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" Pompe rotative à déplacement ".
La présente invention est relative aux pompes du type rotatif et à déplacement, en particulier à celles conn- nues sous l'appellation de "pompes à engrenages", dans les- quelles les éléments de déplacement sont constitués par les dente de roues dentées engrenant entre elles.
Ces pompes reçoivent des applications très diver- ses et sont très appréciées pour la simplicité et la sécurité de leur fonctionnement.
Toutefois jusqu'à ce jour, les pompes de ce genre ont présenté plusieurs limitations qui ont fait obstacle à leur emploi sous certaines conditions de service. Une telle limitation réside dans le fait que à mesure que la pression
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s'accroit et/ou que le débit diminue, les fuites prennent une importance vitale, en ce sens qu'elles diminuent progressive- ment le rendèment volumétrique jusqu'à complète disparition.
Un des buts de la présente invention est, par con- séquent, d'établir une pompe du type rotatif et à déplacement qui puisse être fabriquée facilement et avec un très faible jeu ou espace mort et dont le $eu puisse être maintenu à une valeur faible pendant les opérations.
Une autre limitation que les pompes de ce type ont présentée jusqu'à ce jour consiste dans les vibrations et les charges excessives momentanées qui sant imposées aux paliers et aux dents comme résultat d'un phénomène dit "d'é- crasement" et qui entraînent un usure importante. Ce phéno- mène consiste dans l'établissement d'une pression hydraulique très élevée dans des poches de fluide emprisonnées entre les flancs d'obturation de deux dents successives des pignons lorsque en raison de la relation cinétique des flancs des pi- gnons engrenants, cet espace clos tend à diminuer de Capacité pendant la rotation, de telle sorte qu'il tend à comprimer le fluide emprisonné dans ladite poche.
Un autre objet de cette invention est, par conséquent, d'établir une pompe à engre- nage perfectionnée qui ne présente pas le phénomène d'écra- sement .
Une autre caractéristique de l'invention réside dans une disposition de lumières d'admission et d'échappement qui égalise les pressions exercées sur les pignons et soulage les arbres desdits pignons de tous efforts importants dans leurs paliers.
L'invention a en outre pour objet une construc- tion qui assure dans la plus grande mesure possible la con- centricité entre les portées et les surfaces extérieures des pignons de pompage.
Une forme de réalisation de l'invention est
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représentée sur les dessins annexés sur lesquels la fig. 1 est une coupe de la pompe à engrenage perfectionnée, par la li- gne lx-lx de la fig. 2, alors que la fig. 2 est une coupe par la ligne 2x-2 de la fig. l, le couvercle et les douilles n'é- tant pas représentée. La fig. 3 est une vue en élévation du corps principal de la pompe. La fig. 4 est une vue du couver- cle sur le côté à haute pression. Les fig. 5, 6, 7 et 8 repré- sentent la forme de la denture de la présente invention, la fig. 5 représentant des dents en prise et les fig. 6 et 7 étant respectivement une vue en élévation et une vue en plan d'une dent unique.
La fig. 8 est un diagramme géométrique ser- vant pour illustrer les proportions sélectives de certaines dimensions qui se présentent dans la fig. 5.
Dans la forme de réalisation représentée sur les fig. 1 à 4, la pompe se compose d'un corps principal 1 inter- calé entre un couvercle 2 placé sur le côté à haute pression de .la pompe, et un couvercle 21, placé sur le côté à basse pression, ce corps principal présentant trois alésages de pré- cision 45, 46 et 7 qui sont destinés à envelopper avec un très faible jeu trois pignons 11, 50 et 51 engrenant entre eux.
Parmi ces pignons, le pignon 11 est taillé sur un arbre creux 44, c'est à dire d'une seule pièce avec cet arbre, qui est en- traîné par l'intermédiaire d'un accouplement du type Oldham ou d'un accouplement trois mâchoires 43 à partir de l'arbre moteur 31 de la pompe, auquel on se réfèrera par la suite. Ce pignon central 11 constitue le pignon de commande des deux pi- gnons extérieurs 50 et 51, qui comportent de larges moyeux 52 et 53 et tournent par des alésages cylindriques sur deux ar- bres fixes 71 et 72 montés respectivement dans deux paires de douilles ou coussinets 4, 6 et 14, 16. L'arbre creux 44 du pi- gnon 11 est monté dans deux douilles centrales 10 et 12.
