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La présente invention est relative à une pompe à engrenage et plus particulièrement à une pompe à engrenage utilisant des manchons ou coussinets appliqués par pression, de telles pompes étant quelquefois dénom- mées "pompes à mise en charge sous pression".
La présente invention procure une pompe de compression comprenant une enveloppe contenant des roues dentées en prise et présentant une admis- sion conduisant à cette enveloppe et un orifice de sortie de celle-ci, des manchons ou coussinets mobiles axialement et des manchons ou coussinets fixes,chacun de ces coussinets présentant une surface avant pouvant venir en contact avec la face latérale desdites roues dentées, lesdits coussinets mo- biles étant soumis à la pression de refoulement afin de rester en contact étanche avec les faces latérales des roues dentées pendant le fonctionnement de la pompe, et un moyen destiné à réduire la tendance desdits coussinets à suivre le mouvement rotatif des roues dentées,
moyen comprenant un organe élastique disposé de façon à exercer une poussée sur les coussinets dans une direction opposée à celle de la tendance à la rotation du coussinet.
Dans une pompe à mise en charge par pression du type comprenant un jeu de coussinets mobiles axialement appliqués par pression, une partie de la pression de refoulement engendrée par la pompe est communiquée à la surface de pression arrière ou motrice des coussinets mobiles axialement, afin de pousser les coussinets en contact étanche avec leurs roues dentées associées' Comme décrit dans le brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 2.420.622 au nom de'Lauck et consorts, il est possible de commander dans des limites très étroites la pression d'application effective établie pendant le fonctionnement de la pompe, en choisissant avec soin les surfaces relatives des faces avant et arrière (ou'motrice) des coussinets.
Les pompes à engrenage ainsi réalisées sont capables de débiter des fluides à des pressions extré- mement fortes, sous un volume considérable.
Etant donné que les coussinets appliqués par pression doivent pouvoir se déplacer axialement, un certain jeu initial minimum doit être prévu entre les côtés des coussinets et les côtés adjacents des chambres ou âmes de l'enveloppe de logement de la pompe, dans lesquelles les coussinets sont logés.
En pratique, ce jeu est très faible, mais il a été découvert que, par suite du mouvement rotatif des roues dentées pendant l'opération de pompage, chacun des coussinets tend à se tordre ou à suivre la rotation de sa roue dentée associée à cause de l'effort de friction existant entre les roues dentées et les manchons ou coussinets ; de torsion qui non seulement tend à changer la distance du centre des manchons, c'est-à-dire une modification de la distance dont le coussinet s'écarte par torsion de sa position primitive d'assemblage et/ou de sa position au moment où la pompe ne fonctionne pas, mais qui tend également à créer des passages de fuite du fluide sous pression, non seulement entre les coussinets eux-mêmes, mais aussi entre les coussinets et l'enveloppe.
Ainsi, non seulement la pression engendrée par la pompe et communiquée aux surfaces arrière ou motrices des coussinets, mais également la pression engendrée par la pompe dans la chambre de pompage elle-même trouveront un chemin de fuite et retourneront à l'admission. En conséquence, il est évident que cette torsion, ou déplacement en biais comme elle est quelquefois dénommée, des coussinets peut provoquer une réduction du rendement total de ces pompes, par suite des chemins de fuite qui se forment.
Par conséquent, une solution du problème de la suppression des fuites dans une pompe à mise en charge par pression, du type décrit dans le présent mémoire et réalisé suivant le brevet au nom de Lauck et consorts mentionné ci-dessus, consiste à prévoir un moyen destiné à empêcher la torsion ou le déplacement en biais des coussinets pendant le fonctionnement de la pompe. Ceci est réalisé en pratiquant dans les coussinets, à leur joint, un évidement destiné à recevoir un organe de réaction, sous la forme d'un moyen de mise en place qui réagira contre les forces provoquées par la tendance des coussinets à se tordre ou à se déplacer de biais.
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TJn but de la présente invention est donc de procurer un moyen par lequel la tendance du coussinet à se tordre ou à se déplacer de biais pendant le fonctionnement de la pompe peut être fortement réduite.
