Brevet FR2606839A1 — publié le 19880520

POYIPE A PALETTES La présente invention se rapporte à une pompe à palettes, qui est une des pompes rotatives utilisée pour équiper divers appareils, tels que les surcompresseurs, les compresseurs, etc. La pompe à palettes représentée schématiquement sur la Figure 8 est très connue Jusqu'à maintenant. Sur la Figure 8, le chiffre de référence 51 désigne un carter; 52, un rotor introduit de façon excentrée dans l'espace périphérique interne du carter 51 et supporté en rotation par un arbre tournant 53; 55&, 55E et z, des palettes de type plaques, disposées radialement, avec possibilité de retrait dans des rainures de palettes 54a, 54h et 54c, régulièrement espacées l'une de l'autre à la périphérie, de façon A diviser la paroi latérale périphérique externe du rotor 52 en trois sections. Lorsque le rotor 52 est entraîné en rotation dans la direction telle qu'indiquée par la flèche X par l'arbre tournant 53, les palettes 55a, 55k et 55e sont éjectées selon la direction diamétrale vers l'extérieur, par la force centrifuge, et leurs bords d'extrémité sont entrainés en rotation tout en étant en contact de glissement avec la surface périphérique interne du carter 51. Etant donné que le reotr 52 est excentré par rapport au carter 51, comme cela a ét' mentionne ci-dessus, au fur et à mesure qu'une telle rctation se produit, les volumes des espaces de travail 56&, 56k et 56c, définis par le carter 51, le rotor 52 et les palettes 55â, 55k et 55Q, sont, de façon répétée, agrandis et diminues, pour permettre A un fluide amené par un conduit d'admission 57 d'être évacué vers l'extérieur par un conduit de sortie 58. Cependant, la pompe à palettes classique decrite ci-dessus pose les problèmes qu'étant donné que les palettes se déplacent avec glissement le long de la surface périphérique interne du carter à des vitesses elevées, la production d'une chaleur de glissement élevéeet une diminution importante du rendement volumétrique de la pompe ne peuvent pas être évitées; l'usure progresse rapidement et les palettes se dilatent par suite de la chaleur de glissement, pour produire un grippage avec les surfaces latérales internes des deux parois d'extrémité du carter, et similaires. En présence des trois problèmes qui viennent d'être exposés, la présente invention a pour but d'empêcher la chaleur de glissement, l'usure et similaires, afin d'augmenter le rendement volumétrique de la pompe, ainsi que la durabilité. Une pompe à palettes selon la présente invention est conçue de telle sorte que des plaques de retenue soient montées coaxialement à la surface périphérique interne du carter et rotatives à l'intérieur des deux parois d'extrémité du carter, et que la sortied'une palette résultant de la rotation soit limitée par des butoirs faisant saillie sur les extrémités de la périphérie externe de ces deux plaques de retenue. Conformément à la présente invention, la palette éjectée d'une rainure de palette sous l'effet de la force centrifuge résultant de la rotation, est entraînée en rotation dans un état de non contact avec le carter, étant donné que les deux extrémités latérales axiales sur les bords d'extrémité de la palette viennent en contact avec lesdits butoirs. Etant donné que les plaques de retenue tournent conjointement avec le rotor et la palette, le glissernnt relatif entre la palette et les butoirs peut être minimisé. Comme cela a été décrit ci-dessus, dans la pompe à palettes de la presente invention, la sortie de la palette est limitée par les butoirs aux extrémités de la periphérie externe des plaques de retenue montées rotatives à l'intérieur des deux parois d'extrémité du carter, et la palette est entraînée en rotation dans un état de non contact avec le carter. Par conséquent, il est possib'e de 3 2606839 minimiser la diminution du rendement volumétrique de la pompe, due à la résistance au glissement et à la production de chaleur élevée provoquée par le glissement, et le progres de l'usure, et de diminuer la température des fluides refoulés par la pompe. La pompe à palettes peut être utilisée pour un surcompresseur de moteur et d'autres outillages et dispositifs, en offrant d'excellentes performances. Alors que la présente invention a été présentée brièvement, les buts ci-dessus, ainsi que d'autres, et de nouvelles caractéristiques de la présente invention, ressortiront à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux modes de réalisation présentés