Brevet FR2763653A1 — publié le 19981127

l Description. La présente invention concerne une pompe à palet- tes comprenant au moins une zone d'aspiration et une zone de pression formées par un anneau recevant à rotation un rotor avec des palettes mobiles dans la direction radiale et au moins une plaque de pression constituant une surface de limi- tation latérale de la zone d'aspiration et de pression. L'invention concerne également un procédé de fa- brication d'une telle pompe à palettes. Les pompes à palettes et les procédés de fabrica- tion de tels pompes sont connus. Ces pompes se caractérisent par un rotor monté à rotation à l'intérieur d'un anneau. Le rotor comporte des fentes radiales. Ces fentes logent des pa- lettes. Lorsque le rotor tourne, les palettes à l'intérieur de l'anneau forment des volumes partiels qui augmentent et diminuent et constituent au moins une zone d'aspiration et une zone de pression reliées aux ajutages d'aspiration et de pression de la pompe. Sur le côté de l'anneau et du rotor s'applique au moins une plaque de pression pour fermer les zones d'aspiration et de pression. Contre l'autre face de l'anneau et du rotor on peut appliquer une surface de limita- tion pour le carter de la pompe. Toutefois, il est également possible de prévoir une autre plaque de pression. On a cons- taté que l'usure de telles pompes à palettes avait une très forte usure. En effet, des particules extrêmement fines sont arrachées par érosion due à la cavitation de la surface de la ou des plaques de pression tournées vers le rotor et l'anneau; ces fines particules passent dans l'huile et pro- voquent l'usure de la pompe ainsi que celle des dispositifs utilisateurs alimentés par la pompe. Pour arriver à un bon comportement à l'usure dans les pompes à palettes, connues, on fabrique les plaques de pression en métal fritté ou en un alliage aluminium-silicium sureutectique (alliage Al-Si); cet alliage présente l'avantage par rapport au métal fritté d'être plus léger et d'avoir une fabrication meilleure marché pour la plaque de pression ainsi réalisée. Une plaque de pression fabriquée en un alliage Al-Si sureutectique se caractérise par de bonnes propriétés de résistance, les cristaux de silicium s'opposant principalement à l'usure. En traitant l'alliage Al-Si par ad- jonction de sodium ou de strontium, on forme des cristaux de silicium très petits qui améliorent les propriétés mécani- ques, notamment la résistance à la traction. Il est en outre connu que le comportement à l'usure de l'alliage Al-Si était amélioré par le réseau sureutectique et par une teneur élevée en silicium. On a en outre constaté que dans le cas d'un al- liage Ai-Si sureutectique, on arrivait à de bonnes propriétés de résistance de la plaque de pression vis-à-vis de l'érosion par cavitation encore appelée usure par frottement oscillant, et ainsi de l'usure de la pompe et des dispositifs alimentés par celle-ci. La présente invention a pour but de développer une pompe à palettes et un procédé de fabrication d'une telle pompe, évitant les inconvénients énoncés ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne une pompe à pa- lettes du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la plaque de pression se compose d'un alliage d'aluminium proche de l'eutectique ou sous-eutectique, ayant des teneurs en si- licium, et qui a été soumis à un traitement thermique. La pompe se distingue en ce que la ou les plaques de pression sont réalisées en un alliage d'aluminium proche de l'alliage eutectique ou d'un alliage sous-eutectique con- tenant du silicium. La plaque de pression subit pour cette raison une usure relativement faible car le traitement ther- mique évite la formation d'un réseau irrégulier de l'alliage d'aluminium. En particulier, on évite la formation de grains extrêmement fins provenant de la structure en aiguille des composants durs du réseau, et qui auraient tendance à se cas- ser. Le traitement thermique provoque une augmentation des dimensions et une globulitisation, c'est-à-dire que cela donne lieu à l'arrondissement des cristaux de silicium. Con- trairement à l'opinion des spécialistes, l'alliage d'aluminium contenant du silicium proche de la composition eutectique ou inférieur à la composition eutectique, apres traitement thermique, présente un meilleur comportement vis- à-vis de l'effet de cavitation qu'un alliage d'aluminium sur critique à forte teneur en silicium. L'alliage Al-Si, sous- eutectique ou proche de l'eutectique, présente, après le re- cuit, un réseau grossier, sous-eutectique, dont les gros cristaux arrondis ne se cassent pas par effet de cavita-5 tion/frottement oscillant. Selon un exemple de réalisation préférentiel, la pompe à palettes se caractérise en ce que les composants se- condaires du réseau en silicium existent dans la plaque de pression