Un antre but de l'invention est de procurer un moyen par lequel la tendance du coussinet à se tordre ou à se déplacer de biais peut être fortement réduite, en pratiquant un évidement dans la partie à rebord des coussinets, évidement situé au joint de ces coussinets afin de recevoir un organe élastique de mise en -place, ce dernier constituant un organe réagissant contre l'effort normal provoqué par l'effort de friction entre les coussinets et les roues dentées.
Un autre but de la présente invention est de procurer un moyen par lequel la tendance à la torsion ou au déplacement de biais du coussinet peut être fortement réduite, en pratiquant un évidement dans la partie à rebord des coussinets, cet évidement étant situé à la jonction de ces coussinets afin de recevoir un organe à ressort de mise en place qui constituera un organe de réaction contre l'effort normal provoqué par l'effort de friction existant entre les coussinets et les roues dentées.
Un autre but de la présente invention est de procurer un moyen par lequel la tendance à la torsion ou au déplacement de biais du coussinet peut être fortement réduite, en pratiquant un évidement dans la partie à re-bord des coussinets, cet évidement étant situé à la jonction de ces coussi- nets afin de recevoir un organe de goujon de mise en place, ce dernier constituant un organe de réaction contre l'effort normal provoqué par l'effort de friction existant entre les coussinets et les roues dentées.
Encore un autre but de la présente invention est de procurer un moyen pour augmenter fortement le rendement volumétrique de la pompe à mise en charge par pression du type décrit, en empêchant la torsion ou le déplacement de biais des coussinets pendant le fonctionnement.
Suivant une réalisation de l'invention,la surface arrière, ou surface sensible à la pression motrice, de chacun des coussinets d'un jeu ou d'une paire, présente des évidements se complétant mutuellement au point de jonction, évidements complémentaires qui forment un évidement allongé unique plus grand, quand les coussinets se trouvent en position d'assemblage, évidement dans lequel est logé un organe élastique de réaction qui peut avoir la forme d'un ressort de mise en place. Cet organe de réaction est disposé de façon que la torsion ou le déplacement de biais de l'un des coussinets d'une paire, qui tend à déplacer une partie d'un côté de l'évidement allongé et provoque un glissement à la jonction des coussinets, soit contrecarrée par les forces dirigées en sens inverse de l'organe de réaction.
Ceci réduit fortement la tendance des coussinets à former des chemins de fuite entre l'enveloppe et les coussinets ou entre les coussinets eux-mêmes, et augmente considérablement le rendement total de la pompe. Dans la présente réalisation, les évidements se complétant mutuellement, dans lesquels l'organe de réaction est logé, sont exécutés avec une profondeur suffisante pour permettre aux coussinets mobiles axialement de se déplacer indépendamment, par suite, par exemple, d'une diminution de pression provoquée par le déplacement des coussinets, ou par suite d'une usure quelconque de la face latérale des coussinets, sans réduire pratiquement l'efficacité de l'organe de réaction et sans provoquer un mauvais alignement ou position de celui-ci.
L'on a découvert en pratique, qu'en déterminant convenablement la dimension et la profondeur de ces évidements et la force ou élasticité de l'organe de mise en place, la torsion ou le déplacement de biais des coussinets peut être fortement réduit et une position convenable des coussinets est assurée pendant le fonctionnement de la pompe.
Suivant la seconde réalisation de la présente invention, chacun des coussinets d'une paire présente des évidements se complétant mutuellement, dans lesquels est logé un organe de mise en place sous la forme d'une broche ou cheville. Ces évidements sont situés de facon à constituer, à la
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jonction des coussinets, un seul évidement allongé et un moyen de suppres- sion de la torsion ou du déplacement de biais, en permettant à une partie des extrémités opposées des évidements complémentaires d'exercer une pous- sée sur une extrémité de l'organe de cheville de façon que la torsion et le glissement soient empêchés par l'organe de cheville.
Toute torsion, ou déplacement de biais, peut être fortement réduite en choisissant convenable- ment la dimension et l'emplacement des évidements, ainsi que la longueur de l'organe de cheville.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente in- vention apparaîtront dans la description détaillée suivante, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue axiale partielle, en coupe, d'une pompe à engrenage du type à mise en charge par pression, construite suivant une réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe transversale faite pratiquement suivant la ligne 2-2 de la figure 1, représentant particulièrement la con- struction du coussinet suivant la première forme de réalisation de la pré- sente invention.
