Brevet FR2607196A1 — publié le 19880527

POMPE A PALETTES La présente invention se rapporte à une pompe A palettes, qui est une des pompes rotatives utilisées pour équiper divers appareils, tels que les surcompresseurs, les compresseurs, etc. La pompe & 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 E1 et supporté en rotation par un arbre tournant 53; 55î, 55 et ú, des palettes de type plaques, disposées radialement, avec possibilité de rétraction, dans des rainures de palette- 4_, 54= et 54-, régulièrement espacées l'une de l'autre à i5 la p-ripherie, de façon à diviser la paroi latérale pêr4- pherique externe du rotor 52 en trois sections. Lorscue le ratcr 52 est entraîné en rotation, dans la direction telle qu'indiquée par le flèche X, par l'arbre tournant 52, les palettes 55, 55bk et 55 sont éjectées selon la directirn diarnérale, vers l'exterieur, par la force centrifuge, et leurs bcrds d'extrémité sont entraînés en rotation tout ee étant en contact de glissement avec la surface périphérique interne du carter 51. Etant donné que le rotor 52 est excentré par rapport au carter 51, comme cela a été mentionne ci-dessus, au fur et à mesure qu'une telle rotationr se produit, les volumes des espaces de travail 56=, t et 55c, délimités par le carter 51, le rotor 52 et les palettes 55k, 55k et 55c, sont, de façon répétée, agrandis et diminués pour permettre à un fluide amené par un conduit d'admission 57 d'être refoulé vers l'extérieur par un conduit de sortie 58. Cependant, la pompe à palettes classique décrite ci-dessus pose les problèmes qu'étant donné que les palettes se déplacent avec glissement le long de la surface périphé- rique interne du carter à des vitesses élevées, la diminu- tion du rendement mécanique due à la résistance au glisse- 2 2607196 ment entre le bord d'extrémité de la palette et la surface périphérique interne du carter, ne peut pas être évitée; la diminution du rendement volumétrique du fluide porteur due à la chaleur de glissement ne peut pas être évitée; les palettes se dilatent pour provoquer un grippage avec les deux surfaces latérales internes des deux parois d'extrénité du carter; et il se produit une usure importante. Compte tenu des problèmes qui viennent d'être exposés, la présente invention a pour but d'empêcher la survenue d'une résistance ou d'une production de chaleur par suite du mouvement de glissement, pour augmenter les rendements mécanique et volumétrique. Pour atteindre le but susmentionné, la présente invention propose une pompe à palettes comprenant un rotor supzcrté en rotation, de manière excentrée, dans l'espace p-riphrrique interne d'un carter, et des palettes de type plaques, disposées pour être capables de venir en saillie et d'être rétractées dans une pluralité de rainures de palette constitutes par de. cavités dudit rotor, dans laquelle les i variations répétées des volumes des espaces de travail entre les palettes, résultant de la rotation du rotor et des palettes, scnt utilisées pour aspirer un fluide d'un c6te et le re:oule.- de l'autre, caractérisée par le fait que des dispositifs de retenue ou paliers coaxiaux à l'espace péri- éphrique interne sont disposés de façon rotative à l'inté- rieur des parois d'extrémité du carter, et les dispcsitifs de retenue ou paliers sont en prise avec les palettes pour définir la sortie des palettes hors des rainures de palette, et une rainure de régulation de contre-pression est orientée vers les f cnds des rainures de palette, qui sont constitués à l'arrière de chacune des palettes. Conformément à la présente invention, la sortie des palettes hors des rainures de palette n'est pas limitée par le contact desdites palettes avec la surface périphé- rique du carter, mais elle est déterminée de manière aue le bord d'extrémité des palettes décrit un lieu fixe par 3 2607196 l'engagement du dispositif de retenue ajusté dans le carter et de chacune des palettes. Par conséquent, les palettes peuvent être entraînées en rotation dans une situation