Brevet FR2631658A1 — publié le 19891124

L'invention concerne une machine à pistons radiaux, en particulier une pompe ou un moteur à pistons radiaux, comprenant un bloc-cylindres tournant autour d'un axe formant distributeur, le bLoc-cylindres contenant des pistons mobiles radialement et délimitant chacun, en coopération avec le distributeur, une chambre pouvant être mise en communication, soit avec un orifice d'aspiration, soit avec un orifice de refoulement, la surface latérale du distributeur présentant en outre des champs de pression. De telles machines, dans la mesure o elles sont réalisées sous forme de pompes à pistons radiaux par exemple, servent également au transport de liquides de faible viscosité, par exemple de liquide de frein. Sur les pompes pour de telles applications, les jeux doivent être relativement longs afin que les pertes de débit restent faibles. Ceci conduit sur ces pompes à de longs distributeurs et à des bloc-cylindres ayant une importante largeur correspondante. Dans ces conditions, les canaux sous pression dans le distributeur engendrent des forces unilatérales sur le bloc-cylindres, forces qui augmentent avec la largeur du bloc- cylindres. Elles doivent être compensées par des champs de pression agencés et alimentés en pression en conséquence. Pour compenser ces forces, par exemple selon le document DE-OS 2 236 125, on creuse des alvéoles dans le distributeur, qui sont disposées avec un décalage latéral par rapport aux lumières de distribution et peuvent être reliées périodiquement aux orifices cylindriques prévus dans Le distributeur. Le document DE-OS 22 39 757 montre également des champs de pression formés par des alvéoles semblables sur le côté refoulement et le côté aspi- ration, alvéoles qui sont reliées en diagonale entre elles et sont alimentées en liquide sous pression à travers le jeu entre le bloccylindres et le distributeur. Des réalisations semblables peuvent être trouvées aussi dans les brevets des E.U.A-3 893 376 et 3 875 852. Ces champs de pression formés par les alvéoles ont l'inconvénient que même lorsque le bloc-cylindrestourne par rapport au distributeur, il ne se produit pas un écoulement de liquide avec une directivité notable, de sorte que la pression est à peu prés la même dans toutes les régions de la chambre (alvéole) et que les forces exercées sur le bloc-cylindre sont égales en grandeur et en direction. Ceci est nuisible lorsque, comme mentionné ci-dessus, dans le cas de longs distributeurs, une poussée unilatérale est exercée sur le bloc-cylindres, à laquelle il faut alors s'opposer par une contre-pression accrue à cet endroit. L'un des buts de l'invention est d'éviter cet incon- vénient. Selon l'invention, une machine comme définie au début est caractérisée en ce que les champs de pression sont formés par des canaux ui se croisent et entre lesquels subsistent des parties de la surface latérale du distributeur. Conformément à l'invention, les champs de pression ont donc une conformation particulière. La grandeur, le nombre, la forme des champs de pression, leur disposition à la périphérie du distributeur, pas plus que leur alimentation en liquide sous pression à travers des jeux, des perçages, et ainsi de suite, n'ont une grande importance dans le cadre de l'invention. Le seul élément essentiel est que le champ de pression ou chaque champ de pression soit formé par un réseau de canaux d'alimentation. La profondeur et la largeur des canaux correspondent bien entendu à un multiple, à plus du centuple selon l'invention, de la hauteur du jeu entre le bloc- cylindres et le distributeur. La vitesse d'écoulement dans les canaux est ainsi maintenue faible, de sorte que pratiquement la même pression règne dans tout le réseau. Il s'ensuit que, à l'état de repos, toutes les parties de surface latérale subsistant entre les canaux présentent à peu près la même pression. Quand le bloc-cylindrestourne par rapport au distributeur fixe, il s'établit dans le jeu entre eux, au-dessus de chacune de ces parties de surface, un écoulement par entraînement, en ce sens que du liquide est entraîné suivant la direction de rotation du bloc-cylindres. Suivant que la hauteur de ce jeu diminue ou augmente au contraire dans le sens de rotation, la pression statique et la 2 6 3 'l 6b pression dynamique s'additionnent ou viennent en déduction L'une de l'autre. De ce fait, La force résultante du champ de pression devient plus grande lorsque La hauteur du jeu diminue et devient au contraire plus petite Lorsque la hauteur du jeu diminue. Quand le bloc-cylindres est poussé contre un champ de pression sur le distributeur, il en résulte un jeu décroissant au droit du champ de pression et une élévation correspondante de La pression. En revanche, si la force résultante due au champ de pression prédomine, il se forme un jeu croissant au droit de ce champ et une baisse correspondante de la pression. Ces variations dynamiques de La pression ont un effet stabilisateur sur le bloc- cylindres du fait qu'elles ont toujours tendance à rétablir une position concentrique de l'aLésage du bloc-cylindrespar rapport au distributeur. