Brevet FR2496182A1 — publié le 19820618

Pompe hydrostatique à pistons radiaux. La présente invention concerne une pompe hydrosta- tique à pistons radiaux comprenant un ensemble qui, consti- tué par un piston muni d'un patin et par un cylindre, est monté oscillant dans le corps de pompe entre un excentrique tournant et un support convexe prévu sur une garniture for- mant soupape de refoulement, un ressort de compression étant disposé entre le patin du piston et le cylindre pour per- mettre au patin et à la surface d'appui à bord d'étanchéité du cylindre de prendre appui en liaison dynamique respecti- vement contre l'excentrique et contre le support prévu sur la garniture formant soupape de refoulement. Une pompe hydrostatique à pistons radiaux de ce type est décrite dans la demande de brevet allemand mise à l'in- spection publique nO 2 716 888. Dans cette pompe hydrosta- tique à pistons radiaux connue la surface d'appui et le bord d'étanchéité du cylindre venant en contact avec le support prévu sur la garniture formant soupape de refoule- ment sont si grands que les forces d'appui exercées par le ressort de pression doivent être transmises par la surface d'appui au support avec peu d'usure. A cet égard il faut tenir compte du fait que par suite de la pression hydrosta- tique agissant entre le support et la surface d'appui les forces de soulèvement produites lors de la course de refou- lement sont inférieures aux forces d'appui réalisant une étanchéité sûre de l'espace cylindrique vis-à-vis de l'ex- térieur. En effet, outre la force du ressort, une force hy- drostatique s'exerce encore sur le cylindre en tant que force d'appui en direction du support prévu sur la garni- ture formant soupape de refoulement. Les forces d'appui hy- drostatiques sont obtenues par un dimensionnement approprié du diamètre intérieur du bord d'étanchéité du cylindre. Plus ce diamètre est petit par rapport au diamètre du pis- ton et plus la force d'appui hydrostatique agissant en di- rection du support est grande. Toutefois, plus la surface d'appui du cylindre au contact du support prévu sur la gar- niture formant soupape de refoulement est grande et plus le risque d'un frottement à sec au cours de la course d'as- piration de la pompe, notamment lorsque celle-ci transporte des liquides de faible viscosité, se trouve accru. La présente invention a pour objet de réduire la surface d'appui à bord d'étanchéité du cylindre à un mini- mum afin d'obtenir des forces de soulèvement faibles et d'assurer en outre un fonctionnement avec peu d'usure entre la surface d'appui du cylindre et le support prévu sur la garniture formant soupape de refoulement. Ce but est atteint suivant l'invention par le fait que la surface d'appui est divisée par une rainure circu- laire en une aire annulaire intérieure et une aire annulai- re extérieure et que l'aire annulaire extérieure présente une ou plusieurs rainures radiales faisant communiquer la rainure circulaire avec la chambre d'aspiration de la pompe. Du fait que la surface d'appui est divisée en deux aires annulaires dont l'une ne remplit aucune fonction d'étanchéité mais sert exclusivement à des fins d'ap- pui, notam.ment lors de la course- d'aspiration de l'élément de pompe concerné, l'autre aire annulaire, c'est-à-dire celle intérieure présentant le bord d'étanchéité, peut être très réduite de façon à maintenir les forces de soulèvement dans des limites étroites. Les rainures radiales qui s'é- tendent à travers l'aire annulaire extérieure et font com- muniquer la rainure circulaire, située entre les deux aires annulaires, avec la chambre d'aspiration de la pompe of- frent en outre l'avantage d'une bonne alimentation en lu- brifiant au niveau de l'aire annulaire extérieure. Des formes de réalisation rarticulières de l'inven- tion sont décrites plus loin. L'invention est expliquée plus enri détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une pompe à pistons radiaux suivant l'invention en coupe transversale à l'axe de la pompe au niveau des éléments de pompage; la figure 2 est une coupe axiale suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 représente à plus grande échelle l'élé- ment de pompage de la figure 1 avec sa garniture formant soupape de refoulement; et la figure 4 est une vue de dessus de la surface d'appui du cylindre. Sur les figures l'arbre de la pompe est désigné par 1 et l'excentrique par 2. Suivant la figure 2 l'arbre 1 de la pompe est supporté des deux côtés