Brevet FR2606838A1 — publié le 19880520

POMPE 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 des surcompresseurs, des 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 31 désigne un carter; 32, un rotor, introduit de façon 1 excentrée dans l'espace périphérique interne du carter 31 et supporté en rotation par un arbre tournant 33; 35&, 351; c, des palettes de type plaques, disposées radialement, avec possibilité de rétraction, dans des rainures de palette 34k, 34h et 34ç, régulièrement espacées l'une de l'autre à la périphérie, de façon à diviser la paroi latérale périphérique externe du rotor 32 en trois sections. Lorsque le rotor 32 est entraîné en rotation, dans la direction telle qu'indiquée par la flèche X, par l'arbre tournant 33, les palettes 35_, 35h et 35c sont éjectées selon la direction diamétrale, vers l'extérieur, par la force centrifuge, et leurs bords d'extrémité sont entraînés en rotation tout en étant en contact de glissement avec la surface périphérique interne du carter 31. Etant donné que le rotor 32 est excentré par rapport au carter 31, coma cela a été mentionné ci- dessus, au fur et à mesure qu'une telle rotation se produit, les volumes des espaces de travail 36k, 36E et 36_, délimités par le carter 31, le rotor 32 et les palettes 35&, 35b et 35r, 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 périphé- rique interne du carter à des vitesses élevées, la diminu- tion du rendement mécanique, due à la résistance au glisse- 2 2606838 ment entre lesbordsd'extrémité des palettes 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 internes selon la direction radiale 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 due au mouvement de glissement, afin d'augmenter les rendements mecanictue et volumétrique de la pompe. Pour atteindre le but susmentionné, la présente invention propose une pompe à palettes, comprenant un rotor supporté en rotation, de manière excentrée, dans l'espace périphérique 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, constituées par des cavités dudit rotor, dans laquelle les variations répétées des volumes des espaces de travail entre les palettes sont utilisées pour aspirer un fluide d'un côté -et le refouler de l'autre, caractérisée par le fait-que des plaques de retenue, coaxiales audit espace périphérique interne sont ajustées de façon rotative, intérieurement aux parois d'extrémité dudit carter, et que lesdites palettes et lesdites plaques de retenue sont reliées par des cames, de façon à déterminer la sortie des palettes hors desdites rainures de palette. Conformément à la présente invention, la sortie des palettes hors des rainures de palette n'est pas limitée par le contact avec la surface périphérique interne du carter, mais elle est déterminée de manière que les bords d'extré.mité des palettes décrivent un lieu déterminé par l'engagement des plaques de retenue ajustées dans le carter avec les palettes par l'intermédiaire des cames. Les palettes peuvent être entraînées en rotation dans une situation de non contact avec la surface interne du carter. Par conséquent, la présente invention conduit A d'excellents résultats par le fait que la diminution du rendement mécanirue et l'usure des palettes, dues à la résistance au glissement, peuvent être évitées, et que la survenue de difficultés, telles que la diminution du rendement volumétrique, due à l'augmentation de la production de chaleur provoquée par le glissement, peut également être empêchée. 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 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. Sur le 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 en perspective éclatée d'une partie essentielle de la pompe à palettes; - la Figure 3 est une vue explicative du fonctionnement de la pompe à palettes; - la Figure 4 est une vue explicative du fonctionnement d'une pompe à palettes conforme à un second mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 5 est une vue en coupe d'une pompe à palettes conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention; - la Figure 6 est une vue en coupe d'une pompe & palettes conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention; 4 2606838 - la Figure 7 est une vue de face d'une plaque de retenue; et - la Figure 8 est une vue explicative de la structure interne d'une pompe à palettes classique, telle que représentée axialement. On décrira maintenant, en se référant aux Figures, les modes de réalisation de la pompe à palettes conforme à la présente invention. Sur les Figures 1 à 3 représentant 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 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'étend à travers les deux carters 1 et 2, par l'intermédiaire 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 71, 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 force d'entraînement est transmise par une poulie 9. Des palettes de type plaques 11a, 11b et 11Q, 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 palette respectivement 12k, 12kb et 12_, qui se présentent sous la forme de cavités et qui sont régulièrement 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 des cavités annulaires 13a et 13k, formées dans les surfaces internes des parois d'extrémité o le carter avant 1 et le carter arrière 2 sont opposés l'un à l'autre, coaxialement à l'espace périphérique interne 5 du 2606838 carter (coaxialement à la surface périphérique interne du carter avant 1), des plaques de retenue 14a et 14k, réalisées en un métal non ferreux, tel que l'aluminium, sont ajustées de façon rotative, par l'intermédiaire de roulements & billes respectivement 15& et 15k. Les palettes 11=, 11b et 11 sont amenées en engagement avec les plaques de retenue 14. et 14_ par l'intermédiaire de cames 16à, 16o, 16r, 17&, 17b et 17Q. Les cames 16, 16_,...17=, ajustées dans des cavités 22&, 221, 22=, 23a, 23h et 23=, régulière- ment espacées l'une de l'autre suivant trois sections de la surface interne des plaques de retenue 14a et 14_, sont montées à rotation sur les plaques de retenue 14a et 14k, par l'intermédiaire des roulements à billes 24a, 24b, 24r, &, 25E et 25Q, des premières broches 18â, 18_, 18k, 19&, 19l et 19, en engagement avec les plaques de retenue 14a et 14h, faisant saillie sur une surface (surface externe) d'une plaque rotative circulaire, et les cames sont en engagement de rotation avec des cavités d'engagement 26k, 26E, 26c, 27&, 27k et 27r dans lesquelles des secondes broches 20_, 201, 20r, 21&, 21h, 21r sont reçues et qui sont formées sur les parois transversales des palettes 11_, 11lb, 11, les secondes broches 20&, 20h,...21=, en engagement avec les palettes 11, llb et 11S, faisant saillie au voisinage du bord périphérique de l'autre surface (surface interne) de ladite plaque rotative. Les cavités d'engagement 26a, 26h,... 27_ sont disposées tout près des bords externes des parois transversales des palettes 11_, 11l et 11. Conmme on peut le voir sur la Figure 3, dans la position supérieure suivant laquelle la palette 11 s'est rétractée le plus profondément à l'intérieur de la rainure de palette 12&, les broches 18&, 19&, 20_ et 21a des cames 16. et 17Q sont superposées à la palette 11=, et les secondes broches 20a et 21& sont positionnées vers l'extérieur par rapport aux premières broches 18& et 19&. On décrira ci-après le fonctionnement de la pompe à palettes. Lorsque l'arbre tournant 10 et le rotor 4 sont entraînés en rotation par la force d'entraînement transmise par la poulie 9, les palettes la, llk et llc tournent également, et un couple de rotation est transmis par les palettes 11a, llk et 11 aux plaques de retenue 14a et 14l par l'intermédiaire des cames 16., 16k,... 17r. Les plaques de retenue 14â et 14E tournent coaxialement par rapport à la surface périphérique du carter, en conséquence de quoi les cames 16&, 16l,... 17Q, aJustées dans les cavités 22&, 22h,... 