Les douilles 4, 6, 10, 12, 14, 16 sont à leur tour montées dans les trois alésages précis 45, 46, 47 du corps principal 1,
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ces alésages constituant aussi des surfaces d'enveloppement pour la périphérie extérieure des pignons 11, 50 et 51. Les trois alésages 45, 46 et 47 du corps 1 empiètent l'un sur l'au- tre, comme on le voit sur la fige 3 les bords vifs étant dé- coupés de façon à constituer de petites rainures semi-circu- laires Il, I2 et 01, 0 qui constituent les lumières d'admis- sion et de refoulement nécessaires. Le corps principal 1 pré- sente aussi un trou d'admission I, percé latéralement et débou- chant dans la rainure d'admission Il, et un trou de refoulement 0, communiquant avec la rainure de refoulement 02 opposée à l'orifice d'admission.
Les deux couvercles extrêmes 2 et 21 sont percés chacun de trois trous 54, 55 et 56 qui sont placés respective- ment à l'alignement des trous principaux 45, 46 et 47 du corps principal 1 et dans lesquels s'ajustent les extrémités exté- rieures des douilles ou coussinets 4, 6, 10, 12, 14, 16 qui déterminent la position des arbres des pignons.Sur toutes les douilles sont décolletées des gorges 60 qui, conjointement a- vec des dépressions 61 pratiquées dans les couvercles 2 et 21, forment des espaces annulaires 63 entre les douilles et les couvercles.
Les espaces annulaires 63 constitués de part et d'autre des deux pignons récepteurs 51 et 52 communiquent entre eux par des rainures 65 des couveecles 2 et 21, ces rainures comprenant respectivement les rainures d'échappement et d'admis- sion du corps principal 1. Il en résulte que les trois espaces annulaires du couvercle 21 communiquent avec les deux rainures d'admission Il, I2 et le trou d'admission I de sorte que ce côté peut être appelé le côté d'admission, alors que les es- paces annulaires du couvercle 2 communiquent tous avec le trou d'échappement 0 et les rainures d'échappement 01 et 02.
Les deux rainures d'admission I1, I2, et les deux rainures d'échap- pement 01, 02 du corps principal sont disposées par paires si- tuées respectivement.dans des positions diamétralement oppo-
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sées et symétriques par rapport au pignon central 11, de sorte que les pressions exercées par le fluide sur ce pignon sont équilibrées.
Quatre rainures supplémentaires 13 , I4, et 03, 0 , sont pratiquées dans le corps principal 1 dans despositions diamétralement opposées par rapport aux rainures d'admission et d'échappement Il I2 ? ET 0I,02, en ce qui concerne chacun des deux pignons extérieurs ou récepteurs 50 et 51. Ces rainu- res supplémentaires communiquent aussi avec les espaces annu- laires correspondants 63 par l'entremise de rainures 66 frai- sées dans les plaques-couvercles aux endroits voulus.
La position de tous les points de la circonférence des pignons de pompe qui communiquent directement avec les chambres d'admission et d'échappement, respectivement, est re- présentée sur la fig. 2. Il ressort de cette figure que les pressionskeexerçant sur les trois pignons sont équilibrées.
L'action de pompage réelle s'effectue entre les lu- mières Il et 01,I2 et 02, alors que les lumières 13 et 03 I4 et 04 sont sans effet en ce qui concerne le refoulement et ont été prévues uniquement dans le but d'équilibrer les pres- sions.
Les pompes sont assemblées à l'aide de boulons 22 pourvus d'écrous 3; et les extrémités des douilles 4, 6; 10,12; 14,16 sont obturées hermétiquement par des écrous-chapeaux 68 présentant des faces d'étanchéité 69 qui sont fortement appli- quées, par le vissage des écrous, sur les faces extérieures des couvercles 2 et 21. Sur un des côtés, une des douilles cen- trales 12 est laissée ouverte pour l'introduction de l'arbre de commande 31.
