Brevet FR2607197A1 — publié le 19880527

1i 2607197 POMFE A PALETTES La présente invention se rapporte à une pompe à palettes, qui est une des pompes rotatives utilisées pour équiper divers appareils, tels que le surcompresseur d'un moteur, le compresseur d'un cycle de congélation, etc. La pompe à palettes représentée schématiquement sur la Figure 4 est très connue Jusqu'à maintenant. Sur la Figure 4, le chiffre de référence 31 désigne un carter; 32, un rotor, qui est introduit de façon excentrée dans l'espace périphérique interne du carter 31, et qui est supporté en rotation par un arbre tournant 33; _, 351 et 35g, des palettes de type plaques, disposées radialement, avec possibilité de rétraction, dans des rainures de palettes 34a, 34k et 34ú, régulièrement espacees l'une de l'autre à la périphérie, de façon à diviser la parzi latérale périphérique externe du rotor 32 en trois sections. Lorsque le rctcr 32 est entraîne en rctaticn., dans la direction telle qu'indiquée par la flèche X, par i'artre tournant 33, les palettes 35_, 35k et 3-c sont e4ectes selon la direction diamétrale, vers l'extérieur, tar la force centrifuge, et leurs bord_ d'extre=t-_ srnt entrainés en rotation tout en étant en contact de glissemen.t avec la surface periphérique interne du carter 31. Etant dcnnê que le rotor 32 est excentré par rapport au coû'ter 31, come cela a été mentionné ci-dessus, au fur et à mesure cu'une telle rotation se produit, les volumes des espaces de travail 36&, 36b et 36c, délimites par le carter 31, le rotor 32 et les palettes 35a, 35h et 35e, sont, de façon répétée, agrandis et diminués, pour permettre à un fluide amené par un conduit d'admission 37 d'être refoulé vers l'extérieur par un conduit de sortie 38. 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 périphérique interne du carter à des vitesses élevées, il se produIt, de façon inévitable, une diminution du rendement 2 2607197 volumétrique, par suite de la perte importante en puissance due à la résistance au glissement et à la production d'une chaleur de glissement élevée; les palettes s'usent matériellement; et les palettes se dilatent par suite de la production de chaleur de glissement pour provoquer un grippage avec les surfaces latérales internes des deux parois d'extrémité du carter, et similaires. Compte tenu des problèmes qui viennent d'être exposés, la présente invention a pour but d'augmenter le rendement de la pompe e-t d'en augmenter la durabilité. Une pompe à palettes conforme à la présente invention est caractérisée par le fait qu'elle présente une structure telle que des parties d'engagement, disposées coaxiaiement à la surface périphérique interne du carter et à rotation à l'intérieur des deux parois d'extrémité du carter, et de: parties d'engagement disposes sur les palettes, sont amenées en engagement radial les unes avec les autres, pour définir la sortie des palettes vers la surface p eriphéricue interne du carter, et que les palettes 2 sont realisées et Jne matière présentant une fragilité relativement élevée, et la surface périphérique interne du carter est soumise à un finissage grossier. Conformement à la présente invention, la sortie des palettes, provcquèe par la force centrifuge, est définie par l'engagement entre les deuz parties d'engagement susindiquées, et les palettes tournenr en position de non contact avec la surface périphérique interne du carter. Dans ce cas, étant donné que ledit engagement s'accompagne d'un glissement, si la pompe à palettes est utilisée pendant une longue période de temps, les deux parties d'engagement s'usent de façon inévitable au cours du temps, et, en fin de compte, les bords d'extrémité des palettes viennent en contact avec la surface périphérique interne du carter. Cependant, les palettes sont réalisées en une matière présentant une fragilité relativement élevée et la surface périphérique interne du carter est soumise à un finissage 2607 1 97 grossier, et, par conséquent, les parties en contact des bords d'extrémité des palettes s'usent instantanément par abrasion. Ainsi, se trouve conservée la situation suivant laquelle un Jeu très fin, proche de zéro, est formé entre les palettes et la surface périphérique interne du carter. Comme cela a été décrit ci-dessus, dans