ayant des grains de silicium essentiellement arron-10 dis, avec une dimension minimale déterminée. De telles struc- tures arrondies n'ont que difficilement tendance à s'arracher de sorte que, même en fonctionnement de la pompe, la surface de la plaque de pression ne présente que très peu de défauts. Du reste, on évite les particules les plus petites qui pour-15 raient provoquer de l'abrasion. Les grains de silicium, durs, arrondis, restent bien plus dans le réseau de l'alliage et donnent une grande résistance à l'abrasion de la surface des plaques de pression. Selon un exemple de réalisation, il est particu- lièrement intéressant que la pompe à palettes se caractérise par une teneur en silicium dans la ou les plaques de pression qui est d'environ 9 %. Pour la fabrication d'une pompe à palettes, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, ca- ractérisé en ce que la plaque de pression est fabriquée en un alliage d'aluminium voisin de l'eutectique ou sous- eutectique, contenant des composants de silicium et en ce que la plaque de pression est soumise à un traitement thermique. Ce procédé se distingue en ce que la plaque de pression est fabriquée en un alliage d'aluminium sous- eutectique ou proche de l'eutectique et contenant des parties en silicium. Le produit est soumis à un traitement thermique qui réduit l'usure de la plaque de pression car cela évite les grains de silicium extrêmement petits, allongés comme des aiguilles, et qui se cassent de la surface de la plaque de pression lorsque la pompe fonctionne. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée dans l'unique figure montrant une coupe longitudinale d'une pompe à palettes. Les pompes à palettes du type évoqué ci-dessus sont connues si bien que la description. se limitera aux par- ties principales de cette pompe. La pompe à palettes 1, re- présentée en coupe, comprend un carter 3 logeant une unité de pompe 5. Cette unité comprend un anneau 7 à l'intérieur de laquelle tourne un rotor 9. Ce rotor est mis en rotation par un arbre d'entraînement 11. Le rotor 9 comporte des fentes radiales par rapport à l'axe de rotation 13 dans lesquelles sont logées des palettes 15 mobiles radialement. Lorsque le rotor 9 tourne à l'intérieur de l'anneau 7, on obtient des volumes partiels qui augmentent et diminuent, engendrant au moins une zone d'aspiration et au moins une zone de pression. Il y a de préférence chaque fois deux zones d'aspiration et deux zones de pression. A chaque rotation du rotor 9, du fluide, par exemple de l'huile, est transféré d'une chambre d'aspiration 17, reliée à l'ajutage d'aspiration, dans une chambre de pression 19 reliée à un ajutage de pression commu- niquant par une soupape de régulation de débit 21 pour être relié à un dispositif utilisateur. Dans l'exemple de réalisation représenté ici de la pompe à palettes 1, il y a deux plaques de pression 23, 25 appliquées de manière étanche contre l'anneau 7 et contre le rotor 9 ainsi que les pales 15. Les plaques de pression 23, sont pressées en fonctionnement de la pompe contre l'unité de pompe 5 et subissent ainsi de l'usure notamment dans la zone de contact avec les parties rotatives de l'unité de pompe 5. Les plaques de pression, qui peuvent être beau- coup plus épaisses que dans le mode de réalisation représenté à la figure, sont réalisées dans un alliage d'aluminium avec une teneur en silicium. Il s'agit ici d'alliage proche de l'eutectique ou inférieur à l'eutectique; cet alliage est soumis à un traitement thermique. Ce traitement sert à con- vertir les grains de silicium, allongés, en forme d'aiguilles, présents dans l'alliage. De préférence, on ef- fectue le traitement thermique pour que les composants secon- daires du réseau en silicium comprennent des grains essen- tiellement arrondis. Les aiguilles peuvent avoir par exemple une longueur de 1 jm jusqu'à 10.m et une épaisseur de 0,1 Mm. Ces aiguilles se cassent très facilement du réseau. Les coins arrondis n'offrent pas de pointes et peuvent, pour cette raison, à peine s'arracher en fonctionnement de la pompe de sorte que ces composants restent dans la plaque et ne provoquent ainsi aucune usure. Ils ont une taille comprise entre environ 2 Mm et 5 pm. L'alliage proche de l'eutectique ou sous- eutectique contient ainsi, avant le traitement thermique, des cristaux en forme d'aiguilles qui pourraient se casser par effet de cavitation/usure par friction oscillante. Or, le traitement thermique, notamment le recuit, transforme les cristaux en aiguilles pour donner de gros cristaux arrondis. Il convient de remarquer ici que l'augmentation de la taille des cristaux de silicium n'est pas obtenue par un traitement de l'alliage de silicium/aluminium proche de l'eutectique ou sous-eutectique, par adjonction d'additifs tel que par exem- ple du sodium ou du