Les fuites du liquide de pompage sont recueillies de plusieurs manières. Une rainure 70 est pratiquée suivant une figure fermée entourant les pignons 11, 50, 51 sur tout leur pourtour, dans le corps de pompe 1, en regard des couver-
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cles 2, 21 et les fuites de ces rainures sont recueillies dans un des trous à boulons d'assemblage, le trou en question com- portant, au lieu des boulons normaux 22, un goujon fileté 18 qui est percé d'un trou central 73 et de lumières radiales 74 communiquant avec des rainures annulaires 75 situées aux joints entre les couvercles et le corps principal. Des moyens peuvent être prévus sur ce goujon 18 pour drainer les fuites et les diriger vers tout point désiré du système hydraulique.
L'arbre de commande 31 de la pompe est supporté par un roulement à billes à alignement automatique 35, lui-mé- me monté dans une pièce 2' maintenue contre le couvercle à basse pression 21. Une poulie à gorges trapézoïdales 23 ou au- tre poulie ou roue de transmission est calée sur l'arbre 31, sa gorge 77 (ou la surface équivalente) étant située au centre du support de l'arbre, afin qu'on soit sûr que la traction exercée par la courroie trapézoïdale n'aura pas tendance à in- fléchir l'arbre 31. La transmission de la force motrice au pi- gnon central 11 est effectuée, dans cet exemple, par un accou- plement du type Oldham, du type à griffes ou d'un type simi- laire qui, conjointement avec le roulement 35, constitue un accouplement à alignement automatique.
Des moyens sont aussi prévus pour équilibrer les pressions qui agissent sur les pignons dans une direction axia- le, ces moyens pouvant être combinés avec ceux qui assurent l'équilibre des pressions dans une direction radiale, comme re- présenté ,soit appliqués individuellement, sans ces derniers.
A cet effet,des trous axiaux 89 peuvent être prévus dans les pignons de pompage près de leurs moyeux, ces trous se terminant, si on le désire, dans des rainures circulaires 90, qui peuvent être pratiquées soit sur la surface du pignon, soit sur les surfaces fixes qui coopèrent avec cette surface. Dans le cas des pignons extérieurs 50, 51, un équilibre similaire des pres- sions est réalisé à l'aide d'un interstice 91 ménagé le long
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du moyeu des pignons de pompage, cet interstice communiquant, à l'extrémité du moyeu, avec des trous transversaux 92 et, par ces derniers, avec le trou longitudinal 93 qui est pratiqué dans les axes fixes 71, 72 autour desquels tournent les pi- gnons de pompage 50, 51.
La construction de la pompe, telle que décrite ci- dessus, est telle que, par des moyens de fabrication normaux, le maximum de concentricité possible, peut être assuré entre le pignon et les portées cylindriques d'enveloppement des trous du corps principal. Ceci est dû au fait que les pignons tour- nent par leurs propres portées cylindriques et qu'il n'existe pas de jeux ou d'intervalles excentriques, tels que ceux qu'in- troduiraient des roulements à billes. La concentricité des douilles déterminant les positions est relativement facile à assurer puisqu'elle ne dépend que de la concentricité d'un a- lésage cylindrique et d'une portée cylindrique extérieure.
Une caractéristique importante de l'invention rési- de dans le fait que des pignons de pompage sont pourvus de dents dont les flancs sont disposés de façon que, lorsque deux flancs de dents disposés d'une manière similaire sont simultanément en contact, la distance qui sépare le point de contact du point primitif sur le côté d'entrée est toujours inférieure à la dis- tance qui sépare le point de contact du point primitif sur le côté de sortie. Dans les engrenages à développante de cercle, on peut satisfaire à cette condition en faisant en sorte que la saillie (distance du cercle piimitif au cercle d'échanfreinement) du pignon moteur excède suffisamment la saillie du pignon ré- cepteur.
Cette disposition évite une réduction (qui résulterait de la rotation des pignons) de tout volume emprisonné entre deux.paires successives de flancs de dents simultanément en con- tact pendant que les pignons continuent à tourner, et elle é- vite ainsi l'établissement de pressions hydrauliques excessives.