et s'étend vers l'ex- térieur du côté du corps de pompe. L'une 3 des extrémités est supportée dans le couvercle 4 du corps et l'autre ex- trémité 6,située du côté du bout d'arbredans le corps de pompe 7. Le corps de pompe et le couvercle de celui-ci sont réalisés en tant que pièces coulées, le couvercle 4 pré- sentant une surface ajustée périphérique 9 qui s'emboîte dans un évidement correspondant 10 du corps de pompe 7. Le couvercle 4 est fixé sur le corps de pompe 7 au moyen de vis. Sur la périphérie du corps de pompe sont régulière- nient répartis trois alésages radiaux 12 pour les garnitu- res ou pièoes formant soupapes de refoulement 13. la partie extAri- eure 14 de chaque alésage radial présente un filetage pour recevoir une vis de fermeture 15 ou une pièce en forme de douille filetée 16 formant le raccord de refoulement s'étendant radialement vers l'extérieur. La partie intérieure 17 de chaque alésage radial présente un diamètre plus petit que celui de la partie ex- térieure 14 et est réalisée en tant que surface ajustée destinée à recevoir la garniture formant soupape de refou- lement 13. La garniture formant soupape de refoulement 13 comporte une bride annulaire 18 qui prend appui sur l'épau- lement annulaire 19 de l'alésage radial et est immobilisée en direction r'adiale par une vis creuse 20. Une bague d'é- tanchéité 21 assure une fermeture étanche entre la chambre de refoulement 22 et l'espace du corps de pompe formant la chambre d'aspiration 23 avec le raccord d'aspiration 24 s'étendant radialement vers l'extérieur.La garniture formant soupaoe de refoulement 13 présente un passage étagé 54, 55 (figure 3). L'épaulement 27 ainsi obtenu présente au niveau de la partie 54 à plus grand diamètre du passage une rainure cir- culaire 56 de sorte que l'épaulement 27 forme une saillie en forme de col et sert de siège à l'obturateur 25. L'ob- turateur 25 est réalisé sous forme d'une plaque et est appuyé contre le siège par un ressort de compression 26 de force réduite. Le ressort de compression prend appui avec son autre extrémité sur une cuvette à ressort 58 réalisée en forme d'étoile. La partie centrale 59 de la cuvette à res- sort est réalisée sous forme de moyeu et sert en même temps de surface d'appui à l'obturateur 25 dans la position ou- verte de celui-ci. la cuvette à ressort 58 prend appui par l'intermédiaire d'un anneau de retenue 57 contre la garni- ture formant soupape de refoulement 13. Les chambres de re- foulement 22 limitées chaque fois par la garniture formant soupape de refoulement 13 et la vis de fermeture 15 ou la pipâce en forme de douille filetée 16 servant de raccord de refoulement communiquent entre elles par l'intermédiaire de canaux 28, 29 ménagés dans le corps de pompe lors du moulage et qui se trouvent au niveau du plan E des garnitu- res formant soupapes de refoulement ainsi qu'entre la vis creuse 20 et les vis de fermeture 15 ou la pièce -en forme de douille filetée 16 (figure 1). la pince en forme de douille filetée 16 présente un taraudage 31 pour le raccordement d'un conduit de refoulement non représenté. Du côté 32 tourné vers la chambre du corps de pompe la garniture formant soupape de refoulement est réalisée en tant que partie sphérique sur laquelle le cylindre 33 prend appui de manière étanche avec la surface d'appui 30 présentant le bord d'étanchéité 34. Le diamètre du bord d'étanchéité annulaire 34 est inférieur au diamètre de l'a- lésage servant d'espace cylindrique 35 au piston 36 et est également inférieur à celui de la partie 17 de l'alésage radial 12 recevant la garniture formant soupape de refoule- ment 13. On obtient ainsi qu'au cours de la course de tra- vail, c'est-à-dire de refoulement, du piston 36 le bord d'étanchéité 34 prenne appui de manière étanche sur la par- tie sphérique 32 et que la garniture formant soupape de re- foulement soit appuyée, également sous l'effet de la pres- sion de pompage exercée dans la chambre de refoulement 22, avec sa bride annulaire 18 sur l'épaulement annulaire 19 de l'alésage radial étagé et se trouve ainsi immobilisée. De plus, sous l'action du ressort de compression 37, le cylin- dre 33 est appuyé avec son bord d'étanchéité 34 contre la partie sphérique 32 de la garniture formant soupape de re- foulemnent 13 afin que même lors de la course d'aspiration du piston 36 le bord d'étanchéité 34 du cylindre prenne appui de manière étanche contre la partie sphérique 32 de la garniture formant soupape de refoulement 