strontium. Le traitement thermique de l'alliage d'aluminium proche de l'eutectique ou sous- eutectique conduit en outre à une diminution de la résis- tance.25 Contrairement à l'opinion des spécialistes qui proposent, contre l'usure, une forte teneur en silicium, un réseau sureutectique et fin ainsi qu'un traitement de l'alliage d'aluminium et surtout déconseillent un traitement thermique qui aurait pour effet de réduire la résistance à la30 traction, les plaques de pression réalisées en un alliage d'aluminium proche de l'eutectique ou sous- eutectique offrent un meilleur comportement vis-à-vis de l'effet de cavitation que les plaques de pression, connues, décrites dans le préam- bule, et qui sont, elles, réalisées en un alliage d'aluminium, sureutectique, à forte teneur en silicium. On choisit de préférence comme matière de base du traitement thermique un alliage d'aluminium ayant une teneur en silicium comprise entre 7,5 % et 14,5 % et de préférence comprise entre 8,5 % et 13,5 %. Il est particulièrement avan- tageux de choisir un alliage d'aluminium ayant une teneur en silicium d'environ 9 %. La description de la figure unique montre claire- ment que l'on peut également réaliser de.s pompes à palettes 1 en comprenant qu'une plaque de pression. Sur la face en re- gard de la plaque de pression, l'unité de pompe peut s'appliquer simplement par une surface formée directement par le carter 3 de la pompe à palettes 1. Toutefois, on choisira de préférence des formes de pompes à palettes 1 ayant, comme représenté ici, deux plaques de pression 23, 25. Pour la fabrication d'une pompe à palettes 1 du type décrit ici, on utilise des plaques de pression fabri- quées en un alliage d'aluminium proche de l'eutectique ou souseutectique. La teneur en silicium de l'alliage d'aluminium est comprise entre 7,5 %-14,5 % et de préférence entre 8,5 % et 13,5 %. On choisit de préférence un procédé utilisant un alliage en aluminium avec une teneur en silicium d'environ 9 %. Après fabrication, la plaque de pression est soumise par exemple à un procédé de coulée sous pression, un traitement thermique pour former des composants secondaires de réseau à l'intérieur de la plaque de pression ayant des grains essentiellement arrondis d'une taille de l'ordre de 2 Mm à 5 Mm. Globalement, il apparaît ainsi que l'on obtient une pompe à palettes qui se distingue par une usure extrême- ment faible. Cela provient du fait que les grains de sili- cium, allongés, en forme d'aiguilles, présents dans la surface des plaques de pression 23, 25, contre lesquels s'applique l'unité de pompe 5, ont été transformés en des grains arrondis. Lorsque la pompe à palettes fonctionne, ses grains de silicium arrondis constituent une surface d'appui. Grâce à leur forme arrondie, ces grains de silicium durs ne peuvent être arrachés de la surface ou être cassés si bien qu'une quantité extrêmement faible de substance abrasive se trouve dans le fluide transféré par exemple du liquide hy- draulique. Les grains de silicium durs restent bien plus comme moyens de protection contre l'usure à la surface des plaques de pression. On réduit ainsi à un minimum l'usure par abrasion et celle par cavitation. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Pompe à palettes comprenant au moins une zone d'aspiration et une zone de pression formées par un anneau recevant à rotation un rotor avec des palettes mobiles dans la direction radiale et au moins une plaque de pression cons- tituant une surface de limitation latérale de la zone d'aspiration et de pression, caractérisée en ce que la plaque de pression (23, 25) se compose d'un alliage d'aluminium proche de l'eutectique ou sous-eutectique, ayant des teneurs en silicium, et qui a été soumis à un traitement thermique. 2 ) Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de pression (23, 25) contient des composants secon- daires de réseau, en silicium, ayant des grains essentielle- ment arrondis d'une dimension de préférence d'environ 2 gm à im. 3 ) Pompe à palettes selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en silicium est comprise entre 7,5 % et 14,5 %, de préférence entre 8,5 % et 13,5 % et notamment d'environ 9 %. 4 ) Procédé de fabrication d'une pompe à palettes avec un an- neau formant au moins une zone d'aspiration et une zone de pression et recevant un rotor à palettes mobiles dans la di- rection radiale, monté à rotation dans cet anneau, et au moins une surface de limitation latérale de la zone d'aspiration et de la zone de pression constituée par une plaque de pression, notamment une pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de pression (23, 25) est fabriquée en un alliage d'aluminium voisin de l'eutectique ou sous-eutectique, conte- nant des composants de silicium et en ce que la plaque de pression est soumise à un traitement thermique.