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, des champs de pression sont-disposés radialement à l'opposé d'un canal de refoulement à travers duquel le fluide à débiter parvient depuis la chambre délimitée par un piston dans l'orifice de refoulement. De préférence, ces champs de pression sont situés de part et d'autre du canal d'aspiration correspondant, reliant la chambre en question à l'orifice d'aspiration. Pour l'alimentation de ces deux champs de pression, on a prévu des canaux de collecte qui s'étendent circonférentiellement dans la surface latérale du distributeur vers le côté opposé. Selon un mode de réalisation, au moins un canal de collecte s'étend le long de la surface latérale du distributeur jusqu'à l'autre côté de celui-ci. Il est possible aussi de prévoir un canal de collecte s'étendant à partir de chaque champ de pression jusqu'à l'autre côté du distributeur et de disposer le canal de refoulement entre les canaux de collecte. Selon un mode de réalisation, du liquide de fuite, provenant du canal de refoulement, est recueilli dans deux canaux de collecte et amené par ceux-ci jusqu'aux champs de pression. Comme ce liquide est également sous pression, la pression se propage sur la totalité de l'aire couverte par les champs de pression et il se forme, sur le côté du distributeur se trouvant à l'opposé du canal de refoulement, des champs de pression engendrant une force d'égale grandeur mais de sens contraire à ceLLtte du canal de refoulement. Il est cependant préférable que des champs de pression correspondants soient également disposés de part et d'autre du canal de refoulement. Ces champs peuvent communiquer aussi avec l'orifice ou le canal d'aspiration, par exemple par des perçages transversaux prévus à cet effet, afin que du liquide sous pression puisse parvenir à eux. Ces champs de pression exercent également un effet de soulagement. Un avantage particulier procuré par l'invention est que les champs de pression selon l'invention, plus précisément les réseaux de canaux en forme de grille créant ces champs, peuvent être formes dans le distributeur par roulage, matriçage ou attaque à l'acide par exemple, c'est-à-dire par une opération ne demandant pas l'enlèvement de copeaux, contrairement à l'usinage nécessaire pour la réalisation des alvéoles connues. Les champs de pression selon l'invention peuvent donc être créés à un coût nettement plus faible. De plus, un tel façonnage permet de réaliser des champs de pression qui peuvent avoir toute forme désirée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels:' - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'une pompe à pistons radiaux; - la figure 2 est une coupe transversale de cette pompe, prise suivant la ligne II-II de la figure I; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III-III de la pompe de la figure 1 - la figure 4 est une élévation d'un distributeur selon l'invention; - la figure 5 est une coupe axiale de ce distributeur, prise suivant la ligne V-V sur la figure 10; - la figure 6 est une coupe transversale du distributeur, prise suivant la ligne VI-VI sur la figure 8; - la figure 7 est une coupe transversale du distributeur suivant la ligne VII-VII de la figure 4; - la figure 8 est une élévation de l'autre côté du distributeur selon la figure 4; - la figure 9 est une coupe transversale du distributeur suivant la ligne IX-IX de la figure 4; - la figure 10 est une coupe transversale du distributeur suivant la ligne X-X de la figure 4; la figure 11 est une représentation graphique d'une distribution de pression dans des alvéoles ménagées dans un distributeur selon l'état de la technique, une telle alvéole étant représentée par une coupe longitudinale sous la représentation graphique èt la partie inférieure de la figure étant une vue en plan de la partie concernée du distributeur; La figure 12 est une représentation correspondant à celle de la figure 11 d'un champ de pression selon l'invention dans un distributeur et de son effet sur la distribution de pression; - la figure 13 est une représentation semblable à cettlle de la figure 12, mais avec un jeu dont la hauteur augmente dans le sens du mouvement. Selon la figure 1, une pompe à pistons radiaux possède un carter 1 qui a été glissé sur une bride 2 représentée en partie seulement et vis-à-vis de laquelle le carter est étanché au moyen d'un joint torique 3. A la bride 2 se raccorde un tube polaire non représenté, contenant par exemple un moteur à courant continu, qui est relié par un arbre 4 à un accouplement 5. L'accouplement 5 transmet le couple moteur à un bloc- cylindres 6 qui tourne dans un roulement à bittlles 7 autour d'un distributeur 8. Des pistons 9 sont ajustés dans le bloc-cylindres6. Ils s'appuient par leurs