La figure 3 est une vue partielle, en coupe à plus grande échelle, suivant l'axe, représentant plus particulièrement l'emplacement et la profondeur de l'évidement et l'organe de ressort de la première forme de réalisation de la présente invention.
La figure 4 est une vue semi-schématique partielle, en coupe à plus grande échelle, suivant l'axe, de l'évidement, représentant la tendance des évidements à se déplacer l'un par rapport à l'autre pendant le fonc-. tionnement de la pompe.
La figure 5 est une vue partielle, en coupe à plus grande échelle, représentant les coussinets en coupe, de façon semblable à la figure 2, mais représentant plus particulièrement la seconde forme de réalisation de la présente invention.
D'après les dessins, le chiffre 10 indique une enveloppe ou corps de pompe comportant les chambres convenables, dans laquelle sont montées à rotation une roue dentée entraînée 11 et une roue dentée de commande 12 en prise avec la première. La roue dentée entraînée 11 est portée par un arbre 13 tourillonné, à son extrémité de droite, dans un coussinet à rebord 14, sensible à la pression et mobile axialement, et, à son extrémité de gauche, dans un coussinet fixe 15 à rebord. La roue dentée 11 et les coussinets 14 et 15 associés sont disposés dans une première chambre 16 pratiquée dans le corps de pompe ou enveloppe 10, avec un jeu suffisant entre l'extrémité de droite du coussinet 14 et la paroi adjacente de l'enveloppe pour permettre un déplacement axial du coussinet 14.
De.la même façon, la roue dentée de commande 12 est munie, sur son côté droit, d'un coussinet à rebord 17, sensible à la pression et mobile axialement, et, sur son côté gauche, d'un coussinet à rebord 18 fixe. L'arbre de commande 19, sur lequel la roue dentée 12 est montée, est tourillonné dans les coussinets 17 et 18 et peut être relié de façon convenable à un moyen de commande quelconque (non représenté).
La roue dentée 12 et les coussinets 17 et 18 associés sont disposés dans une seconde chambre 20 pratiquée dans l'enveloppe adjacente à la chambre 16 et parallèlement à celle-ci. Un jeu suffisant est prévu entre l'extrémité de droite du coussinet 17 et la paroi d'extrémité adjacente de l'envelopper pour permettre un déplacement axial du coussinet 17.
Comme représenté à la figure 2 des dessins, l'enveloppe présente un orifice ou conduit d'admission 21 formé sur son côté gauche, et un orifice ou conduit de refoulement 22, formé sur son côté droit. Du fluide à basse pression est introduit dans le corps de pompe à l'admission 21 et du fluide à haute pression est refoulé du corps de pompe par la sortie 22,
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les orifices d'admission et de refoulement communiquant avec les surfaces d'admission et de refoulement des roues dentées de la pompe. Les coussinets appliqués par pression sont normalement ajustés dans les chambres avec un jeu suffisant pour permettre un léger déplacement axial des coussinets par rapport aux chambres afin d'établir le joint étanche sous pression désiré pendant le fonctionnement de la pompe.
Lors du fonctionnement de la pompe de ce type, la pression de refoulement engendrée par les roues dentées en prise est transmise du côté de débit ou de refoulement de celles-ci aux surfaces annulaires subissant la pression à l'arrière du coussinet, surfaces indiquées en 23 et 24 sur les dessins, par l'intermédiaire d'un passage disposé axialement 25, pratiqué aux périphéries des parties à rebord des coussinets du côté de refoulement de la pompe, au point de convergence des parties à rebord des coussinets.
