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La présente invention concerne une machine hydraulique, à organes moteurs tournant dans un carter et tourillonnés dans au moins un palier, comportant une chambre de pression fermée par les organes moteurs, le carter et le palier, et une chambre de basse pression et un dispositif qui compense au moins presque complètement, par des forces contraires, les forces radiales exercées par la cham- bre de pression sur les organes moteurs et le palier.
Les forces radiales exercées par la chambre de pression sur les organes moteurs peuvent être déterminées de manière rela- tivement facile, lorsqu'on sait jusqu'où la chambre de pression s'étend le long de la périphérie des organes moteurs, ou lorsqu'on
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peut délimiter cette étendue dans une mesure déterminée. La compen- sation de ces forces peut alors se faire d'une manière satisfaisante.
Particulièrement en cas de fortes pressions, il faut encore y'ajouter une force s'exerçant sur le palier et qui est due au fait que le liquide sous pression de la chambre de pression pénètm entre le palier et le carter de la pompe. Plus il va loin et plus la surface qu'il contacte est grande et donc aussi plus la force active est grande. Cette dernière pousse vers l'extérieur la paroi du carter, agrandissant ainsi la fente accessible et la surface contactée ; d'autre part cette force agit plus fortement contre le palier. Comme l'effet de cette force ne peut que difficilement être surveillé, il n'était qas possible jusqu'ici de la compenser dans une mesure convenable par une force radiale en substance indépendante de la pression de refoulement.
La présente invention permet d'éviter ces inconvénients en prévoyant sur les surfaces du palier s'étendant parallèlement à l'axe de rotation et dans la zone de la chambre de pression, une gorge parallèle à la délimitation de la chambre de pression, communiquant avec la chambre d'aspiration et délimitant les surfaces où se forme une aire de poussée par suite de la pénétration d'huile sous pression entre le palier et le carter.
La grandeur des surfaces actives est ainsi maintenue constante, de sorte que l'effet des forces est au moins presque proportionnel à la pression de refoulement. Cela permet une compensa- tion à l'aide d'aires de poussée radiale contactées par la pression de refoulement, mais agissant en sens opposé:,
En relation avec ces gorges on peut aussi prévoir un joint délimitant l'aire de poussée et appuyé hydrauliquement. La force agissant de ce fait radialement sur le palier peut avantageusement être compensée par d'autres forces qui agissent également en sens contraire du couple qui est engendré par la chambre de pression et tend à faire basculer le palier.
Les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention.
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La figure 1 est une vue de face d'une pompe, la figure 2 est une coupe longitudinale par la ligne 2-2 de la figure 1, la figure 3 est une coupe transversale par la ligne 3-3 de la figure 2, la figure 4 est une vue de face partiellement en coupe par la ligne 4-4 de la figure 2, la figure 5 montre le palier vu du côté droit de la figure
5, la figure 6 est une coupe partielle par la ligne 4-4 de la figure 5, la figure 7 montre le palier vu du côté gauche de la figure 4, la figure 8 est une coupe transversale par la ligne 8-8 de la figure 1, la figure 9 est une coupe transversale par la ligne 9-9 de la figure 8, la figure 10 est une coupe partielle par la. ligne 10-10 de la figure 9, et la figure 11 montre l'ouverture d'évacuation vue du côté droit de la figure 9.
Un corps de pompe 1 est pourvu d'un côté d'un conduit d'aspiration 2 et de l'autre côté d'un conduit de refoulement opposé et coaxial 3 (fig.3). Les deux conduits 2 et 3 débouchent dans une cavité du corps 1 forméepar deux évidements cylindriques cheva.uchants 4 et 4'. Dans ces évidements 4 et 4' sont logées deux roues dentées 6, 6' portent de part et d'autre des tourillons 5, 5' et dont le diamètre correspond à celui des évidements 4, 4'. Les tourillons 5, 5' tournent dans des paliers 7 exactement ajustés dans les évide- ments 4 et 4' du corps de pompe 1. Les tourillons et les paliers correspondants situés du côté opposé des roues dentées 6 et 6' ne sont pas visibles sur la fig. 1.
Le tourillon 5' de la roue dentée inférieure 6' traverse le palier 7 et un couvercle, non repré-
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senté, fermant le corps de pompe 1, et dépasse à l'extérieur sous la forme d'un cône 5" qui peut être accouplé d'une manière non représentée avec un moyen d'entraînement.