23c des plaques de retenue 14a et 14k sont également entraînées en rotation ment par rapport à la surface périphérique interne du carter. Etant donné que le carter 4 est monté & rotation, d'une manière excentrée par rapport à la surface périphé- rique interne du carter, comme cela a été mentionné précédemment, la palette lia et les cames 16a et 17a, appliquées l'une au-dessus de l'autre dans la position supérieure, sont déviées avec la rotation (mais elles sont à nouveau appliquées l'une au-dessus de l'autre dans la position inférieure' (qui est symétrique de la position supérieure et opposée à celle-ci de 180 degrés), dans laquelle la palette 11a est en saillie hors de la rainure de palette 12& sur la plus grande distance). Avec cette disposition, les palettes 11_, 11kb et 11., reliées aux plaques de retenue 14a et 14k par l'intermédiaire des cames 16a., 16,... 17c sont déplacées radialement avec glissement et viennent en saillie et sont rétractées de façon répétée dans les rainures de palette 12a, 12b et 12_ du rotor 4, avec le résultat que les volumes des espaces de travail définis par les carters 1, 2, le rotor 4 et les palettes 11l, 11k et 1is, augmentent et diminuent de façon répétée, pour tranférer le fluide du conduit d'admission non représenté vers le conduit de sortie. Dans le fonctionne- ment décrit ci-dessus, la sortie des palettes 11a, 11 et 11 hors des rainures des palettes 12a., 12k et 12c est définie, et les palettes sont entraînées en rotation sans être en contact avec la surface périphérique interne du 7 2606838 carter, éliminant ainsi la perte du couple de rotation et empêchant l'usure et la production de chaleur. La Figure 4 montre un second mode de réalisation de la présente invention, dans lequel les secondes broches 20a et 21& des cames 16a et 17a, superposées à la palette 11. dans la position supérieure, sont positionnées vers l'intérieur par rapport aux premières broches 18& et 19, les cavités 26, 26bk.... 27? formées dans les parois trans- versales des palettes respectivement 11a, 11k et ll étant disposées vers les bords internes desdites parois trans- versales. Les autres éléments de structure sont les mêmes que ceux décrits pour le premier mode de réalisation mentionné ci-dessus, et leur description sera omise, étant entendu qu'on a fait simplement figurer les mêmes chiffres de référence. Dans les deux modes de réalisation décrits ci- dessus, le lieu des bords d'extrémité des palettes 11a, 11k et 11c, dont la sortie est limitée, n'est pas touJours circulaire, et il est, par conséquent, souhaité que, dans la conception de la pompe, les dimensions et la disposition des pièces soient ajustées de telle sorte que le lieu soit rendu proche d'un cercle. Cependant, à l'inverse, la surface jériphérique interne du carter n'est pas faite pour être circulaire, mais ajustée audit lieu, de telle sorte que le lieu des bords d'extrémité des palettes 11, 11b et 11 et le Jeu avec la surface périphérique interne du carter soient maintenus pour être égaux l'un & l'autre sur la totalité de la périphérie. Ensuite, on décrira un troisième mode de réalisation de la présente invention en référence à la Figure 5. Le troisième mode de réalisation est, en plus des caractéristiques de la pompe conforme au premier mode de réalisation,,çaractérisé par le fait que des bagues d'appui 28& et 28h, destinées à limiter une déviation des plaques de retenue,sont interposées entre les plaques de retenue et la paroi d'extremité du carter. Les palettes 1l1, llb et 11l sont supportées sur les plaques de retenue 14a et 14L, par l'intermédiaire des cames 16a, 16., 16, 17&, 17E et 17a. Pour faire en sorte que les palettes 11, 11E et ll viennent en saillie et se rétractent sans à-coups, les plaques de retenue 14a et 14. doivent être supportées solidement et entraînées en rotation sans &-coups de façon à ne pas faire osciller les plaques de retenue 14& et 14h. Cependant, en pratique, les roulements à billes 15Q et 15k oscillent dans la direction de la poussée, et les plaques de retenue 14m 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, 11h et 11i. La présente pompe prend ceci en considéra- tion d'avance, et les bagues d'appui 28a et 28h sont interposées entre les plaques de retenue 14& et 14h et les parois d'extrémité des carters 1 et 2, de façon à empêcher l'oscillation des plaques de retenue 14_ et 14h. Les bagues d'appui 28_ et 28h, réalisées en une matière de glissement non lubrifiée, telle que le carbone ou une résine, sont ajustees dans des rainures annulaires, positionnees