sur le dessin annexé. On soulignera que le dessin est utilisé exclusivement pour illustrer des modes de réalisation destinés à mieux faire comprendre la présente invention et qu'il n'est pas destiné & en limiter la portée. Sur ce dessin: - la Figure 1 est une vue en coupe d'une pompe à palettes cor.ferme à un premier mode de réalisation de la presente invention; - la Figure 2 est une vue explicative de la structure interne de la pompe, telle que représentée axialement; - la Figure 3 est une vue en coupe d'une pompe & palettes conforme à une second mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 4 est une vue en coupe d'une pompe à palettes confor:me à un troisième mode de réalisation de la présente invention; la Figure 5 est une vue de face d'une plaque de retenue; - la Figure 6 est une vue en coupe d'une pompe à palettes conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention; 4 2606839 - la Figure 7 est une vue explicative de la structure interne de la pompe, telle que représentée axialement; et - la Figure 8 est une vue explicative de la structure interne d'une pompe à palettes conforme à la technique antérieure, telle que représentée axialement. On décrira maintenant, en se référant aux figures, divers modes de réalisation de la pompe à palettes conforme a la présente invention. Sur les Figures 1 et 2, montrant un premier mode de réalisation, un carter avant 1 et un carter arrière 2, ces deux carters étant réalisés en un métal non ferreux, tel que l'aluminium, qui est de poids léger et qui présente un faible coefficient de dilatation thermique, sont rendus 1, solidaires l'un de l'autre par fixation à l'aide de boulons 3. Un rotor 4, réalisé en fer, introduit de façon excentrée dans l'espace périphérique interne 5 du carter, s'é-.end à travers les deux carters 1 et 2 par l'interme- diaire d'un roulement & billes 7&, maintenu par une bague fixe 6, d'une manière anti-glissante, dans un épaulement axial du carter avant 1, et d'un roulement à billes 7h, maintenu par un couvercle de roulement 8, d'une façon anti- glissante, dans un épaulement axial du carter arrière 2, et il est monté & rotation sur un arbre tournant 10, auquel une force d'entraînement est transmise par une poulie 9. Des palettes de type plaques 11i, 11 et 11c, réalisées principalement en une matière carbonée présentant un excellent coefficient de glissement, sont disposées de façon à venir en saillie et être rétractées radialement dans des rainures de palettes respectivement 12&, 12h et 12Q, qui se présentent sous la forme de cavités et qui sont regulièrement espacées l'une de l'autre à la périphérie du rotor 4, de façon à diviser la paroi latérale périphérique externe du rotor 4 en trois sections. Dans les surfaces internes 1' et 2', opposées l'une à l'autre, des parois d'extrémité du carter avant 1 et du carter arrière 2, sont 2606839 prévus des épaulement périphériques 13& et 13h, formés coaxialement & l'espace périphérique interne 5 du carter (coaxialement & la surface périphérique interne 1" du carter avant 1). Des plaques de retenue 14& et 14k, formées de métal non ferreux, tel que l'aluminium, et présentant une diamètre légèrement inférieur à la surface périphérique interne 1" du carter, sont montées de façon rotative sur les épaulement périphériques 13a et 13h, par l'intermédiaire des roulements à billes 16a et 16b. Sur les extrémités périphériques externes des plaques de retenue 14a et 14b, sont formés des butoirs annulaires 15a et 15b en saillie parallèlement & l'axe et adaptés pour limiter la sortie des palettes 11&, 11k et 11. Le chiffre de référence 17& désigne une came par laquelle le rotor 4 et la plaque de retenue 14a sont reliés de façon rotative entre leurs extrémités opposées, et cette came est réalisée de telle sorte qu'une broche 19&, introduite axialement de façon pivotante, dans une position o une extrémité du rotor 4 est divisée à la périphérie en trois sections égaies, avec irnterposition d'un roulement à billes 21&, est fixée dans la partie centrale d'un côté de chaque disque 18&, et une broche 20k, introduite axialement de façon pivotante, dans une position o la plaque de retenue 14 est divisée à la périphérie en trois sections égales, avec interposition d'un 2-5 roulement à billes 22a, est fixée & l'extrémité extérieure de l'autre côté de chaque disque 18a précité. Le chiffre de référence 17k désigne une came par laquelle le rotor 4 et la plaque de retenue 14k sont reliés de façon