon qui sera décrite avec plus de détails dans la suite, une pompe hydraulique semi-rotative suivant l'invention, désignée dans son ensemble par la référence 3. La pompe 3 comporte un corps de pompe sphérique 4 dans lequel est monté un secteur sphérique 5 qui peut se déplacer angulairement dans les deux sens autour d'un axe Z-Z du corps de pompe sphérique 4. Dans la des- cription donnée ci-après, l'axe Z-Z sera appelé l'axe d'oscillation du secteur 5. Ce secteur 5 est constitué par un bloc unique comprenant deux parties 6, 7 diamétralement opposées en forme de secteurs sphériques qui partent symétriquement d'un arbre central 8, lequel est coaxial à l'axe d'oscillation Z-Z. Pour limiter les dépla- cements angulaires du secteur 5 dans les deux sens de la rotation, il est également prévu deux butées positives 9, 10, présentant elles aussi la forme de secteurs sphériques et qui sont de même largeur angulaire que les secteurs 6, 7 et sont fixées dans le corps 4 de la pompe dans des positions diamétralement opposées. Les parois radialement intérieures des butées positives 9 et 10 qui se font face présentent une section en forme d'arc de cercle et ensemble, elles définissent des surfaces de 2 4 6 1 8 3 4 -4 - portée partiellement cylindriques dans lesquelles l'arbre 8 du sec- teur 5 tourillonne, les dimensions étant telles que les surfaces de portée forment des joints étanches aux liquides. Le corps de pompe 4 est muni de deux collets cylindriques coaxiaux 11, 12, placés dans des positions diamé- tralement opposées qui coïncident avec les positions des butées posi- tives 9 et 10. Le corps de pompe 4 tourillonne par ces collets 11 et 12 sur deux bossages tubulaires coaxiaux 13 et 14 qui sont identiques entre eux et portés par le carter extérieur 1. L'axe commun X-X de ces bossages 13, 14 estperpendiculaires à l'axe d'oscillation Z-Z du sec- teur 5. Les bossages 13, 14 comprennent des par- ties terminales intérieures tronconiques 15, 16 qui forment des joints étanches aux liquides avec des surfaces de sièges coniques correspon- dants 17 et 18 respectivement formés radialement dans les butées 9 et 10 respectivement et dans lesquelles les parties terminales 15 et 16 tourillonnent, comme on peut mieux le voir sur la Figure 2. En se référant aux Figures 2, 3 et 4, on voit que des passages d'écoulement de liquide 19 et 20 sont formés dans la partie terminale tronconique 16 du bossage 14, les passages 19 et étant sensiblement perpendiculaires entre eux et étant destinés à s'aligner alternativement sur des passages 21, 22 formés dans la butée et qui débouchent dans le siège conique 18. Le passage 21 débouche dans la chambre 23 dans laquelle se déplace la partie 7 en secteur sphérique du secteur 5 tandis que le passage 22 débouche dans la cham- bre 24 dans laquelle se déplace la partie en secteur sphérique 6 du secteur 5. La partie terminale tronconique 15 du bos- sage 13 présente des passages 25, 26 présentant des axes sensiblement perpendiculaires entre eux, destinés à s'aligner alternativement sur des passages 27, 28 formés dans la butée positive 9. Ces passages 27, 28 débouchent dans le siège tronconique 17 qui reçoit cette partie conique 15 et ils débouchent respectivement dans les chambres 23 et 24 précitées. Les passages 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27 et 28 forment le distributeur de la pompe hydraulique suivant l'inven- tion, en combinaison avec une série de passages indiquée en traits 24618 34 - 5 - interrompus par les références 29 et 30, qui sont formés radialement dans l'arbre 8, afin de mettre les masses de liquides contenus dans les chambres 23, 24 en communication entre elles à travers le secteur5. Les bossages 13, 14 communiquent respec- tivement avec l'entrée et la sortie de la pompe. Un arbre d'entraine- ment 31, entraîné par des moyens classiques (non représentés) touril- lonne dans le carter extérieur 1. L'axe de rotation Y-Y de cet arbre 31 coupe l'axe d'oscillation Z-Z du secteur et est perpendiculaire à l'axe XX des bossages 13, 14 et, par conséquent, perpendiculaire à l'axe de pivotement du corps sphérique 4 de la pompe qui s'articule sur les bossages. L'extrémité intérieure de l'arbre d'entraînement 31, qui est située à l'intérieur du carter 1, porte une extrémité d'un levier courbe 32 dont l'autre extrémité est articulée, au moyen d'un tourillon 33, sur l'extrémité libre 34a d'un bras de liaison courbe 34. L'autre extrémité 34b du bras de liaison 34 est fixée àune partie 8a de l'arbre 8 qui fait saillie à l'extérieur 4 de la pompe. Suivant une caractéristique préférée, mais non essentielle, l'axe de rotation Y-Y de l'arbre 31, l'axe d'os- cillation Z-Z du secteur 5, l'axe de pivotement X-X du corps 4 de la pompe par rotation sur les bossages 13, 14 et l'axe du tourillon 33 passent tous par le centre du corps sphérique 4 de la pompe. Lorsqu'on fait tourner l'arbre 31 dans le sens indiqué par la flèche F de la Figure 1, le tourillon 33, qui constitue l'articulation reliant le levier 32 au bras de liaison 34, décrit une trajectoire