o elles ne sont pas en contact avec la surface interne du carter; et lorsque les palettes sont mises en action pour venir en saillie ou être rétractées, la pression du fond de la rainure de palette, qui est constitué à l'arrière de la palette, est rendue aJustable, de façon à ne pas appliquer une charge excessive aux palettes alors qu'elles viennent en saillie ou qu'elles sont rétractées. De ce fait, la pompe à palettes selon la présente invention est conçue de telle sorte que les palettes peuvent être entrainées en rotation dans une situation de non- contact avec la surface périphérique interne du carter, et, i5 par conséquent, la diminution du rendement rotatoire et l'usure des palettes résultant de la résistance au glisse- nent peuvent être empêchées, et la survenue de la diminution du rendement volumétrique due à l'augmentation de la produc- tion de chaleur provoquée par le glissement peut être empachée; ez la rainure de régulation de contre-pression eût formée par rapport au fond de la rainure de palette, de telle sorte que la contre-pression du fond de la rainure eut être régulée, et, par conséquent, les palettes peuvent ètr mises en action sans à-coups, sans y appliquer une charge excessive, et le fonctionnement sans à-coups de toute la pomp-e peut être assuré. Alors que la présente invention a été présentée brièvemne:nt, les buts cidessus, ainsi que d'autres, et de nouvelles caractéristiques de la présente invention, S0 ressortiront à la lecture de la description détaillée suivante, faite avec référence aux modes de réalisation représentés 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 à limiter la portée de cette dernière. 4 2607196 Sur ce dessin: - la Figure 1 est une vue en coupe d'une pompe à palettes conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 2 est une vue explicative du fonctionnement de cette dernière; les Figures 3 à 5 représentent différentes vues explicatives montrant chacune un mode de réalisation d'une rainure de régulation de contrepression; - la Figure 6 est une vue en coupe d'une pompe à palettes conforme à un second mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 7 est une vue en coupe d'une pompe à palettes conforme à un troisième mode de réalisation de la i5 présente invention; et - la Figure 8 est une vue explicative montrant la structure schématique d'une pompe à palettes classique. On décrira maintenant, en se reféran: au dessin, plusieurs modes de réalisation d'une pompe à palettes conforme à la présente invention Sur les Figures 1 et 2, montrant un premier mode de réalisation, on peut voir 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 thermicue, sont rendus solidaire- 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'étend à travers les deux carters 1 et 2 par l'intermé- diaire d'un roulement à 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 ?7, maintenu par un couvercle de roulement 8, d'une façon anti- glissante, dans un épaulement axial du carter arrière 2, et il est monté à rotation sur un arbre tournant 10, auquel une 2607196 force d'entraînement est transmise par une poulie 9. Des palettes de type plaques lli, ll et 11c, réalisées princi- palement en une matière carbonée présentant un excellent coefficient de glissemernt, sont disposées de façon à venir en saillie et à être rétractées radialement dans des rainures de palette respectivement 12k, 12kb et 12c, qui se présentent sous la forme de cavités et qui sont régulière- ment 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. Sur les extrémités opposées de chacune des palettes lie1, llbk et llç, correspondant aux côtés opposés axiaux du rotor 4, font saillie des broches en acier respectivement 13 et 13 et un palier douille, réalise en résine, présentant un excellent coefficient de glissement et une excellente resistance à l'abrasion, est enfilé sur chacune desdites broches 13. Dans des cavités annulaires 14a et 14-, formees dans les surfaces internes des parois d'extrémité ou le carter avant 