Brevet FR2578916A3 — publié le 19860919

FR 2578916 A3 19860919 FR 8603698 A 19860314 L'invention se rapporte à une machine à engrenage réversible (pompe ou moteur) comprenant des pignons en prise entre eux par engrènement extérieur et contre les faces radiales desquels s'appuie, au moins d'un côté, une plaque d'étanchéité mobile en translation axiale tandis que, contre la face de cette plaque qui est la plus éloignée des faces radiales des pignons, sont formées des zones de-pression, limitées et séparées par une garniture d'étanchéité disposée dans une rainure, et qui se trouvent entre la plaque d'étanchéité et la paroi du corps, l'une de ces zones étant alimentée par le côté d'entrée et l'autre par le côté de retour et la garniture d'étanchéité présentant sensiblement la forme d'une paire de lunettes, avec des prolongements larges situés sur ses deux côtés extérieurs diamétralement opposés, ces prolongements s'étendant jusqu'à la paroi interne du corps, tandis que les autres régions de la garniture d'étanchéité se trouvent à un certain écartement de la paroi du corps, et que, entre le côté intérieur de la garniture d'étanchéité et les perçages qui reçoivent les arbres des pignons sont formées des zones fermées sur elles-memes, qui sont alimentées par une pression telle que celle qui règne dans une région située contre les faces radiales des pignons, à peu près entre le cercle de pied de dent et le diamètre des perçages qui reçoivent les arbres des pignons. Dans une machine de ce genre qui est déjà connue, les fentes entre les corps des paliers et la paroi du corps peuvent fréquemment s'agrandir à tel point qu'il se produise une fuite importante et que la compensation des forces des pressions hydrauliques en souffre. La machine selon l'invention, du genre précité, est caractérisée en ce que des segments en arc de cercle prennent naisance sur les deux côtés desdits prolongements et s'étendent le long de la paroi du corps à peu près jusqu'à une ligne droite fictive qui passe par les centres des arbres. Comparativement aux machines connues, cette machine présente l'avantage consistant en ce que, même en présence de grandes fentes entre les corps des paliers et la paroi du corps, la fuite reste faible, grâce à l'étanchéité assurée par les segments en forme d'arc et que, de ce fait, la compensation des forces est également optimale. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque d'étanchéité est composée de deux corps de paliers en forme de douille, qui reçoivent les arbres des pignons et se touchent mutuellement, et dans lesquels sont formées des rainures destinées à recevoir la garniture d'étanchéité. Selon une autre caractéristique de l'invention, des corps de paliers en forme de douilles, qui reçoivent les arbres des pignons, sont disposés des deux côtés des pignons et des rainures destinées à recevoir la garniture d'étanchéité sont ménagées dans les deux corps de paliers. Selon une autre caractéristique de l'invention, la garniture d'étanchéité est composée d'un élément d'appui en matière plastique et d'un élément d'étanchéité fait d'une matière possédant l'élasticité du caoutchouc, qui est encastré de façon exactement ajustée dans l'élément d'appui D'autres caractéristiques et avantages de l1in- vent ion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une coupe longitudinale d'un moteur à engrenage la figure 2 est une coupe prise selon la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 représente un élément d'appui la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 les figures 5 à 7 représentent une garniture d'étanchéité par des vues de dessus, de profil et de dessous la figure 8 est une coupe selon la ligne VIII VIII de la figure 7 la figure 9 représente les détails selon les figures 3 à 8, à l'état assemblé les figures 10 et 11 représentent un corps de palier par une vue de dessus et une vue en coupe la figure 12 est un schéma des zones de pression. Sur les figures 1 et 2, on a désigné par 10 le corps ou carter d'un moteur à engrenage ou d'une pompe à engrenage, ce corps étant fermé des deux côtés par des flasques 11, 12. Le volume intérieur 13 du corps 10 est formé par deux perçages 14, 16 qui se coupent de sorte que ce volume possède la forme d'un "8". Dans ce volume intérieur 13, sont disposés par paires des corps de paliers 16 à 19 présentant la forme de douilles, qui présentent des