Brevet FR2597949A1 — publié le 19871030

La présente invention concerne une coquille extérieure d'une roue de pompe centrifuge d'une unité d'écoulement hydrodynamique,qui comporte une surface périphérique intérieure de forme torique et qui a une épaisseur de paroi restant constante dans sa zone centrale, et également, dans sa zone placée du côté-sortie, une bride indivisée de fixation pourvue d'une surface cylindrique de centrage suivie par une surface centrée de fixation. Dans un convertisseur "Trilok" connu (Livre de 10 construction No. 21 ("FOttinger-Kupplungen und FSttingerGetriebe" de Dipl.-Ing. E. Kickbusch; Springer-Verlag Berlin/Gbttingen/Heidelberg 1963; page 1, paragraphe 1/1), une coquille extérieure du type défini ci-dessus est agencéesous la forme d'une pièce moulée lourde dans laquelle la surface de fixation est située dans un plan radial, perpendiculaire à l'axe de rotation, d'une partie de bride qui comporte, radialement à l'extérieur de la surface de centrage, des passages de boulons orientés parallèlement à l'axe de rotation et permettant la fixation 20 par boulons avec la bride antagoniste du couvercle de convertisseur placé du-côté-entrainement. Alors que l'épaisseur de paroi dans la zone située entre la partie de bride comportant les passages de boulons et la bride de fixation placée du côté-entrée de cette coquille extérieure connue 25 reste sensiblement constante, son épaisseur de paroi dans la zone de la surface de centrage est réduite car le couple d'entraInement est appliqué à la roue de pompe par l'intermédiaire de la partie radiale de bride comportant les passages de boulons, de sorte qu'on obtient un diamètre exté30 rieur de convertisseur augmenté de façon indésirable. Cependant, dans cette coquille extérieure connue, il existe déjà une transition à arête vive entre l'extrémité de sortie de la surface périphérique intérieure et une surface frontale, placée dans un plan radial perpendiculaire à l'axe de rotation, de la bride de fixation placée du côté-sortie, :: : :::: ::: : Es :: : :: il :: :: : : f::; 0 10. : 0::: : :: R : :> A:: :,::::0 : : :::: 0 20 :.:0: -: f :: :. ^:* an * &@ : : D: : 0: 0 0 â30 ::: : : :::: :: :: :::0: 0 X: de sorte qu'il est ainsi possible de réduire les pertes de charge dans la zone de transition entre la roue de pompe et la roue de turbine. L'objet d'une demande de brevet allemand non publiée (P 35 31 520) est un rayon servant à la liaison d'un moyeu de roue avec un anneau extérieur d'une roue d'entraînement à rayons pour un convertisseur de couple hydrodynamique, dans lequel la coquille intérieure de la roue de pompe centrifuge est accouplée avec l'anneau extérieur, en vue d'une répartition de charge, par l'intermédiaire d'une liaison élastique à la torsion et disposée dans le tore intérieur exempt d'écoulement. La coquille extérieure de la roue de pompe est fixée par une liaison soudée sur la bride antagoniste d'un couvercle de convertisseur placé du cetéentrainement, cette bride antagoniste recouvrant la bride de liaison placée du côté-sortie de la pompe et ayant une surface de centrage et une surface de fixation de forme cylindrique. Dans la demande de brevet aucune précision n'est donnée en ce qui concerne le matériau et la fabrication de la coquille extérieure. Le problème qui est à la base de l'invention consiste dans l'essentiel à réaliser, dans une coquille extérieure d'une roue de pompe centrifuge, également une transition à arête vive entre l'extrémité de sortie de la surface périphérique intérieure et une surface frontale radiale de la bride de fixation, tout en maintenant cependant le poids et les dimensions a des valeurs faibles. Pour une coquille extérieure conforme au premier paragraphe, le problème posé est résolu avantageusement conformément à l'invention en ce qu'une pièce en tOle emboutie est utilisée et, dans celle-ci, la bride de fixation est formée par refoulement avec formage cylindrique de la surface de fixation, et la surface de centrage est usinée avec enlèvement de copeaux, après le refoulement, jusqu'à son diamètre de consigne, qui est supérieur au diamètre, augmenté du double de l'épaisseur de paroi, d'un cercle de référence centré sur l'axe de rotation et défini par intersection de la surface périphérique intérieure avec un plan de référence perpendiculaire à l'axe de rota5 tion et contenant le centre de la surface périphérique intérieure. Selon d'autres particularités de l'invention: - la surface périphérique extérieure comporte au moins une rainure d'arrêt concentrique à l'axe de rotation, 10 - seulement une partie de l'épaisseur initiale de paroi est soumise au processus de refoulement. L'invention permet d'obtenir les avantages suivants: Grâce à l'agencement sous la forme d'une pièce 15 en tôle emboutie, la fabrication de la coquille extérieure est rendue peu coûteuse et le poids de cette coquille est réduit. L'épaisseur de paroi entre la surface de centrage et la surface périphérique intérieure est sensiblement 20 plus grande que l'épaisseur normale de paroi de la coquille extérieure, dont la résistance est augmentée additionnellement par le processus de refoulement. L'invention