rotative entre leurs extrémités opposées, et cette came est réalisée de telle sorte qu'une broche 19a&, introduite axialement de façon pivotante dans une position o l'autre extrémité du rotor 4 est divisée à la périphérie en trois sections égales, avec interposition d'un roulement à billes 21h, est fixée dans la position centrale d'une extrémité de chaque disque 18k, et une broche 20O, introduite axialement de façon pivotante, dans une position o la plaque de retenue 14k est divisée à la périphérie en trois sections égales, avec interposition d'un roulement à billes 22h, est fixée à l'extrémité extérieure de l'autre côté de chaque disque 18k précité. Les broches 19î, 19k et les broches 20O, 20O sont, sur des circonférences de même diamètre, excentrées l'un.e par rapport à.l'autre de la quantité d'excentricité du rotor 4. Les plaques de retenue 14&, 14k, sont entraînées en rotation en synchronisme avec le rotor par les cames 17&, 171. Le chiffre de référence 23 désigne un conduit d'admission pour l'introduction d'un fluide depuis l'extérieur dans l'espace périphérique interne 5 du carter, et le chiffre de référence 24 désigne un conduit de sortie, pour le refoulement du fluide de l'espace périphérique interne 5 du carter vers l'extérieur. Ensuite, on décrira le fonctionnement de la pompe à palettes mentionnée ci-dessus. Lorsque l'arbre tournant et le rotor 4 sont entraînés en rotation dans la direction telle qu'indiquée par la flèche X par la force d'entraînement transmise par la poulie 9, les palettes ll, 11b et 11c tournent également. Là, la sortie des palettes 11a, 11k et 11, provoquée par la force centrifuge résultant de la rotation mentionnée ci-dessus, est definie par le contact entre le rotor 4 et les butoirs 15, et 15k sur les extrémités périphériques externes des plaques de retenue 14z et 14k, et, en conséquence, les palettes ll, 11b et 11e tournent dans une situation laissant un léger jeu débouchant dans ladite partie, et l'espace de travail 5k. transfère le fluide aspiré vers la conduite de sortie 24. Dans le fonctionnement mentionné ci-dessus, les palettes il&, 11k et 11_ sont totalement exemptes de contact de glissement avec la surface périphérique interne 1" du carter et les deux surfaces internes 1' et 2', et les bords 0 d'extrémité 1lIa', 11' et 1is' des palettes viennent en contact de glissement avec les butoirs 15&, 15k des plaques de retenue 14â, 14k seulement sur leurs deux extrémités latérales axiales. Cependant, étant donné que les butoirs 15_, 15k sont entraînés en rotation en synchronisme avec le rotor 4, la quantité de glissement susmentionnée est faible et ainsi la diminution du rendement et le progrès de l'usure provenant de la résistance au glissement et de la production de chaleur de glissement peuvent être minimisés et la température du fluide refoulé par le conduit de sortie 24 peut être diminuée. En outre, conformément à la structure mentionnée ci-dessus, étant donné que les butoirs 15a, 15k, qui limitent la sortie des palettes 11i&, 11ik et 11, sont très proches de la surface périphérique interne 1" du carter, le lieu des bords d'extrémité l1&', 11k' et 11g' des palettes est sensiblement de forme circulaire, malgré le changement répété de l'angle relatif entre les palettes 11, 11. et 11c et la surface périphérique interne 1" du carter, et les palettes tournent toujours en laissant un léger Jeu donné (dans une situation de non contact) par rapport à la surface périphérique interne 1" du carter. Alors que dans le mode de réalisation décrit ci- dessus, la conception est telle que la came est utilisée pour faire tourner les plaques de retenue en synchronisme avec le rotor, on remarque que des effets similaires peuvent être obtenus par une disposition suivant laquelle les plaques de retenue sont entraînées en rotation approximativement en synchronisme avec le rotor par la force de frottement entre les palettes et les butoirs. En outre, alors que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les butoirs sont de forme annulaire, on remarque que, dans le cas o les plaques de retenue sont entraînées en rotation en synchronisme avec le rotor par la came, les parties des butoirs en contact avec les palettes sont limitées, et, par conséquent, les butoirs peuvent être réalisés sous la forme d'un arc correspondant auxdites parties. Ensuite, on décrira un second mode de réalisation de la présente invention en référence à la Figure 3. Le second mode de réalisation