extrémités radialement extérieures sur la bague intérieure 10 du roulement 7, avec laquelle ils sont maintenus en contact par des ressorts 11a (voir en particulier la figure 2). A la position d'utilisation illustrée sur la figure 1, le piston 9 forme, en coopération avec le distributeur 8 et le bloc- cylindres 6, une chambre 11 pour un fluide à transporter. Le distributeur 8 est emmanché dans le carter de pompe 1. Du fait que le roulement 7 est monté excentriquement par rapport au distributeur 8 dans le carter 1, les pistons 9 effectuent, par rapport au bloc-cylindres6, pendant la rotation de celui-ci, un mouvement alternatif sinusoidal qui fait varier le volume des chambres 11. Le distributeur 8 contient un orifice d'aspiration traversant 12, parallèle à l'axe, et un orifice de refoulement 13, également parallèLe à l'axe, mais constitué par un trou borgne dont l'extrémité frontale est fermée par une bille 14. Un perçage 15, visible sur la figure 9, part transver- salement de l'orifice d'aspiration 12 et fait communiquer celui-ci avec un canal d'aspiration 16 réalisé sous forme d'une rainure. De façon analogue, un perçage 17 s'étend perpendiculairement à partir de l'orifice de refoulement 13 et coupe un canal de refoulement 18. De l'orifice de refoulement 13 part également un perçage de sortie 19 (voir les figures 5 et 10) auquel se raccordent deux perçages 20 et 21 visibles sur la figure 3 et s'étendant à peu près à angle droit l'un par rapport à l'autre. Le perçage 20 mène à une valve limitatrice de pression 22 qui n'est pas représentée en détail, tandis que l'autre perçage 21 communique avec un orifice de raccordement 23 côté refoulement. Le fluide débité sort de cette orifice dans le sens de la flèche x. Pendant le pompage, le fluide suit le chemin indiqué ci-après. Il pénètre suivant une flèche y et à travers une tubulure de raccordement côté aspiration 24 dans un boYtier de filtre 25. Ici, il traverse un filtre 26 puis parvient à travers l'orifice d'aspiration 12, le perçage 15 et le canal d'aspiration 16 dans la chambre 11. Par la rotation du bloc-cylindres6 sur environ 180 , les pistons 9 - trois pistons sont montrés ici - sont déplacés vers l'extérieur, ce qui produit le remplissage de la chambre 11. Si le bloc-cylindres 6 continue ensuite de tourner, les pistons 9 refoulent le fluide hors de la chambre 11 et à travers le canal de refoulement 18 et le perçage 17 dans l'orifice de refoulement 13. 2 631658 De là, le fluide s'écoule à travers le perçage de sortie 19 et les perçages 20 et 21 jusqu'à l'orifice de raccordement côté refoulement 23, d'o il sort de la pompe. Dans le but d'éviter le contact métallique et L'usure qui y est lieentre le bloc-cylindres6 et le distributeur 8, des champs de pression 28 et 29, ainsi que 30 et 31 (voir figure 8) ont été prévus sur la surface latérale 27 (voir figure 4) du distributeur. Les champs de pression 28 à 31 sont formés pour l'essentiel par des canaux 32 qui se croisent, de même que par des parties de surface latérale 33 délimitées par les canaux 32. Par ailleurs, Les canaux 32 de chacun des champs de pression 28 et 29 sont reliés à un canal de collecte 34 ou 35; ces canaux de collecte s'étendent des deux côtés du canaL de r-efou- lement 18. Ils recueillent du liquide de fuite provenant du canal de refoulement 18 et l'envoient aux champs de pression 28 et 29 en forme de grille ou de réseau. Comme ce liquide de fuite est sous pression, la pression se propage également sur toute l'aire couverte par les champs de pression et il se forme, sur le côté du distributeur 8 éloigné du canal de refoulement 18, deux champs de pression engendrant une force d'égale grandeur mais de sens contraire à celle engendrée par le canal de refoulement 18. L'action des champs 30 et 31 est analogue, mais les canaux 32 de ces deux champs débouchent, dans l'orifice d'bspi- ration 12, ce qui n'est pas représenté, si bien que les champs de pression 30 et 31 ont un effet de soulagement. L'action des champs de pression sera ci-après expliquée plus en détail en référence aux figures 11 à 13: La figure 11 est une coupe transversale partielle du bloc-cylindres6 et du distributeur 8 de la pompe à pistons radiaux, mais avec un champ de pression 36 constitué, conformément à l'état de la technique, par une alvéole. Un liquide de pression adéquat pénètre à travers un canal d'arrivée 37 dans l'alvéole 36. Du fait que, même pendant la rotation du bloc-cylindres6 par rapport au distributeur 8, il ne s'établit pas un écoulement de fluide de pression ayant une directivité notable dans cette alvéole, la pression dans toutes les régions de la chambre constituée par l'alvéole est à peu près la même et la force exercée sur le bloc- cylindres 6 est partout sensiblement égale en grandeur et en direction, ainsi que cela ressort de la représentation graphique de la partie supérieure de la figure 11. Les champs de pression 28 à 31 selon l'invention, ainsi