contribue en outre à augmenter la résistance et la rigidité de l'ensemble constitué par la coquille extérieure et le couvercle 25 de convertisseur car maintenant la bride antagoniste du couvercle de convertisseur recouvre la surface de centrage et la surface de fixation qui sont prévues sur la bride de fixation de la coquille extérieure, et elle est maintenue sur la surface de fixation dans cette zone par un cordon 30 de soudure. Avec une telle structure, on obtient que les moyens autrement classiques pour compenser le jeu axial entre la collerette radialement intérieure du moyeu du couvercle de convertisseur et la bride radialement intérieure, 35 et placée du côté d'entrée, de la coquille extérieure, deviennent superflus car les pressions hydrauliques ne peuvent plus provoquer un effet de "respiration" accentué de l'ensemble précité comme dans les convertisseurs ou accouplements connus. Pour la même raison, il ne se produit plus sur la coquille extérieure, après l'opération de soudure servant à la fixation des aubes de pompe, aucun défaut de rotondité, ou seulement encore de légers défauts de rotondité, de sorte que le balourd du convertisseur est réduit. 10 Grâce à l'opération de refoulement et/ou au tournage de la bride de raccordement, on est assuré d'obtenir également dans la coquille extérieure conforme à l'invention une arête vive à l'extrémité de sortie de la surface périphérique intérieure. Grace aux rainures d'arrêt qui sont ménagées dans la surface périphérique extérieure de la coquille extérieure, le maintien de la pièce en tôle emboutie est facilité dans l'opération de refoulement. Egalement, la mesure consistant à utiliser seulement une partie de l'épaisseur de paroi de la coquille extérieure pour la formation de la bride de fixation par refoulement conduit à une diminution des forces de refoulement, et par consequent, à un maintien facilité de la pièce en tôle emboutie pendant l'opération de refoulement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe partielle, 30 contenant l'axe de rotation, d'une unité de construction d'un convertisseur hydrodynamique de couple, comportant une coquille extérieure, correspondant à une pzemière forme de réalisation de l'invention, et un couvercle de convertisseur, et la Figure 2 est une vue en coupe partielle, correspondant à la représentation de la Figure 1, d'une seconde forme de réalisation d'une coquille extérieure conforme à l'invention. En référence à la Figure 1, un couvercle 21 d'un convertisseur hydrodynamique de couple 6, conformé avec symétrie de révolution par rapport à un axe central (axe de rotation 14-14) est pourvu d'un moyeu radialement intérieur 22 servant au montage d'un arbre de roue de turbine et d'oeillets radialement extérieurs de fixation 23 servant à la liaison, sans possibilité de rotation 10 relative, avec un vilebrequin d'un moteur à combustion interne, ainsi que d'une partie centrale de coquille 24 de forme torique servant à recevoir une roue de turbine, non représentée. La zone marginale radialement extérieure du couvercle de convertisseur 21 est agencée sous forme d'une bride antagoniste 25, qui est centrée sur une surface cylindrique de centrage 10 d'une bride de fixation 9 d'une coquille extérieure 3. La bride de fixation 9 comporte une surface cylindrique de fixation 11, placée à la suite 20 de la surface de centrage 10 et sur laquelle est formé, de même que sur la surface frontale radiale adjacente de la bride antagoniste 25, un cordon de soudure 26 servant à relier, sans possibilité de rotation relative, le couvercle de convertisseur 21 et la coquille extérieure 3. 25 La coquille extérieure 3 est soudée, par son extrémité radialement intérieure, c'est- à-dire son extrémité d'entrée, sans possibilité de rotation relative et de façon étanche à la pression, sur une bride radiale 28 qui est formée sur un arbre creux 29. Dans sa zone située entre les 30 deux parties de bride 9 et 28, la coquille extérieure 3 a une épaisseur de paroi constante 8. La coquille extérieure 3 fait partie d'une roue de pompe 5 et comporte dans ce but une surface périphérique intérieure 7 de forme torique sur laquelle sont fixées en des positions 32 des aubes de pompe 30, chacune au moyen 15 20 25 35 d'une liaison soudée. Sur leurs arêtes intérieures, les aubes de pompe 30 sont fixées chacune au moyen d'une liaison soudée 35 sur une coquille intérieure 31 de forme torique, de telle sorte que les parties 3, 30 et 31 constituent un ensemble intrinsèquement rigide. Grace à la fabrication et à la conformation selon l'invention de la bride de fixation 9, comme cela va être décrit en détail dans la suite en relation avec la coquille extérieure 4 de la Figure 2, on obtient que l'espacement 35, mesuré dans les directions de l'axe de rotation 14-14, entre la bride 28 de la coquille extérieure 3 et la bride radiale 34 du moyeu 22 du couvercle de convertisseur 21 ne soit pas sensiblement agrandi, également pour des pressions internes assez grandes dans le convertisseur 6, de sorte qu'on peut se passer de moyens spéciaux pour compenser le jeu axial entre les deux parties de bride 28 et 34. Egalement, du