perçages centraux 20 à 23, alignés entre eux par paires. Dans les corps de paliers correspondants 16, 17 ou, plus précisément, dans leurs perçages 20, 21, sont montés les tourillons 24, 25 d'un pignon 26 à denture extérieure et, dans les corps de paliers 18, 19 ou, plus précisément, dans leurs perçages 22, 23, sont montés les tourillons 27, 28 d'un pignon 29 qui est en prise avec le pignon 26 par engrènement extérieur.Le tourillon 25 du pignon 26 est suivi d'un bout d'arbre 31 qui émerge à l'extérieur à travers un perçage 22 formé dans le flasque 12 et qui sert à l'entratnement de la pompe ou à transmettre un couple lorsque la machine travaille en moteur. Les extrémités des deux perçages 20, 22 sont reliées l'une à l'autre par un canal 33 formé dans le flasque 11 et qui mène à un perçage 34 qui traverse le flasque. Le pignon 29 est traversé, y compris ses tourillons 27, 28, par un perçage traversant 25 qui est également en communication avec le perçage 34. Du perçage 32 formé dans le flasque 12, part un canal 37 qui mène au perçage 23 du corps de palier 19. Les canaux ou perçages 33 à 37 servent exclusivement à évacuer les fuites d'huile, c'est-à-dire que les extrémités des tourillons ou les extrémités des perçages 20 à 23 se déchargent sur le perçage 34 et sur la bâche. Les figures 10 et 11 représentent plus clairement l'un des corps de paliers 16 à 19, par exemple, le corps de palier 16. Tous les corps de paliers sont de même configuration. Le corps de palier 16 présente, sur sa face radiale dirigée vers le flasque 11, une rainure annulaire 39, qui s'étend à une petite distance a du perçage 20, qui présente, à l'opposé du méplat 40 du corps de palier, un élargissement 41 d'où partent deux branches en arc de cercle 41a, 41b, qui sont élargies jusqu'à la périphérie extérieure et reviennent en arrière en se prolongeant jusqu'au milieu du corps de palier. Dans la région de l'élargissement 41, sont également formées deux rainures longitudinales 42, 43 situées au niveau de la périphérie extérieure du corps de palier 16, et qui s'étendent sur toute la hauteur du corps de palier. Dans sa région qui est dirigée vers le méplat, la rainure 39 présente une sortie étroite 44 qui se prolonge jusqu'au méplat 40. La rainure 39 et les branches 41a, 41b de la rainure possèdent une section rectangulaire avec un fond arrondi 39', comme on le voit sur la figure 9. Dans la rainure 39 ainsi que dans son élargissement 41 et dans ses branches 41a, 41b est disposée une garniture d'étan chéité 45 qui est faite d'un élément d'appui 46 en matière plastique et d'un élément d'étanchéité 47 en caoutchouc. L'élément d'appui 46 est représenté en détail sur les figures 3 et 4 et l'élément d'étanchéité 47 sur les figures 5 à 8.L'élément d'appui 46 présente à peu près la forme d'une paire de lunettes et possède, dans chacu ne de ses deux régions diamétralement opposées, un élargissement 49, 50, à peu près en forme de secteur, qui s'ajuste exactement dans les élargissements 41 des corps de paliers 16 à 19. Les deux parties circulaires sont réunies par une barrette 51 qui s'ajuste exactement dans la sortie 44 des corps de paliers. Des élargissements 49, 50, partent des segments 49a, 49b et 50, 50b en forme d'arc de cercle, qui s'étendent parallèlement aux lunettes et se prolongent à peu près jusqu'à une droite fictive qui passe par le centre de chaque lunette. En section transversale, l'élément d'appui 46 présente une forme en U, comme le montre la figure 4. L'élément d'étanchéité 47 est encastré dans la cavité du U.Cet élément d'étanchéité est représenté sur les figures 5 à 8. I1 présente la même forme que l'élément d'appui 46 mais possède une section différente, qui est représentée sur la figure 8. L'élément d'étanchéité s'ajuste par sa partie large supérieure dans la cavité du U de l'élément d'appui 46. Dans la région du milieu de sa hauteur, l'élément d'étanchéité 53 présente deux nervures transversales 54, 55 dont la largeur correspond à celle de l'élément d'appui. Une nervure centrale 56 plus longue fait suite aux nervures 54, 55. A l'état monté, la nervure 56 forme avec la rainure 39 deux chambres 57, 58 qui se trouvent au fond de la rainure mais qui sont réunies l'une à l'autre lorsque l'élément d'appui et l'élément d'étanchéité sont pressés contre le flasque.Ce profil définit dès le départ la position de montage des deux éléments dans la rainure. L'élément