1 et le carter arrière 2 sont opposés l'un à l'autre coaxialerent à l'espace périphérique interne 5 du carter (coaxiaiement à la surface périphérique interne 1' du carter avant 1), des plaques de retenue 15_ et i5b, réalisees en un métal non terreux, tel que l'aluminium, et possédant chacune une voie annulaire 16, sont ajustées de façon rotative. Les broches 13 et 13, en saillie sur les différentes palettes l1a, 11b et 11_, sont engagées à glissement périphérique, dans les voies annulaires 16 et 16 des plaques de retenue 15a et 15k. Cet engagement définit le mouvement radial des palettes 11, 11k. et 11ç durant la rotation, de façon à ccnserver une situation dans laquelle il est formé un léger Jeu entre les bords d'extrémité desdites palettes et la surface périphérique interne 1' du carter avant 1. Dans la surface interne de la paroi d'extrémité du carter arrière 2, une rainure annulaire 18 de régulation de contre- pression, est disposée coaxialement à l'arbre tournant 10 dans l'espace intérieur délimité par la cavité annulaire 14k., de façon que les fonds 12&', 12k' et 6 2607196 12c' des rainures de palette respectivement 12a, 121 et 12c, qui sont constitués à l'arrière palettes 11, 11b et 11_, soient rendus capables de commu- niquer entre eux comme représenté sur la Figure 2. Le fonctionnement de la pompe & palettes décrite ci-dessus va maintenant être décrit. Lorsque l'arbre tournant 10 et le rotor 4 sont entrainés en rotation par la force d'entraînement transmise par la poulie 9, les palettes 1;, llb et 1l1 tournent également, et les broches 13 et 13. en saillie sur les palettes respectivement 11k, 11k et 1l, tournent le long des voies annulaires 16 et 15. Etant dcnn- que, comme cela est représenté sur la Figure 2, la surface peripherioue interne 1' du carter et la voie annulaire le secnt coaxiales l'une par rapport à l'autre et que la voie annulaire 16 et le rotor 4 sont excentrés l'un par rapport a l'autre, les palettes l1_, 11b et 11 se déplacent raciale- menrt avec glissement dans les rainures de palettes 12., '- et 120 du rotor 4, pour venir en saillie et être r&tract&es de fa;on répétée, avec le résultat que les volumes dee esfaces de travail 5_, 5k et 5ú, définis par les deux carters 1, 2, le rotor 4 et les palettes 11_, 1 et 211! autrentent et diminuent de façon répétée. Autrement dit, sur la Figure 2, l'espace de travail 5e, avec la rotation,. voit son volume augmenter pour aspirer le fluide par la conduite d'admission s'ouvrant dans ladite partie; l'espace de travail 5_, avec la rotation, voit son volume diminuer pour decharger le fluide dans la conduite de sortie s'ouvrant dans ladite partie; et l'espace de travail 5b transfère le fluide ainsi aspiré vers la conduite de sortie. Dans le fonctionnement décrit ci-dessus, les bords d'extrémité des palettes 11k, llb et 11_ ne sont pas en contact de glissement avec la surface périphérique interne 1' du carter avant, comme cela a été mentionné précédemment, et, par conséquent, il ne se produit guère d'abrasion ou de chaleur importante. Les broches 13 sont entraînées en rotation, avec glissement, tout en étant comprinmées contre 7 2607196 le côté diamétral externe par la force centrifuge à l'intérieur de la vole annulaire 16 des plaques de retenue _ et 15I, mais les plaques de retenue 15a et 15b suivent les broches 13 et sont entraînées en rotation étant donné que les plaques de retenue se trouvent dans la situation dans laquelle elles peuvent être entraînées en rotation par la présence des roulements à billes 17_ et 17b. La vitesse de glissement relatif entre les broches 13 et les voies annulaires 16 est faible, ce qui minimise l'abrasion des voies annulaires (plaques de retenue 15a, 151), des broches 13, etc. Dans le fonctionnement susmentionné, si l'or considere les fonds 12_', 12b' et 12ç' des rainures de palette 12a, 12b et 12Q, les volumes des fonds 12g', 12_ ' et 12!' sont, de façon répétée, agrandis et diminués par la sortie et la rétraction des' palettes li!, 11k et