Les surfaces 23 et 24 coopèrent avec les parois adjacentes des chambres 16 et 20, respectivement, de l'enveloppe, et la périphérie de la partie tubulaire du coussinet délimité des chambres annulaires d'application de pression 26 et 27, respectivement, le passage 25 s'étendant du côté de refoulement des roues dentées vers la droite, comme représenté à la figure 1, jusqu'aux parties communiquantes intérieures des chambres d'application de pression 26 et 27, en leur point de jonction. La fuite de la pression vers l'arrière depuis les chambres d'application de pression est pratiquement empêchée au moyen d'un joint 28 à anneau en 0, disposé autour de la périphérie de la partie arrière ou tubulaire de chaque coussinet, dans une rainure annulaire convenable pratiquée à la périphérie du coussinet ou dans la paroi adjacente de la chambre.
La pression s'échappant au-delà du joint à anneau en 0 peut être mise en communication avec la pression d'admission ou avec une zone de pression intermédiaire suivant la pratique usuelle des pompes à mise en charge par pression, telle qu'exposée dans le brevet au nom de Lauck et consorts mentionné ci-dessus.
Afin d'avoir un contact initial d'étanchéité entre les coussinets et les faces latérales des roues dentées, des ressorts à boudin de compression 29 et 30, sont disposés à l'intérieur des extrémités de droite des chambres 16 et 20, respectivement, de façon à s'appuyer contre les extrémités des parties tubulaires parallèles afin d'amener la surface avant de ces coussinets en contact avec les faces latérales des roues dentées.
Dans les pompes usuelles à mise en charge par pression, construites suivant le brevet aux Etats-Unis d'Amérique n de série 2.420.622, au nom de Lauck et consorts, des évidements de détente 31 et 32 sont pratiqués dans les parties radiales intérieures des surfaces avant, ou venant en contact avec les roues dentées, des coussinets appliqués par pression 14 et 17, ou dans les faces latérales des roues dentées, et ces évidements communiquent avec une zone de pression inférieure à celle de refoulement créée par la pompe, par l'intermédiaire du jeu habituel existant entre les tourillons des roues dentées et les âmes des coussinets, ou par l'intermédiaire de rainures ou passages spéciaux disposés suivant l'axe de la surface cylindrique interne de la partie tubulaire ou âme des coussinets.
Ces évidements déterminent la zone de pression efficace du coussinet appliqué par pression, la surface ou dimension de ces évidements de détente étant déterminée dans une pompe particulière pour déterminer la zone de pression efficace du coussinet à rebord de telle façon que les forces axiales, résultant de la pression engendrée par la pompe et agissant contre la surface venant en contact avec la face latérale de la roue dentée, des coussinets 14 et 17, forces tendant à provoquer un déplacement axial du coussinet, l'éloignant des faces latérales des roues dentées, sont effectivement contrôlées et surmontées par les forces de sens opposé s'exerçant sur les surfaces arrière des coussinets, ces dernières forces axiales étant calculées de façon à légèrement dépasser les forces axiales mentionnées en premier lieu,
afin de maintenir par conséquent un contact d'étanchéité convenable.
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Comme mentionné ci-dessus, étant donné qu'il est nécessaire d'ajuster le coussinet avec un certain jeu dans la chambre de logement des coussinets,pour permettre un léger déplacement axial des coussinets néces- saire, afin d'établir le contact d'étanchéité convenable, l'on a découvert en pratique que les coussinets ont tendance à légèrement se tordre ou se déplacer de biais à l'intérieur du corps de pompe, par suite de l'effort de friction existant entre la face latérale de la roue dentée et de l'arbre et les faces avant et les tourillons des coussinets.
Cette torsion ou ce déplacement de biais peut faire bouger les coussinets et provoquer un glis- sement à leur jonction de façon à établir un jeu entre les coussinets et l'enveloppe, jeu qui est maintenu pendant le fonctionnement de la pompe et qui peut permettre un retour de la pression de refoulement, depuis le côté de refoulement des roues dentées et les chambres d'application de pression
26 et 27 mentionnées ci-dessus, jusqu'au côté d'admission de la pompe, ré- duisant ainsi le rendement total de la pompe.
Comme mentionné ci-avant, un but de la présente invention est de réduire la tendance des coussinets à la torsion ou au déplacement de biais par rapport aux âmes de paliers dans le logement de ceux-ci, en prévoyant un moyen qui coopérera avec chacun des coussinets et limitera, pendant l'en- tièreté du fonctionnement de la pompe, leur tendance à se tordre et à se déplacer de biais, réduisant la tendance de fuite de liquide du refoulement à l'admission.