est, en plus des caractéristiques de la pompe conforme au premier mode de réalisation, caractérisé par le fait que des bagues d'appui 25G et 25k, pour limiter une déviation des plaques de retenue, sont interposées entre les plaques de retenue et la paroi d'extrémité du carter. Les palettes 11a, 11k et 11_ sont supportées sur les plaques de retenue 14& et 14k par le contact des palettes avec les butoirs 15& et 15k, comme cela a été décrit précédemment. Pour faire en sorte que les palettes 11&, 11k et 11Q, fassent saillie et soient rétractées sans à-coups, les plaques de retenue 14a et 14k. doivent être supportées solidement et entraînées en rotation sans à-coups de façon à ne pas faire osciller les plaques de retenue 14_ et 14b. Cependant, en pratique, les roulements à billes 16a et 16b oscillernt dans la direction de poussée, et les plaques de retenue 14a et 14b oscillent par suite de la distribution de la pression à l'intérieur de l'espace de travail 5 en contact avec les parois d'extrémité des carters 1 et 2, conduisant à une déviation ou à une inclinaison des palettes 11a, 11k et 11i. La présente pompe prend ceci en considération d'avance, et les bagues d'appui 25& et 25k sont interposées entre les plaques de retenue 14a et 14k et les parois d'extrémité des carters 1 et 2, pour empêcher l'oscillation des plaques de retenue 14a et 14h. Les bagues d'appui 25a et 25k, réalisées en une matière de glissement non lubrifiée, telle que le carbone ou une résine, sont aJustées dans les rainures annulaires faisant partie des épaulements périphériques 13. et 13k, et leurs extrémités sont amenées en contact avec la partie arrière des plaques de retenue 14â et 14h. En outre, un certain nombre de ressorts à boudin 26a et 26k sont disposés, si nécessaire, pour renforcer la force d'appui, empêchant ainsi l'oscillation des plaques de retenue 14a et 14k. pour empêcher les plaques de retenue 14a et 14k d'entrer en contact avec la paroi d'extrémité du carter. pour assurer de facon indirecte le fonctionnement sans a- coups des palettes 11a, 11k et 11l. Dans cette pompe, les cames 17a et 17k peuvent être retirées pour simplifier la construction; et lorsqu'un palier à pression dynamique, tel qu'une rainure en spirale, une rainure en chevron, etc. est prévu dans une surface de contact entre les plaques de retenue 14&, 14k et les bagues d'appui 25&, 25k, la résistance au glissement de ladite partie peut être reduite, pour rendre la rotation des bagues de retenue 14a et 14kb sans d-coups. Les chiffres de référence 27&, 27k, 28& et 28k désignent des cavités destinées à recevoir les cames 17?, 17h, et les roulements 21&, 21h, 22& et 22h. Dans ce qui suit, un troisième mode de réalisation de la présente invention sera décrit en référence à la Figure 4. Dans la pompe conforme au premier mode de réalisation, les plaques de retenue 14a et 14k étaient 2606839 supportées par les roulements 16& et 16i. Cependant, dans la pompe conforme au troisième mode de réalisation, les roulements 16a et 16k sont retirés. La pompe de ce troisième mode de réalisation est caractérisée par le fait que les plaques de retenue 14i et 14b sont supportées directement sur les carters 1 et 2, et des mécanismes de palier à pression dynamique sont prévus sur les surfaces d'extrémité ou les surfaces périphériques des plaques de retenue 14a et 14b, pour réduire le nombre de pièces. Ce mécanisme de roulement à pression dynamique se compose d'une rainure capable de produire une pression dynamique, telle qu'une rainure en spirale, une rainure en gradin de Rayleigh, une rainure en chevron, etc., formée sur les surfaces d'extrémité ou les surfaces périphériques des plaques de retenue 14& et 14b, ou une cavité ou une combinaison de ladite rainure et de ladite cavité, afin de minimiser la résistance au glissement résultant de la rotation des plaques de retenue 14g et 141. La Figure 5 montre, en tant qu'exemple de ce mécanisme de palier à pression dynamique, une rainure en spirale 29, formée dans la surface d'extrémité extérieure des plaques de retenue 14a et 14. Egalement, dans cette pompe, les cames 17a et 17b peuvent être retirées pour simplifier la construction. Est commun aux modes de réalisation respectifs décrits ci-dessus, le fait que, lorsque le rotor 4 s'arrête, les palettes la, ilk et 11r se rétractent vers le fond des rainures de palettes 12&, 12b et 12_ par suite de leur propre poids. en fonction de leur position angulaire. Avec le retrait