Iic, provoquées par la rotation du rotor 4, ce volume étan: minimal pour la position supérieure dans laquelle la palette !1i se trouve rétractée sur la plus grande distance, comme représenté sur la Figure 2, alors qu'il est maximal pour la position inférieure dans laquelle la palette est en saillie sur la plus grande distance. La pression interne des fonds 2a', 121' et 12', agissant comme contre-pression sur les palettes lla, 11b et ll1, augmente et diminue confzrmémen- aux volumes susmentionnés, pour faire naitre la situation dans laquelle une charge sérieuse est appliquée sur la broche 13 en engagement avec la voie annulaire 16. De façon plus spécifique, sur la Figure 2, le fond 12V' de la rainure de palette se trouve dans le processus suivant lequel son volume augmente, et la pression interne du fond 12h' diminue progressivement. Le fond 12ç' de la rainure de palette, qui se trouve dans la position au-delà de la position inférieure se trouve, & l'inverse, dans le processus suivant lequel son volume diminue, et sa pression interne augmente de façon progressive. Lorsque le rotor 4 tourne à vitesse élevee, l'augmentation et la diminution de façon répétée de la 8 2607196 pression interne applique une charge sérieuse à la broche 13, en tant que contre-pression par rapport aux palettes 11, 11b et 11c. Dans le pire des cas, la broche 13 se casse net. Prenant ceci en considération, la présente pompe est dotée de la rainure 18 de régulation de la contre- pression, de telle sorte que la pression interne des fonds 12k', 12h' et 12c' des rainures de palette, peut être régulée. La rainure 18 de régulation de contre-pression est disposée de façon annulaire pour être coaxiale à l'arbre tournant 10, dans la surface interne de la paroi d'extrémité du carter arrière 2, tel que cela a été mentionné ci-dessus, pour faire communiquer les fonds 12a', 12b' et 12c' des rainures de palette les uns avec les autres. Autrement di- si l'on considère le fait qu'une période d'aumen.tatiorn et de diminution des volumes des fonds 12a', i2k' et 12c' des rainures de palette dérive, et que la sormne des volumes de_ trois fonds 12ê', 12b' et 122' est tou-ours a roximati- vement égale, la rainure 18 de régulation de la ccr.-re- pression transfère une partie de la pression du fond 122', dans le processus d'augmentation de la pression, au fond 12h', dans le processus de diminution de la ression, ce façon à toujours écquilibrer la pression susmenJiornn.e, de façon & ne pas faire naître d'augmentation ou de diminution excessive de pression sur les fonds 12a', 12' -ez 12c'. La Figure 3 montre une disposition suivant laquelle la rainure 18 de régulation de contre-pression est divisée en une partie 18_ de processus de diminution de la pression, de la position supérieure à la position inférieure, et une partie 18b de processus d'augmentation de pression, de la position inférieure à la position supérieure, et la première partie 18a de processus de diminution de pression et un espace de coimunication d'entrée 19, et la seconde partie 18E de processus d'augmen- tation de pression et un espace de communication de sortie sont reliés par des conduites respec-ivement 21 et 22, ce 9 2607 i96 par quoi l'intérieur et l'extérieur des palettes 11l, 11E et 11 (les fonds des rainures de palettes et les espaces de travail) sont mis en communication pour équilibrer de façon approximative les pressions entre l'intérieur et l'extérieur. La Figure 4 montre une eisQosition suivant laquelle la rainure annulaire 18 de régulation de contre- pression et l'espace de communication d'entrée 19 sont reliés par la conduite 21, et la Figure 5 montre la disposi- tion suivant laquelle la rainure 18 de régulation de contre- pression et l'espace de communication de sortie 20 sont reliés par la conduite 22, ce par quoi l'intérieur et l'extérieur des palettes 11, 11k et 11 sont égalisés approximativement en pression pour relAcher la charge appliquée sur les palettes. Ensuite, on décrira un second mode de