Ce moyen comprend un organe de réaction logé dans un évide- ment et situé à la jonction des coussinets de telle manière que chaque cous- sinet coopère dans la direction opposée, par suite du glissement existant à la jonction des coussinets, avec les côtés opposés de l'organe de réaction, afin de présenter ainsi des forces s'ajoutant, qui sont limitées par la réac- tion de l'organe de réaction
Plus particulièrement, dans la réalisation représentée aux figures 1, 2 et 3, les parties arrière des coussinets mobiles axialement présentent des évidements se complétant 33 et 34, respectivement, qui, lorsqu'ils sont en position assemblée, forment un évidement allongé pratiquement rectangulaire,
indiqué entièrement par la référence 35 et dont l'axe principal est disposé horizontalement et perpendiculairement à l'axe de rotation des roues dentées, pratiquement au milieu de la jonction des coussinets.
Un organe élastique, représenté sur les dessins sous la forme d'un ressort hélicoïdal de mise en place 36, est placé dans l'évidement 35 en compression, de telle sorte que ses extrémités opposées exercent une poussée sur l'extré- mité de chacun des évidements complémentaires 33 et 34, de façon à maintenir ces derniers pratiquement alignés pour qu'une forme rectangulaire, telle que représentée à la figure 2, soit gardée.
Pendant le fonctionnement normal des pompes à mise en charge sous pression du type décrit dans le présent mémoire, afin que la pression d'admission puisse pénétrer par un orifice d'admission 21 et être refoulée à une pression élevée par un orifice annulaire 22, la roue dentée d'entrai... nement 12 peut être mise en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et la roue dentée entraînée 11, en prise avec la première, toure alors en sens inverse des aiguilles d'une montre.
Il est évident, du fait du dépla" cement dans le sens des aiguilles d'une montre de la roue dentée de comman- de, que son coussinet associé 17, mobile axialement, tendra à suivre ou à se tordre par rapport à l'enveloppe 10 et à la chambre 20, par suite de l'effort de friction existant entre la roue dentée de commande 12 et le coussin- net 17. De même, l'effort de friction fourni par la roue dentée entraînée 11, lorsqu'elle tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre, aura tendance à provoquer la rotation de son coussinet associé 15 en sens inverse des aiguilles d'une montre.
En pratique, il a été découvert que l'effort de friction ne sera pas distribué uniformément entre les coussinets mobile$ axialement car l'un des coussinets peut être soumis à une friction plus grande que l'autre, ce qui amènera ce coussinet à se tordre plus fortement.
Par suite de cet effort inégal, un coussinet suivra l'autre coussinet dans
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son mouvement de torsion, provoquant un glissement entre les coussinets à leur jonction, avec un décalage en résultant des côtés de l'évidement rectangulaire allongé, comme représenté dans des proportions exagérées à la figure 4. Etant donné que ces coussinets 14 et 17 présentent un léger jeu minimum dû à la nécessité de leur déplacement axial limité, il est évident que des chemins de fuite seront formés entre les coussinets et le côté de refoulement de la pompe, réduisant ainsi le rendement global de la pompe.
Evidemment, la forme rectangulaire de l'évidement 35, qui est formé par les deux évidements complémentaires 33 et 34, quand ils sont en position d'assemblage, tendra à être déformée par suite de la tendance à la torsion des coussinets et à cause du glissement à la jonction des coussinets, une extrémité de l'évidement 33 agira vers la gauche (comme représenté à la figure 2) et une extrémité de l'évidement complémentaire 34 agira vers la droite (comme représenté à la figure 2).
L'organe de réaction, en l'occurrence le ressort hélicoïdal 36, s'opposera aux forces engendrées par le déplacement des extrémités de droite et de gauche des évidements complémentaires et repoussera ces extrémités décalées vers leurs positions primitives, ce qui tendra à son tour à réduire le mouvement de torsion des coussinets. Il faut remarquer que les forces engendrées par la partie d'extrémité de droite de l'évidement complémentaire 33 agissant vers la gauche et la partie d'extrémité de gauche de l'évidement 34 agissant vers la droite, s'ajoutent et le ressort 36 contre-balance ces deux forces par sa compression et la tendance à la torsion est alors fortement réduite.