à l'inté- rieur des cavités annulaires 13â et 13E, et leurs extrémités sont amenées en contact avec la face arrière des plaques de retenue 14a et 14h. En outre, des ressorts à boudin 29. et 29k sont prévus, si nécessaire, pour renforcer la force d'appui, empêchant ainsi l'oscillation des plaques de retenue 14g et 14h, de façon à empêcher les plaques de retenue 14e'et 14b d'entrer en contact avec la paroi d'extrémité du carter, pour assurer de façon indirecte un fonctionnement sans à-coups des palettes 1a, 11b et 11a. Lorsqu'un palier à pression dynamique, tel qu'une rainure en spirale, une rainure en chevron, etc. est prévu sur la surface de contact entre les plaques de retenue 14Q, 14h et les bagues d'appui 28î, 28k, la résistance au glissement peut être réduite pour que la rotation des plaques de retenue 14a et 14b s'effectue ainsi sans à-coups. Ensuite,Un quatrième mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit. Avec la pompe conforme à ce mode de réalisation, alors que dans la pompe conforme au premier mode de réalisation, les plaques de retenue 14& et 14k sont supportées par les paliers 15ç et k, on supprime la nécessité des paliers.15a et 15h; et les plaques de retenue 14& et 14E sont supportées directement sur les carters 1 et 2, et un mécanisme de palier à pression dynamique est prévu sur la surface d'extrémité ou périphérique des plaques de retenue 14a et 141, pour réduire le nombre de pièces, ce qui constitue la caractéristique de ce mode de réalisation. Ce mécanisme de palier 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 14a et 14h, ou une cavité ou une combinaison de ladite rainure ou de ladite cavité pour minimiser la résistance au glissement résultant de la rotation des plaques de retenue 14à et 14k. La Figure 7 montre, en tant qu'exemple de ce mécanisme de palier à pression dynamique, une rainure en spirale 30 disposée dans la surface d'extrémité extérieure des plaques de retenue 14. et 14k. 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. REVEND I CATIONS 1 - 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 (11a; lk; 11c), disposées pour être capables de venir en saillie et d'être rétractées dans une pluralité de rainures de palette (12a; 12b; 12ú) constituées par des cavités dudit rotor desdites rainures de palette (12a; 12b; 12_). 2 - Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chacune des cames les palettes (11a; 1lbk; 11c). 3 - Pompe à palettes selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite broche (20a, 20k, 20c; 21a, 21h, 21=), destinée à venir en engagement avec les palettes 16b, 16c; 17a, 17k, 171) est reçue dans une cavité d'enga- gement (26a, 2Sb, 26e; 27a, 271, 27c) disposée tout près du bord externe de la paroi transversale de la palette (11a; 11k; 11i>. 4 - Pompe à palettes selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la broche (20a, 201, 20c; 21a, 21k, 21c) destinée & venir en engagement avec les palettes (11a; 1111; 11c) en saillie sur ladite came (16a, 16b, 1Oc; 17a, 17h, 17c) est reçue dans une cavité d'engagement (26a, 26k, 26c; 27a, 271, 27c) disposée tout prés du bord interne de la paroi transversale de la palette (11a; 1111; 11i). 5 - Pompe à palettes selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que des bagues d'appui (28a, 28k) destinées à limiter une déviation des plaques de retenue (14a, 14k) sont interposées entre ledites plaques de retenue (14a, 141) et la paroi d'extrémité du carter (1,2). 6 - Pompe à palettes selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'un mécanisme de palier à pression dynamique est disposé sur la surface d'extrémité ou la surface périphérique des plaques de retenue C14a, 141). 7 - Pompe à palettes selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le mécanisme de palier à pression dynamique comprend une rainure capable de produire une pression dynamique, telle qu'une rainure en spirale (30), une rainure en gradin de Rayleigh, une rainure en chevron, formée sur la surface d'extrémité ou la surface périphérique des plaques de retenue (14a, 14k), ou une cavité ou une combinaison de ladite rainure et de ladite cavité.