réalisation de la présente invention en ce qui concerne seulement les parties différentes de celles du premier mode de réalisation décrit ci-dessus. Comme cela est représente sur la Figure e6, la pompe à palettes est conçue de telle sorte que des bagues de retenue 23$ et 23k, présentant une section rectangulaire simple à la place des plaques de retenue 15a et 15k, présentant les voies annulaires 16 du premier mode de réalisation, sont adaptées dans des rainures annulaires 14 et 14k, de façon à réduire la difficulté et le coût nécessaires pour fabriquer les plaques de retenue 15a et 15b Les broches S13, en saillie sur les côtes des palettes 11L, 1k- et 11ç, sont en prise avec les surfaces périphériques internes des bagues de retenue 23_ et 23k, pour définir la sortie des palettes hors des rainures de palettes 12, 12k et 12_, et maintenir lesdites palettes en position de non contact avec la surface périphérique interne 1' du carter 1. Avec cette disposition, les palettes lia1, 11k et 11c sont rendues libres dans la direction suivant laquelle elles se rétractent dans les rainures de palettes 12k, 12k et 12c, et les palettes l1a, llk et 11_ se rétractent librement lorsque la pompe s'arrête ou tourne à une faible vitesse, mouvement 1o 2607196 par lequel les palettes subissent une charge de choc-et peuvent le cas échéant être endommagées de façon prématurée. Par conséquent, des bossages 24_ et 24k, en tant que butoirs, sont disposés en saillie à l'intérieur des palettes 11a, 11 et 11, pour délimiter le mouvement libre de celles-ci. Ces bossages 24_, 24k, de forme annulaire, sont disposés coaxialement à l'espace périphérique 5 du carter 1, et moulés d'un seul tenant avec les parois d'extrémité du carter avant 1 et du carter arrière 2. Dans la surface d'extrémité du bossage 24kb du côté du carter arrière 2, est formée une rainure 18, 18_ et 18k de régulation de contre- pression, présentant une structure telle que présentée sur les figures décrites ci-dessus. Les bagues de retenue 23s. et 23k peuvent être remplacées par des roulements à billes. !5 FLa Figure 7 montre un troisième mode de realisa- tion de la présente invention. Des butoirs 25e et 25k, en saillie parallèlement à l'axe, sont formés sur les extrémités périphériques externes des plaques de retenue 15a et 15b, pour définir la sortie des palettes liE, 1lb et lc. Les chiffres de référence 26 et 27 désignent des cames destinées à relier en rotation le rotor 4 et les plaques de retenue 15a et 15k entre leurs extrémités opposées, les cames étant disposées à raison de trois en étant espacées de façon égale sur un côté du rotor 4. Les cames 2e et 27, ajustées dans des cavités 32 et 33 formées en étant espacées l'une de l'autre régulièrement sur l'extrémité du rotor 4, présentent des premières broches 28 et 29, qui s'étendent pour être en prise avec le rotor 4 au centre d'une surface LO 11î, ll et ll en position de non contact avec le carter 1. En outre, les cames 26 et 27 sont utilisées pour fournir la rotation synchrone entre le rotor 4 et les plaques de retenue 15_ et 15kb. rendant ainsi possible de supprimer la perte de couple résultant de la rotation, pour empêcher les L5 inconvénients tels que l'usure, la production de chaleur et similaires. On notera que, dans la pcmpe, les cames 26 et 27 peuvent être enlevees pour simplifier la réalisation, et, en outre, le bossage décrit en liaison avec le second mode de réalisation décrit cidessus peut etre ajouté, et des moyens pour définir le mouvement des palettes 11a, llb et l1c peuvent être utilisés. Corme moyen pour définir la quantité de sortie des palettes 11, 11h et ll, il est envisage qu'en plus de ce qui est indiqué ci-dessus, les cames précitées 26 et 27 soient utilisées pour mettre en prise les palettes lie, lb et 11ó avec les plaques de retenue 15- et 15h pour la liaison entre elles. 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 2607196 EVE!!D CATI O! Pompe & palette 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 (1