Dans les pompes à mise en charge par pression du type décrit dans le présent mémoire, il peut exister une tendance d'une surface avant du coussinet à s'user à une vitesse différente de celle de l'autre surface avant du coussinet, ou pendant le fonctionnement de la pompe un coussinet mobile axialement peut s'éloigner de sa face latérale de sa roue dentée associée indépendamment de l'autre,par suite de la possibilité de décharge de ces coussinets mobiles axialement. En conséquence, afin d'empêcher le déplacement de l'organe de réaction de son évidement 35, les évidements 33 et 34 sont découpés assez profondément dans la partie arrière du coussinet, comme représenté clairement à la figure 3, pour permettre tout déplacement de l'un ou l'autre des coussinets, sans déplacement du ressort de rappel 36.
Dans la réalisation représentée à la figure 5, les mêmes références ont été utilisées que pour la réalisation représentée aux figures 1, 2, 3 et 4, à l'exception de la référence 36. Dans cette forme de réalisation,l'évidement horizontal rectangulaire allongé 35, formé par les évidements complémentaires 33 et 34, et dont l'axe principal est disposé horizontalement et perpendiculairement à l'axe de rotation des roues dentées de pompage, reçoit un organe de réaction sous la forme d'un organe de cheville 37. Evidemment, comme dans le cas de l'autre réalisation, la tendance des évidements complémentaires à se déplacer l'un par rapport à l'autre, par suite de la rotation des roues dentées, de la distribution inégale de la friction due à la rotation et du glissement des coussinets, est limitée et compensée par l'organe de cheville.
Là où les caractéristiques de la présente invention, relatives à la réduction de la tendance des coussinets à se tordre ou à se déplacer de biais pendant le fonctionnement de la pompe, ont été plus particulièrement appliquées aux coussinets appliqués par pression et mobiles axialement, l'on se rendra compte que les coussinets fixes ou du corps de pompe, peuvent de même, dans une pompe à mise en charge par pression de ce type, avoir une tendance à la torsion ou au déplacement de biais,dû à l'effort de friction existant entre les roues dentées et les coussinets.
Par conséquent, tout comme pour les coussinets appliqués par pression,les coussinets fixes ou du corps de pompe peuvent être munis d'un moyen destiné à empêcher la torsion ou le déplacement de biais,d'une manière semblable à celle des réalisations représentées aux figures 1 à 5 inclusivement.
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De même, les évidements de la réalisation représentée à la figure 5 sont découpés, d'une manière semblable à celle représentée à la figure 3, à une profondeur suffisante pour empêcher tout déplacement, mau- vaise position ou mauvais alignement dus à l'usure inégale des coussinets ou dus aux possibilités de décharge de pression des coussinets.
Là où, dans le présent mémoire, les diverses pièces de la présente invention ont été indiquées comme se trouvant à droite ou à gauche, ou comme tournant dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens inver- se, il doit être entendu que cela a été fait uniquement dans le but de fa- ciliter la description et que de telles références se rapportent uniquement à la position relative des pièces telle que représentée aux dessins annexés.
Bien que la présente invention ait été décrite sous des for- mes de réalisation servant d'exemples, il doit être entendu pour les tech- niciens en la matière, après compréhension des perfectionnements, que di- vers changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Pompe de compression caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe ou corps de pompe contenant des roues dentées en prise et présen- tant un orifice d'admission dans ladite enveloppe et un orifice de refoulement ou de sortie de celle-ci, des coussinets mobiles axialement et des coussinets fixes,chacun desdits coussinets présentant une surface avant pouvant venir en contact avec la face latérale desdites roues dentées, lesdits coussinets mobiles axialement étant soumis à la pression de refoulement afin de rester en contact d'étanchéité avec les faces latérales des roues dentées pendant le fonctionnement de la pompe, et un moyen, destiné à réduire la tendance desdits coussinets à suivre le mouvement de rotation' des roues dentées,
comportant un organe élastique disposé de façon à pousser les coussinets dans la direction opposée à la direction de la tendance à la rotation des coussinets.