que le montrent Les figures 12 et 13, sont formés par un réseau de canaux d'alimentation 32. Ces canaux laissent subsister entre eux des parties 33 de la surface latérale du distributeur. Entre le bloc-cylindres6 et le distributeur 8, se forme un jeu 38 dont la hauteur n'est par représentée à l'échelle dans l'exempLe montré ici. En réalité, La profondeur des canaux 32 correspond, par exemple, à environ 150 fois la hauteur du jeu 38, de sorte que la vitesse d'écoulement dans les canaux 32 est faible et que pratiquement la même pression règne dans tout le réseau formé par les canaux 32 des champs de pression 28 à 31. Comme les parties de surface latérale 33 sont entourées de tous côtés par des canaux présentant la même pression, elles ont aussi, à l'état de repos, la même pression. Quand le bloc-cylindres6 tourne par rapport au distri- buteur 8 fixe, il s'établit dans le jeu 38, au-dessus de chaque partie de surface latérale 33, un écoulement par entraînement, c'est-à-dire l'entrainement du fluide de pression dans le sens de rotation du bloc-cylindres6. Si la hauteur h du jeu diminue dans le sens de mouvement z du bloccylindres6 (jeu convergent), il s'établit en plus une pression dynamique, venant s'ajouter à la pression statique. Ceci ressort de la représentation graphique de la figure 12. Dans le cas inverse, c'est-à-dire si la hauteur du jeu augmente dans le sens de mouvement, comme représenté sur la figure 13 (jeu divergent), la pression dynamique vient en déduction de la pression statique. En d'autres termes, la force résultante de chacun des champs de pression 28 à 31 augmente avec un jeu convergent et diminue avec un jeu divergent. Si la force résultante engendrée par le champ de pression ne suffit pas pour compenser les autres forces agissant sur le bloc cylindres6, celuici est poussé contre le champ de pression 28 à 31 sur le distributeur 8. De ce fait, il se forme un jeu convergent au droit du champ concerné et la pression est augmentée en conséquence, ainsi que Le montre la figure 12. Par contre, si la force résultante du champ 28 à 31 prédomine, il se forme un jeu divergent (figure 13) et la pression est abaissée en consé- quence. La tendance globale des variations dynamiques de la pression sur le bloc-cylindres6 est une tendance stabilisatrice. Il en résulte, pour le distributeur 8, une portance plus élevée compa- rativement à l'exécution selon l'état de la technique sous des conditions par ailleurs égales. 263 1658 REVENDICATIONS 1. Machine à pistons radiaux, en particulier pompe ou moteur à pistons radiaux, comprenant un bloc-cylindres tournant autour d'un axe formant distributeur, le bloc-cylindres contenant des pistons mobiles radialement et délimitant chacun, en coopération avec le distributeur, une chambre pouvant être mise en communication, soit avec un orifice d'aspiration, soit avec un orifice de. refoulement, la surface latérale du distributeur présentant en outre des champs de pression, caractérisée en ce que les champs de pression (28, 29, 30, 31) sont formés par des canaux (32) qui se croisent et entre lesquels subsistent des parties (33) de la surface latérale (27) du distributeur. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les champs de pression (28, 29) sont disposes radialement à l'opposé d'un canal de refoulement (18) à travers duquel le fluide à débiter parvient depuis la chambre (11) dans l'orifice de refou- lement (13). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les champs de pression (28, 29) sont disposés de part et d'autre d'un canal d'aspiration (16) qui relie la chambre (11) à l'orifice d'aspiration (12). 4. Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'au moins un canal de collecte (34, 35) s'étend depuis les champs de pression (28, 29) le long de la surface latérale (27) vers l'autre côté du distributeur (8). 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un canal de collecte (34, 35) s'étend à partir de chaque champ de pression (28, 29) jusqu'à l'autre côté du distributeur (8) et que les canaux de collecte renferment entre eux le canal de refou- lement (18). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à , caractérisée en ce que les champs de pression (30, 31) sont disposés de part et d'autre du canal de refoulement (18). 2 631 658 7. Machine selon La revendication 6, caractérisée en ce que Les canaux (32) des champs de pression (30, 31) communiquent par des perçages transversaux avec le canal d'aspiration (16). 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les canaux (32) ont une profondeur et une largeur correspondant au moins au centuple de La hauteur (h) du jeu (38) formé entre le bLoc-cylindres(6) et le distributeur (8). 9. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les canaux (32) sont formés dans le distributeur (8) par une opération ne demandant pas l'enlèvement de copeaux, par exemple par roulage, matriçage, attaque à l'acide ou une opération semblable.