susmentionné, les palettes 11i, llk et 1ic sortent rapidement au moment du démarrage, et comme résultat, les bordures d'extrémités 1l1', 11j' et l1ç' des palettes heurtent les butoirs 15& et 15h, conduisant ainsi à une rupture possible des palettes ala, 11 et 1l1 et des butoirs 15& et 15h. Pour empêcher ceci, le quatrième mode de réalisation de la présente invention est caractérisé par le fait qu'intérieurement aux deux parois d'extrémite du carter, des bossages de petit diamètre sont disposés en saillie coaxialement à la surface périphérique interne du carter, pour limiter le retrait des palettes dans les rainures de palette. Les Figures 6 et 7 montrent une disposition suivant laquelle ladite structure est incorporée sur la base de la pompe conforme au premier mode de réalisation. De façon plus spécifique, des bossages 30& et b, coaxiaux à la surface périphérique interne 1" du carter, sont disposés en saillie sur les surfaces internes 1' et 2' des carters 1 et 2, et les bossages SO et 30k sont positionnés dans des cavités 31$ et 31E formées dans les deux surfaces d'extrémité du rotor 4, de façon & supporter le bord d'extrémité interne 11' de chacune des palettes 11L, 11 et Ilr à partir du côté périphérique interne. Par cela, lorsque le rotor 4 s'arrête, les palettes ilk, 11_ et 11. tendent à se rétracter vers le fond des rai:.ures de palettes 12a, 12k et 12z, par suite de leur propre poids en fonction de leur position angulaire. Cependant, le retrait mentionne ci-dessus est limité par butée du bord d'extrémité interne 11" des palettes sur la surface périphérique externe des bcssages 30à et 30b. Ainsi, il est possible d'éviter un c'oc excessif entre les bords d'extrémité 11l&', 111' et 11-' des palettes et les butoirs 15& et 15k, dû à la sortie rapide des palettes 11a, 11k et 11 au moment du démarrage. Comme cela a été décrit ci-dessus, conformément au présent mode de realisation, la perte hydrodynamique est surmontée. En outre, étant donné qu'il est conçu de telle sorte que les palettes llsont entraînées en rotation en position de non contact avec la surface périphérique interne 1" du carter 1, la perte provoquée par le frottement mécanique est également extrêmement réduite, et un rendement très élevé peut être obtenu. Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 12 2606839 REVENDICATIONS 1 -Pompe d palettes, comprenant un rotor (4) supporté en rotation, de manière excentrée, dans l'espace périphérique interne (5) d'un carter (1, 2), et des palettes de type plaques (11l, 11, 11), disposées pour être capables de venir en saillie et d'être rétractées dans une pluralité de rainures de palette (12&, 12k, 12ç) constituées par des cavités dudit rotor (4), et présentant une structure dans laquelle les variations répétées des volumes des espaces de travail (5a, 5D, 5c) entre les palettes (11a, 11k, 11) résultant de la rotation du rotor (4) et des palettes (11a,, 11k, l11i), sont utilisées pour aspirer un fluide d'un côté et le refouler de l'autre, caractérisée par le fait que des plaques de retenue (14Q, 14b>), présentant un diamètre légèrement inférieur à celui de la surface périphérique interne du carter (4), sont montées de façon rotative intérieurement aux deux parois d'extrémité (1', 2') du carter (1, 2), et que la sortie des palettes (11,. 1lb. 1!c) résultant de la rotation est limitée par des butoirs ( l5a, 15b) disposés en saillie sur les extrémités périphériques externes des deux plaques de retenue (14=, 14>). 2 - Pompe & palettes selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les plaques de retenue (14a, 14b) et le rotor (4) sont reliés de façon rotative au moyen de cames (17a, 17)>. 3 - Pompe à palettes selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que des bagues d'appui (25&, 25b),destinées à limiter la déviation des plaques de retenue sont interposées entre lesdites plaques de retenue (14â, 14k) et la paroi d'extrémité (1', 2') du carter (1, 2>. 4 - Pompe & palettes selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'un mé:anisme de palier à pression dvnamique (2 ) est disp:ose sur la surface d'extrémité ou la surface périphérique des plaques de retenue (14a, 14h). - Pompe à palettes selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le mécanisme de paliera pression dynamique revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que des bossages ) de petit diamètre, coaxiaux a la surface periphérique interne limité par lesdits bossages (30M, 30>.