13. Dans ces conditions le ressort de compression 37 prend appui avec l'une de ses extrémités sur le patin 38 relié au piston 36 et avec son autre extrémité contre la surface saillante 39 du cylindre 33. La surface d'appui 30 comportant le bord d'étanchéité 34 présente à peu près dans sa partie centrale une rainure circulaire 50 (figure 4). Cette rainure divise la surface d'appui en.une aire annulaire intérieure 51 et une aire annulaire extérieure 52. Dans l'aire annulaire ex- térieure 52 sont ménagées des rainures radiales 53 qui font communiquer la rainure circulaire 50 avec la chambre d'as- piration 23 de la pompe. On obtient ainsi que l'aire annu- laire extérieure 52 soit soumise exclusivement à la pres- sion régnant dans la chambre d'aspiration. Des forces de soulèvement ne peuvent donc pas se produire entre l'aire annulaire extérieure 52 du cylindre et le support convexe 32 prévu sur la garniture formant soupape de refoulement 13. Ces forces restent limitées à l'aire annulaire inté- rieure 51 et sont ainsi maintenues dans les limites étroites. La rainure circulaire 50 est disposée de façon que les deux aires annulaires soient à peu près égales, la pression sous laquelle l'aire totale est appuyée par le ressort contre le support prévu sur la garniture formant soupape de refoulement n'excédant pas 2,5 bars. On évite ainsi à coup sûr, même en cas de refoulement de li- quides de faible viscosité, le risque de voir se produire des forces de frottement préjudiciables à la sûreté de fonctionnement et ce d'autant plus que les rainures radiale 53 a travers l'aire annulaire extérieure 52 assurent une bornne lubrification de cette dernière. Tle piston 36 compor- te un alésage axial 40 qui présente un plus grand diamètre à son extrémité supérieure 41 située du côté de la garnitu- re formant soupape de refoulement 13. Dans cette zone se trouvent les éléments constitutifs de la soupape d'aspira- tion 42 tels que le siège de soupape 43, l'obturateur en forme de p]aaue 44, le ressort de compression 45 et la ba- gue 46 servant d'appui au ressort et se trouvant en liaison dynamique avec le piston. L'alésage axial 40 formant l'es- pace creux du piston passe également par le patin 38 et coopère avec la rainure d'aspiration 47 ménagée dans la surface de!lissement 48 de l'excentrique 2. La rainure d'aspiration 47 s'étend à partir du point d'inversion le plus élevé H jusqu'au point d'inversion le plus bas N de l'excentrique 2. De ce fait c'est seulement durant la cour- se d'aspiration du piston que la surface de q]lissement de l'excentrique se trouve réduite de la partie de la surface de la rainure d'aspiration 47 qui met l'espace du corps de pompe formant chambre d'aspiration 23 en communication a- vec l'alésage 40 formant l'espace creux du piston, alors que durant la course de travail, c'est-à-dire de refoule- ment, subséquente du piston toute la section de la surface de glissement 4E de l'excentrique est disponible pour trans- mettre la force d'actionnement au piston 36 et ce par l'in- termédiaire de son patin 38. REVENDICATIONS 1 - Pompe hydrostatique à pistons radiaux comprenant un ensemble qui, constitué par un piston muni d'un patin et par un cylindre, estmonté oscillant dans le corps de pompe entre un excentrique tournant et un support convexe prévu sur une garniture formant soupape de refoulement, un ressort de compression étant disposé entre le patin du piston et le cylindre pour permettre au patin et à la surface d'appui à bord d'étanchéité du cylindre de prendre appui en liaison dynamique respectivement contre l'excentrique et contre le support prévu sur la garniture formant soupape de refoule- ment, caractérisée en ce que la surface d'appui (30) est di- visée par une rainure circulaire (50) en une aire annulaire intérieure (51) et une aire annulaire extérieure (52) et en ce que l'aire annulaire extérieure (52) présente une ou plusieurs rainures radiales (53) qui mettent la rainure circulaire en communication avec la chambre d'aspiration (23) de la pompe. 2 - Pompe hydrostatique à pistons radiaux suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux aires annu- laires (51, 52) sont à peu près égales. 3 - Pompe hydrostatique à pistorn radiaux suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pression sous laquelle les aires d'appui annulaires (51, 52) sont appuyées par le ressort (37) contre le support (32) prévu sur la garniture formant soupape de refoulement (13) est d'environ 2,5 bars.