la pompe à palettes selon la présente invention, les parties d'engagement, telles que des dispositifs de retenue disposes coaxialement à la surface périphérique interne du carter et à rotation a l'intérieur des deux parois d'extrémité du carter, et les parties d'engagement, telles que des saillies disposées sur les palettes, sont amenées en contact les unes avec les autres pour définir la sortie des palettes provoquée par la force centrifuge. Etant donné que le g'issement entre les deux parties d'engagement résultan.t dudit engagement est faible, il est pos-ible d'empêcher la diminution du rendement de la pompe, due à la résistance au g!issement et à la production d'une chaleur élevée provoquee par le glissement, ainsi cue la progression prématurée de l'usure, et de diminuer la température du fluide refoulé hors de la pompe, par comparaison avec la te:hnique anrieure. En outre, la pompe est conçue de telle sorte que, méme_- si les bords d'extremité des palettes devaient venir en ccntact avec la surface périphérique interne du carter, en raisoni de l'usure desdites parties d'engagement a: cours du tempts, les parties en contact des borde d'extrémité subissent instantar.nment une abrasicn, et, par zonséquenrt, il est possible d'empDcher une augmentation de la résistance au glissement et de la production de chaleur, et de maintenir l'excellent rendement de la pompe, ce qui conduit à des résultats pratiques extrêmement intéressants. Alors que la présente invention a été présentée brièvement, les buts cidessus, ainsi que d'autres, et de nouvelles caractéristiques de la présente invention, ressortiront à la lecture de la description détaillée suivante, faite avec référence au mode de réalisation 4 2607197 représenté sur le dessin annexé. Onr, soulignera que le dessin est utilisé exclusivement pour illustrer un mode de réalieation destiné à mieux faire comprendre la présente invention, et qu'il n'est pas destiné à limiter la portée de cette dernière. Sur le dessin - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe à palettes conforme à un mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 2 est une vue explicative de la structure interne de la pompe de la Figure 1, telle que vue selon la direction axiale; - la Figure 3 est une vue en coupe élargie de parties essentielle_ se!on l'invention de la pompe de la F Figure 1; et - la Figure 4 est une vue en coupe transversale montrant La structure schematique d'une pompe à palettes classique. On décrira maintenant, en se référant aux fiures 1 à 3, un mode de ralisation de la àZmme 2 palettes cznfcrme à la presente invention. Les Figures I à 3 representent ce mede de realisation suivant lequel un carter avant I et un carte: arrière 2, ces deux carters étant realiss en un métal non ferreux, tel que l'aluminium, qui est de poids léger et qui :resente un faible coefficient de dilatation thermique, sont rendu_ 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 7a, maintenu par une bague fixe 6, d'une manière anti-glissante, dans un épaulement axial du carter avant 1, et d'un roulement à bille 7 l, maihtenu par un couvercle de roulement 8, d'une manière anti-glissante, dans un épaulement axial du carter arrière 2, et ii est monté à rotation sur un arbre 2607197 tournant O10, auquel une force d'entrainement est transmise par une poulie 9. Le chiffre de référence 11 désigne des palettes de type plaques, réalisées principalement en une matière carbonée présentant un excellent coefficient de glissement, et possedant une fragilité relativement élevée, les palettes étant disposées de façon à venir en saillie et à être rétractées radialement (avec glissement) dans des rainures de palette 12, qui se présentent sous la forme de cavités régulièrement espacées l'une de l'autre à la périphérie du rotor 4, de façon à diviser la paroi latérale periphérique externe du rotor 4 en trois sections. Des saillies 13a et 13b2, en tant que parties d'enegagement, sont disposées sur les deux extrémités latérales, suivant l'axe, de chacune des palette_, et des éléments de glissement (non represents), réalisés en une résine qui présente un excellent coefficient de glissement et une excellente resistanr.ce A!'usure, sont enfilés sur les saillies 13a et ! .