fait de la plus grande résistance et de la plus grande rigidité des zones de liaison 9, 25, 26, on obtient conformément à l'invention que les déformations de la coquille extérieure 3 dans les zones 32 sous l'effet du chauffage produit lors du soudage restent faibles, de sorte qu'également le balourd, conditionné par la fabrication, de l'ensemble formé par le couvercle de convertisseur 3 et la roue de pompe 21 est réduit. En référence à la Figure 2, il est prévu une coquille extérieure 4 conforme à l'invention, qui est utilisée à la place de la coquille extérieure 3 dans le convertisseur de couple 6 de la Figure 1 et qui peut également être soudée sur une bride radiale 28 d'un arbre creux 29, en correspondant ainsi à la coquille extérieure 3 par les particularités suivantes: A l'extrémité de sortie, il est prévu une bride de liaison 9 comportant une surface cylindrique de centrage 10 et une surface cylindrique de fixation 11. La coquille extérieure 4 comporte une surface périphérique intérieure 7 de forme torique et, dans une zone centrale, une épaisseur de paroi constante 8. Les surfaces de centrage et de fixation 10, 11 ont après l'opération de refoulement - dans laquelle un poinçon de forme annulaire agit sur l'extrémité radialement extérieure de la coquille extérieure 4 dans le sens de l'axe de rotation 14-14 dirigé vers l'extrémité radialement extérieure de la coquille extérieure 4 initialement un diamètre 12 qui est supérieur à la valeur de consigne 10 27. Ce diamètre de consigne 27 est cependant encore supérieur, après l'opération de refoulement, au diamètre 36 de la surface périphérique extérieure 18 de la coquille extérieure 4, comme cela est mis en évidence par la position des points d'intersection correspondants- par exemple le 15 point d'intersection 15, situé dans le plan de la Figure, de la surface périphérique intérieure 7 avec le diamètre 13 - dans le plan de référence 17-17 perpendiculaire à l'axe de rotation et contenant le centre 16 de la surface périphérique intérieure 7 et de la surface périphérique exté20 rieure 18. Naturellement, dans le cas d'une épaisseur de paroi 8 constante, le diamètre 36 est supérieur, du double de cette épaisseur de paroi, au diamètre 13. De même que cela est prévu dans la surface périphérique extérieure 18 de la coquille extérieure 4, 25 il est possible de former dans la coquille extérieure 3 des rainures d'arrêt 19 disposées concentriquement à l'axe de rotation 14-14 et qui ne doivent pas cependant s'étendre sur toute la périphérie de la coquille extérieure mais qui sont de préférence interrompues. Dans la coquille extérieure 3, lors du refoulement de la bride de fixation 9, la totalité de l'épaisseur de paroi 8 est soumise au processus de refoulement, de sorte qu'il se forme une surface frontale radiale continue 37 qui peut encore être soumise à un tournage 35 pour former une transition à arête vive avec la surface E597949 périphérique intérieure 7. Cette transition à arête vive est importante pour réduire les pertes de charge ou de pression lors du passage du fluide de travail des aubes de pompe 30 dans les aubes de turbine de la roue de turbine non représentée. Dans la coquille extérieure 4, seulement une partie 20 de l'épaisseur de paroi 8 est utilisée dans le processus de formage par refoulement de la bride de fixation 9, de manière à créer deux surfaces frontales 39 et 40 10 étagées axialement l'une par rapport à l'autre et dont l'une, à savoir la surface frontale 39 située radialement à l'intérieur, est terminée d'usinage par tournage pour former la transition à arête vive précitée avec la surface périphérique intérieure 7. REVENDICATIONS 1. Coquille extérieure d'une roue de pompe centrifuge d'une unité d'écoulement hydrodynamique, qui comporte une surface périphérique intérieure de forme torique et qui a une épaisseur de paroi restant constante dans sa zone centrale, et également, dans sa zone placée du côté-sortie, une bride indivisée de fixation pourvue d'une surface cylindrique de centrage suivie par une surface centrée de fixation, caractérisée en ce qu'une pièce en tôle emboutie est utilisée et, dans celle-ci, la bride de fixation (9) est 10 formée par refoulement avec formage cylindrique de la surface de fixation (11), et la surface de centrage (10) est usinée avec enlèvement de copeaux, après le refoulement, jusqu'à son diamètre de consigne (27), qui est supérieur au diamètre (13) , augmenté du double de 1' épaisseur de paroi (8), 15 d'un cercle de référence centré sur l'axe de rotation (14-14) et défini par intersection (point d'intersection 15) de la surface périphérique intérieure (7) avec un plan de référence (17-17) perpendiculaire à l'axe de rotation et contenant le centre-(16) de la surface périphérique inté20 rieure (7). 2. Coquille extérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface périphérique extérieure (18) comporte au moins une rainure d'arrêt(19) concentrique à l'axe de rotation (14-14). 3. Coquille extérieure selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que seulement une partie (20) de l'épaisseur initiale de paroi (8) est soumise au processus de refoulement.