d'appui 46 est appuyé contre le flasque 11, 12 tandis que l'élément d'étanchéité est dirigé vers le fond de la rainure. A ses deux extrémités diamétralement opposées, l'élément d'étanchéité 47 présente des élargissements 60, 61 en forme de secteur de cercle et, également des segments 60a, 60b et 61a,'61b en arc de cercle qui partent de ces élargissements et qui se prolongent exactement aussi loin que les segments de l'élément d'appui 46, ces élargissements et segments s'ajustant exactement dans les élargissements 49, 50 et dans les segments en arc de ce cle de l'élément d'appui.Aussi bien sur la partie en forme de paire de lunettes que sur les segments en arc de cercle de l'élément d'étanchéité 47, partent d'étroites nervures, qui font saillie sur la surface vers l'extérieur. Ces nervures sont désignées par 60c, 60d ; 61c, 61d sur les segments et par 47a et 47b sur les parties annulaires Ces dernières nervures ne sont pas continues, de sorte qu'il se forme un espace libre sur lequel s'élèvent une nervure courte 47c, 47d, ainsi que des nervures courtes 47e-47k, à section rectangulaire, orientées radialement. La figure 8 montre également ces nervures. Deux perçages 65, 66 coaxiaux entre eux pénètrent dans le volume intérieur 13 du corps en partant de côtés opposés du corps 10 et débouchent dans la région des pignons 26, 29. Ces perçages servent à amener et à évacuer le fluide sous pression. On supposera que la machine à engrenage travaille en moteur à engrenage et que du fluide sous haute pression est acheminé au perçage 65. Les pignons mis en rotation conduisent ce fluide au perçage 66 qui sert alors de sortie, en le faisant passer le long de la circonférence. Le fluide sous haute pression pénètre par un croissant '67, de forme à peu près triangulaire, et qui est formé entre la cavité intérieure 13 du corps et les corps de paliers 16 à 19 et s'étend sur toute la hauteur de ces corps, et il pénètre dans la fente existant entre les corps de paliers et les flasques.Sur le côté haute pression, il s'établit dans cette fente, entre la garniture d'étanchéité 45 et les faces radiales des corps de paliers, une première zone de pression 68a, 68b et une deuxième zone de pression 46A qui correspond exactement à la surface totale de la garniture d'étanchéité 45 et qui se trouve au-dessous de celle-ci, c'est-à-dire entre les rainures 39, 41, 44 formées sur les corps de paliers et la garniture d'étanchéité 45, zone de pression qui est également alimentée par la haute pression, par l'intermédiaire des rainures 42, 44 prévues sur la périphérie extérieure des corps de paliers. Les garnitures d'étanchéité 45 sont pressées contre les flasques 11, 12 par la pression du liquide (voir notamment la figure 2). Dans les troisièmes zones de pression 70a, 70b qui sont à l'opposé des zones de pression 68a, 68b, il règne la pression qui règne dans le perçage de sortie 66, et ceci parce que ces zones sont en communication avec le perçage 66 par l'intermédiaire d'un croissant 72 de forme à peu près triangulaire et qui se trouve entre la cavité intérieure 13 du corps et les corps de paliers. La pression de sortie peut être très faible mais elle peut également être élevée, si un deuxième moteur à engrenage est raccordé au perçage 66. Des quatrièmes zones de pression sont formées dans les volumes annulaires 74 et 75 qui se trouvent entre la garniture d'étanchéité 45 et les perçages 20 à 23 des paliers. Ces chambres annulaires sont constamment alimentées par la pression de fuite d'huile qui règne dans les perçages 33, 34, et qui peut atteindre au maximum 5 à 8 bars. Sous l'effet des quatre zones de pression décrites, les corps de paliers 16 à 19 sont plaqués contre les surfaces latérales des pignons en formant des joints étanches. La force que les zones de pression annulaires 74, 75 ont à compenser est égale à la surface de la face radiale des pignons qui se trouve à peu près entre le cercle de pied des dents des pignons et le diamètre des perçages 20 à 23, multipliée par la pression de fuite d'huile qui règne à cet endroit. La machine à engrenage est réversible, c'est-à- dire que la haute pression peut aussi bien être envoyée au perçage 66, le perçage 65 constituant alors le côté basse pression. Les zones de haute pression se forment alors en 70a, 70b et, à nouveau, sous la surface des éléments d'appui, les zones de basse pression se trouvent en 