-, si nécessaire. A l'intérieur des parois d'extrémite 1' et 2' du carter avant 1 et du carter arrétre 2, des d4siositifs de retenue 14a et 14b, rea'les e- un metai loger, tel que l'aluminium, et dotés de rainures annulaire coax!aes 15a et 15, en tant que parties d'eng.-enz., sonr. sontes a rotation dans de- cavités annulaires formées coaxialement à la surface periphérique interne 1" du carter avant 1 (ci-arrès designee comme étant la surfaze :êripXrique interne du carter), par l'intermt- ziaire de rculements à bille 16i et 16. Les saillies $S et 1'o, disposes sur chacune des palettes 11, sont ajustées de façon làche à glissement périphérique dans les rainures annulaires 15& et 15t, et enragées radialement avec elles. Cet engagement définit la sortie des palettes 11 provoquée par la force centrifuge pendant la rotation des palettes, et la situation suivant laquelle un Jeu très fin est touJours formé entre le bord d'extrémité 11' de celles-ci et la surface périphérique interne 1" du carter, est conservée. Les chiffres de réference 17a et 17? designent des bagues 6 2607197 d'appui, qui sont poussées axialement par des ressorts 18a et 18b, disposés dans des positions également espacées l'une de l'autre à la périphérie, et qui sont en contact de glissement avec les surfaces arrière des dispositifs de retenue 14a et 14k,. Les dispositifs de retenue 14; et 14. sont réalisés en une matière, telle qu'une résine, qui présente un excellent coefficient de glissement et qui possède la fonction d'empêcher la déviation axiale des dispositifs de retenue 14a et 14kb et des palettes. La surface périphérique interne 1" du carter est soumise à un finissage grossier 19, dont la rugosité de surface H est d'au moins 10 um, ou plus, comme représenté sur la Figure 3 a une échelle agrandie, par un procédé d'affinage pneumatique utilisant des grains d'acier, ou un polissagechimique utilisant un acide ancdique et similaire. Avec la discosition décrite ci-dessus, lorsque l'arbre tournant 10 et le rotcr 4 sont entraînes en rotation en vertu de la force d'entraînement transmise par la Pculie 9, les palettes Il tournent en conséquence, et leS saillies 13a e 13k,, disposées sur leurs deux extremités latérales, sao: entraînées en rotation à l'intérieur des rainures annulaires 15a et 15., tout en étant en contact avec les surfaces internes sur les côtés périphériques externes des rainures annulaires 15- et 15-, sous l'effet de la force centrifuge agissant sur les palettes 11. Les dispositifs de retenue 14a et 14e et le rotor 4 sont entraînés en rotation de façon approximativement synchrorne, par la force de frottement entre les saillies 13a, 13k et les rainures annulaires 15k, 15b. Etant donné que la surface périphérique interne 1' du carter et les rainures annulaires 15a et 15k présentent une disposition relative coaxiale, et que les rainures annulaires 15_ et 15kb et le rotor.4 présentent une disposition relative excentrée, au fur et à mesure que la rotation a lieu, les palettes 11 se déplacent radialement avec glissement dans les rainures de palette 12 du rotor 4, pour venir en saillie et être 7 2 2607197 rétractées de façon répétée, avec le résultat que les volumes des espaces de travail, délimités par le rotor 4 et les palettes 11, augmentent et diminuent de façon répétée, produisant une pression d'aspiration et une pression de refoulement. Dans la série d'opérations mentionnées ci-dessus, les palettes 11 tournent dans une situation de non-contact avec la surface périphérique interne 1" du carter, par l'engagement entre les sailies 13a, 13. et les rainures annulaires 15a, 15h, et les deux extrémités latérales des palettes 11 r.i sont pas en contact avec les deux parois d'extrémité 1' et 2' du carter, grâce à la présence des dispositifs de retenue 14a et 14h, et, en conséquence. il ne se proit pas de couple de glissement, de chaleur de glissenent élevée et de progres- sicrn prématurée de l'usure, etc. Etant donné que les dispoestifs de retenue 14a et 14k scnt entraînés eL rotationr ar-rox-maivemernt en sync=hr me avec le roter 4, la vitesse relative de glissement entre ie saillies 13 e- 13b des palettes et lerainures annulaites 15a et 15b est fai'le. Par ailleurs, étant donné que l'engagement entre les saillies l3a et 13., en tant que moyens