circulaire autour de l'axe de rotation de l'ar- bre d'entraînement 31, en entraînant avec lui l'extrémité 34a du bras de liaison 34. L'autre extrémité 34b du bras de liaison 34, qui est reliée à l'arbre 8 du secteur 5 et, par conséquent, au corps 4 de la pompe, subit des oscillations angulaires et, en même temps, des dépla- cements dans le sens de la ligne qui, à tout moment, relie l'extrémité 34b au tourillon 33. Par conséquent, le bras de liaison 34 transforme la rotation continue de l'arbre d'entraînement 31 en une oscillation angulaire du secteur 5 autour de l'axe Z-Z et en un mouvement angu- laire alternatif simultané du corps sphérique 4 de la pompe autour de l'axe X-X de rotation de ce corps sur les bossages 13, 14. -6 - Les déplacements angulaires du secteur 5 dans le corps 4 provoquent le pompage du liquide, de l'entrée qui est formée à travers le bossage tubulaire 13 vers la sortie formée à tra- vers le bossage tubulaire 14. Les déplacements angulaires du corps sphérique 4 de la pompe et des butées 9, 10 rigidement solidaires de ce corps provoquent le fonctionnement désiré du distributeur en phase avec l'action de pompage. La pompe hydraulique semi-rotative décrite est donc particulièrement efficace pour refouler les fluides à des pressions de refoulement élevées, avec un débit et une fiabilité com- parables, sinon supérieures, au débit et à la fiabilité des pompes rotatives de la technique antérieure, comparativement auxquelles la technique suivant l'invention possède des caractéristiques de structure beaucoup plus simples.-Le pompe est donc plus économique à fabriquer que les pompes de la technique antérieure. La simplicité de construc- tion des organes constitutifs de la pompe suivant l'invention et la simplicité de ses caractéristiques de fonctionnement sont telles que la pompe n'exige pas d'entretien spécialisé. Un autre avantage, non négligeable, de la. pompe suivant l'invention, réside dans son faible encombrement, qui est totalement du à sa configuration sensiblement sphérique et à l'ar- rangement de son distributeur. -7 - REVENDICATIONS 1 ) - Pompe hydraulique semi-rotative,du type comprenant un corps de pompe (4) qui possède une entrée de liquide et une sortie de liquide, un secteur (5) monté pour osciller angulaire- ment dans le corps de la pompe autour d'un axe d'oscillation (Z-Z) et des butées (9,10) servant à limiter les déplacements angulaires du sec- teur à l'intérieur du corps, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un support fixe (1) sur lequel le corps de pompe (4) tourillonne en tournant autour d'un axe (X-X) perpendiculaire à l'axe (Z-Z) d'os- cillation du secteur, au moyen de deux portées de pivotement formées sur des bossages tubulaires coaxiaux (13, 14) qui sont portés par ce support et qui établissent la communication entre, d'une part, le volume intérieur du corps (4) de la pompe et, d'autre part, respecti- vement l'entrée et la sortie, ainsi que des moyens distributeurs essen- tiellement composés de plusieurs passages d'écoulement de liquide (19, 20, 21, 22, 25, 26, 27 et 28). ménagés dans les portées de pivotement, et des moyens d'entraînement (31, 32, 33, 34) servant à imposer des déplacements angulaires synchrones au corps de pompe (4) et au secteur (5) . 2 ) Pompe hydraulique semi-rotative suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de pompe (4) est sphérique et ledit secteur (5) est formé d'un élément unique comportant deux parties (6, 7) en forme de secteurs sphériques qui s'étendent symétriquement par rapport à un arbre (8) centré sur l'axe d'oscilla- tion (Z-Z). 3 ) - Pompe hydraulique semi-rotative suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les butées (9, 10) sont constituées par deux secteurs sphériques qui sont fixes dans des posi- tions diamétralement opposées à l'intérieur du corps de pompe sphé- rique (4), chacune des butées (9, 10) étant munie d'un siège conique (17, 18) qui form:ent une portée de pivotement coopérant avec une extrémité tronconique correspondante (15, 16) du bossage tubulaire cor- respondant (13, 14). 246 183 4 - 8 - 4 ) - Pompe hydraulique semi-rotative suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les butées (9, 10) en forme de secteurs sphériques possédent des surfaces opposées à section en arc de cercle et se faisant face, qui définissent à l'intérieur du corps de pompe (4) une portée cylindrique dans laquelle l'arbre (8) du secteur oscillant (5) tourillonne à joint étanche aux liquides. ) - Pompe hydraulique semi-rotative suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les- dits moyens d'entraînement (31, 32, 33, 34) comprennent un arbre d'en- trainement (31) porté par ledit support fixe (1) et un levier courbe (32) dont une extrémité est fixée à une extrémité dudit arbre (31), tandis que son autre extrémité est articulée sur l'extrémité libre d'un bras de liaison courbe (34) qui est à son tour relié par son autre extrémité à une partie de l'arbre (8) dudit secteur oscillant (5) qui fait saillie à l'extérieur du corps de pompe sphérique (4).