68a, 68b. L'effet est exactement le même que celui décrit plus haut.Naturellement, il est possible de ne disposer des corps de paliers sollicités par la pression que sur un côté des pignons tandis que les deux autres corps de paliers ne sont pas sollicités par la pression et sont appuyés rigidement contre le flasque. I1 est par ailleurs possible de monter directement les tourillons dans le corps de la machine, c' est-à-dire de ne pas prévoir de corps de paliers et de ne disposer dans le corps qu'une seule plaque d'étanchéité plate qui, dans ce cas, et ainsi qu'on l'a décrit plus haut, est munie des garnitures d'étanchéité selon l'invention et peut être pressée contre les faces latérales des pignons par la pression du liquide. La machine peut être utilisée dans les quatre quadrants, c'est-à-dire qu'elle peut être attaquée des deux côtés, et aussi bien en pompe qu'en mo- teur. Une caractéristique très importante consiste en ce que la machine peut être sollicitée (entratnée) par la pression de retour, c'est-à-dire qu'il peut aussi bien régner une pression à la sortie, par exemple, dans le fonctionnement en moteur, lorsque un deuxième moteur à engrenage est raccordé à la sortie pour utiliser la pression résiduelle. Le schéma de la figure 12 montre à nouveau clairement la position des quatre zones de pression t les zones 68a, 68b et les surfaces d'étanchéité 46A (qui sont toutes représentées par des hachures croisées) sont sollicitées par la même pression (la haute pression) tandis que les surfaces 70a, 70b sont sollicitées par la pression de retour (hachures inclinées vers le bas et vers la droite) et les surfaces annulaires (hachures inclinées vers le bas et vers la gauche) par la pression de fuite. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Machine à engrenage réversible (pompe ou-moteur) comprenant des pignons en prise entre eux par en grènement extérieur et contre les faces radiales desquels s'appuie, au moins d'un côté, une plaque d'étanchéité mobile en translation axiale tandis que, contre la face de cette plaque qui est la plus éloignée des faces radiales des pignons, sont formées des zones de pres-sion, limitées et séparées par une garniture d'étanchéi- té disposée dans une rainure, et qui se trouvent entre la plaque d'étanchéité et la paroi du corps, l'une de ces zones étant alimentée par le côté d'entrée et l'autre par le côté de retour et la garniture d'étanchéité (45) présentant sensiblement la forme d'une paire de lunettes, avec des prolongements larges situés sur ses deux côtés extérieurs diamétralement opposés, ces prolongements s'étendant jusqu'à la paroi interne (13) du corps (10), tandis que les autres régions de la garniture d'étanchéité se trouvent à un certain écartement de la paroi du corps, et que, entre le côté intérieur de la garniture d'étanchéité et les perçages (20 à 23) qui re çoivent les arbres (24 à 28) des pignons sont formées des zones (74, 75) fermées sur elles-mêmes, qui sont alimentées par une pression- telle que celle qui règne dans une région située contre les faces radiales des pignons, à peu près entre le cercle de pied de dent et le diamètre des perçages (20 à 23) qui reçoivent les arbres des pignons, caractérisée en ce que des segments en arc de cercle (60a, 60b ; 61a, 61b) prennent naissance sur les deux côtés desdits prolongements (49, 50) et s'étendent le long de la paroi du corps à peu près jusqu'à une ligne droite fictive qui passe par les centres des arbres. 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque dtétanchéité est composée de deux corps de paliers (16 à 19) en forme de douille, qui reçoivent les arbres des pignons et se touchent mutuel le ment, et dans lesquels sont formées des rainures (39, 41, 44) destinées à recevoir la garniture d'étanchéité. 3 - Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des corps de paliers (16 à 19) en forme de douilles, qui reçoivent les arbres des pignons sont disposés des deux côtés des pignons et en ce que des rainures destinées à recevoir la garniture d'étanchéité (45) sont ménagées dans les deux corps de paliers. 4 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la garniture d'étanchéité (45) est composée d'un élément d'appui (46) en matière plastique et d'un élément d'étanchéité (47) fait d'une matière possédant l'élasticité du caoutchouc, qui est encastré de façon exactement ajustée dans 1'é1é- ment d'appui.