pcur définir la sortie des palettes 1i. et les rainures annulaires 155 et k. s'accompagne d'un glissement, la partie de glissemen- s'usera de façon inévitable au cours du temps, en raison d'une utilisation sur une longue période de temn-, mère si la vitesse relative de glissement est faible. Pour cette raiezn, au fur et à mesure que ces saillies l38, 13k et rainures annulaires 15_, 15k s'usent réciproquement, le lieu du bord d'extrémité 11' de la palette vient progressivement tout près de la surface périphérique interne 1" du carter, et, en fin de compte, ces parties viennent en contact. A ce moment, étant donné que la. surface périphérique interne 1" du carter est soumise à un finissage grossier 19, dont la rugosité de surface H est de 10 "m, ou plus, la partie de contact entre le bord d'extrémité 11' de la palette 11, a 2607197 formée d'une matière carbonée, présentant une fragilité relativement élevée, et la surface périphérique interne 1" du carter sont instantanément soumises à une abrasion, se trouve conservée la situation suivant laquelle un Jeu treès fin, proche de zéro, est présent par rapport à la surface périphérique interne 1" du carter. En conséquence, le bord d'extrémité 11' de la palette n'est pas poussé contre la surface périphérique interne 1" du carter par la force centrifuge et il est entraîné en rotation, et la diminution du rendement de la pommre, due à l'augmentation de la résistance au glissement et à la quantité de production de chaleur, peut être emréchêe. Alors sue le mode de réalisation décrit ci-desEus zr-sente une structure suivant laquelle les dispsitif de retenue sont entraînés en rotation approximativement en synchronisme avec le rzzor, par la force de frottement résultant de l'enaaement entre les saillies des palettes et les rainures annulaires. on soulignera que le rotor et les o:isncsitifs de retenue peuvent être reliés par des cames. 1 auquel cas, les disocsitifs de retenue tcurnent c eeent en synr.chrronisme- avec le rotor, et, par conséquent, les saillies des palettes se déplacent simplement par lissement l'intérieur des rainures annulaires, sur une zone d'une longueur d'environ deux fois la cuantit& d'excentricité du rotor. Ainsi, des rainures circulaires corresrondant à la zone susindicuée peuvent Atre fcrmees dans le disDositif ce retenue à la place des rainures annulaires. En outre, comme moyens pour définir la sortie des palettes vers la surface périphérique interne du carter, il existe divers modes de réalisation qui comprennent, en plus de celui décrit ci-dessus, des moyens dans lesquels, à la place des dispositifs de retenue, des paliers sont montés à rotation et coaxialement & la surface périphérique interne du carter, à l'intérieur des deux parois d'extrémite du carter, et les saillies des palettes viennent en contact de glissement avec la surface périphérique interne des paliers, 2607197 ou des moyens suivant lesquels des butoirs sont formes sur les extrémités périphériques externes des dispositifs de retenue, et les bords d'extrémité des palettes viennent en engagement de glissement avec les butoirs, et similaires Dans l'un ou l'autre de ces exemples, il peut être prévu qoue les bords d'extrémité des palettes sont soumis instantanément à une abrasion lors de leur contact avec la surface périphérique interne du carter. 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. 1o 2607197 REVENIN CATIOr Pompe à 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 (11), disposées pour être capables de venir en saillie et d'être rétractées dans une pluralités de rainures de palette (12), constituées par des cavités dudit rotor telle que des parties d'engagemer.t (l4_, 14b), dis-se- coaxialement - 5a surface périphérique interne (1") du carter (C. 2?, et à rotation à l'interieur des deux parois d'extrem-te ' '. 2') du carter (!, 2), et des parties 4'enrageen+t ( -a, 13-, disposées sur les palettes (11C. scnt amenées en enga=ement radial les unes avec les autre=, nour déterminer la sortie des palettes (11) vers la surface Er_=ieér4cue interne (1") du carter (1, 2), et cue les palettes (ll) sont réalisées en une matière présentant une _ra -relativement élevée, et la surface _er _ hricu= interne {I"3 du carter (1) est soumise a un f-=a. 2-ross:er ('9.