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La fig. 5 des dessins annexés représente le pignon
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moteur 41 et le pignon récepteur 42 de la pompe dans la posi- tion d'engrènement.
Dans le sens de rotation supposé, les flancs I sont en contact et effectuent l'obturation hydraulique; les flancs II n'effectuent pas l'obturation hydraulique, ceci résultant de la présence d'un jeu, comme indiqué sur la fig. 5, ou bien, si le jeu est très faible, on peut interrompre l'obturation, par exemple en biseautant les bords des flancs II. Comme on le voit en 80 (fig. 6 et 7), un des flancs 79 de la dent 78 a été biseauté sur ses bords. En effectuant le biseautage de la ma- nière représentée, on peut, sans difficulté, obtenir un bi- seau qui est sensiblement nul à la pointe dés dents et qui aug- mente graduellement vers la racine des dents.
En ce qui concerne le volume emprisonné, on obser- vera que, dans un engrènement à contact, il existe toujours un ir intervalle de temps pendant lequel, en raison du recouvrement des contacts de deux paires successives de flancs, deux paires de flancs sont simultanément en contact.
La fig. 5 représente la position du pignon moteur et du pignon récepteur pendant cet intervalle, les points de contact étant F sur le côté d'entrée et A sur le côté de sor- tie. Ainsi qu'il est bien connu, les perpendiculaires aux points de contact doivent passer par le point primitif P et former avec la tangente T aux cercles primitifs les angles de pression #A, sur le côté d'entrée, et #B, sur le côté de sor- tie. (Dans le cas de dents à développante de cercle, les an- gles de pression sur les côtés d'entrée et de sortie sont é- gaux).
L'obturation hydraulique s'effectue aux points A et F. En raison de cette double obturation, du liquide est emprisonné dans la zone ABCDEFGHIJA = K. Après un certain intervalle de temps, les pignons occupent une position telle que celle indiquée par des lignes discontinues.
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Dans la position en lignes discontinues, les points de contadt ont été amenés en A et F1 et l'espace dans le- quel le liquide est emprisonné est devenu A1B1C1D1E1F1G1H1I1 J1A1 = K + # K.
On remarquera que pendant tout le tenps que l'es- pace dans lequel le liquide est emprisonné s'accroit pendant le déplacement du contact de A en A1, il ne peut se produire aucune pression d'écrasement et que, inversement, si l'espace dans lequel le liquide est emprisonné devient plus petit dans une position A1, en comparaison avec une position précédente, A, il en résultera une pression d'écrasement.
La condition désirable peut être formulée mathéma- tiquement par A K # 0.
Si l'on désigne par eb la distance PA séparant le point de contact de sortie du point primitif et par ea la dis- tance PF qui sépare le point de contact d'entrée du point pri- mitif, on peut démontrer que la condition # K > 0 est remplie pour toute rotation infinitésimale des pignons, pourvu que eb > ea pendant toute la durée du contact. Une caractéristique de l'invention réside, par conséquent, dans le fait que la distance qui sépare le point primitif d'un point de contact sur le côté de sortie doit toujours être plus grande que la distance qui sépare le point primitif de tout point auquel des paires de flancs de dent sont simultanément en contact d'obturation sur le côté d'entrée.
Cette dondition est de nouveau évidemment satisfai- te si le ppint auquel les flancs de dent en action entrent d'abord en contact d'obturation sur le côté d'entrée est si- tué à une distance moindre du point primitif que le point auquel toute paire précédente de flancs de dent est simultané- ment en contact d'obturation sur le côté de sortie. Ce dernier point doit toutefois être distingué nettement de celui auquel le contact cesse sur le côté de la sortie, et qui est en gé-
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néral plus éloigné du point primitif que le point qu'il est nécessaire de considérer pour la condition à réaliser en vue d'éviter une pression d'écrasement.
REVENDICATIONS
1. Une pompe à engrenages dans laquelle les dents des pignons de pompage sont disposées de telle façon que, cha- que fois que deux paires de dents sont simultanément en con- tact, le point de contact sur la paire de dents d'entrée est plus près du peint primitif que le point auquel les dents de la paire précédente sont simultanément en contact l'une avec l'autre.