. Dans les surfaces cylindriques des cavités 4, 4' qui entourent les roues dentées 6, b' sont disposées des gorges d'équilibrage 8, 8' qui s'étendent à peu près sur la moitié de la circonférence des roues dentées 6, 6'. Ces gorges d'équi- librage 8, 8' assurent une liaison entre le conduit d'aspiration 2 et la majeure partie des creux de dent 9, où par conséquent aucune pression ne se développe. Si la roue dentée 6' est entraînée dans la direction de rotation indiquée par une flèche sur la fig. l, les roues dentées 6 et 6' tournent en sens contraires. Le fluide entrant par le conduit d'aspiration 2, huile par exemple, est refoulé par cette rotation des roues dentées 6, 6' vers le conduit sous pression 3 en passant par les creux de dent 9.
Tant que les têtes des dents des roues 6, b' se déplacent dans la zone des gorges d'équilibrage 8, 8', aucune pression ne peut se développer dans les creux de dent 9, mais dès qu'une tête de dent quitte la gorge d'équili- brage 8 ou 8', le creux de dent situé en avant de cette tête cesse de communiquer avec le conduit d'aspiration 2 et se trouve fermé par les dents et la paroi du corps de pompe 1 non entaillée à cet endroit. Dans l'espace inférieur 10 du corps de pompe 1 où les creux des dents des roues 6, 6' ne communiquent pas avec le conduit d'aspiration 2, espace appelé généralement chambre de refoulement, règne évidement la pression de refoulement comme dans le conduit sous pression 3 communiquant avec la chambre de refoulement.
Les pompes à engrenage connues ne comportant pas de telles gorges d'équilibrage 8, 8', de sorte qu'une pression de refoulement allant en croissant d'une dent à l'autre pouvait se développer dans les creux de dent 9 et s'exercer sur une surface relativement- étendue des paliers 7. Grâce aux gorges d'équilibrage 8, 8', la chambre de refoulement 10 est limitée à une partie relativement restreinte de la circonférence des roues, de sorte que la pression d @ refoulement ne s'exerce plus que sur une surface relativement
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petite des paliers 7. La composante axiale de la force développée dans la chambre 10 par la pression de refoulement tend à écarter les paliers 7 des faces latérales des roues dentées, 6, 6'.
Sur la face extérieure du palier 7, un anneau d'étanchéité à section circulaire 11 limite une aire de poussée 12 dans laquelle débouche un conduit 13 aboutissant à la chambre de refoulement 10. Dans l'airede poussée 12 située entre le couvercle du corps de pompe et le palier 7 se développe une force dépendant de la pression de re- foulement,qui s'oppose à la composante axiale mentionnée précé- demment' et qui est légèrement plus forte que celle-ci. Cette force créée dans l'aire de poussée 12 applique les paliers 7 sur les faces latérales des roues dentées 6, 6' et supprime ainsi le jeu axial dans le dispositif. Pour obtenir cette force d'étanchement axiale, il suffit d'une aire de poussée 12 restreinte, puisque la pression dans la chambre de refoulement 10 n'agit aussi que sur une surface relativement petite du palier 7.
Cependant, la pression dans la chambre de refoulement 10 n'engendre pas seulement une force axiale mais aussi des forces radiales représentées par les flèches 14, 14'. pour obtenir des forces d'étanchement s'opposant à ces forces radiales 14, 14', des aires de poussée 15, 15' sont délimitées respectivement par des anneaux d'étanchéité 16, 16' sur les faces latérales des paliers 7.
Dans le palier 7 est ménagé un conduit 17 qui communique d'une part avec la chambre de refoulement 10 et d'autre part avec une chambre sous pression 18 du palier 7. Des conduits 19, 19' relient la chambre sous pression 18 aux aires de poussée 15, 15'. De chaque conduit 19, 19' part une branche 20, 20' qui débouche dans une gorge annulaire 21, 21' sous l'anneau d'étanchéité 16, 16' placé dans cette gorge. L'anneau d'étanchéité 16 ou 16' est ainsi appliqué par le fluide sous pression sur la pardi cylindrique de la cavité 4, 4' de façon 2. assurer une bonne étanchéité de l'aire de poussée 15 ou 15' reliée par le conduit 19 ou 19'à la* pression 'de refoulement.
Dans les aires de poussée 15, 15' sont donc engendrées
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des forces détanchement opposées aux composantes de force radiales 14 et 14' auxquelles elles sont un peu supérieures de façon à appliquer les têtes des dents des roues 6, 6' contre la paroi de la chambre de refoulement.
Cette action des aires de poussée 15, 15' est en outre aidée par un bouchon 22 agissant comme un piston qui ferme la chambre sous pression 18 du palier 7 et s'appuie sur le corps de pompe 1. Afin que le jeu entre les tourillons 5, 5' et le palier 7 puisse être éliminé par les forces radiales, le palier 7 est pourvu de fentes 23, 23' et 24,24' qui lui donnent une certaine élasticité de sorte qu'il s'applique sans jeu sur les tourillons 5 et 5' sous l'action des forces d'étanchement radiales.
Les fentes 23, 23', 24, 24' communiquent avec les gorges d'équilibrage 8, 8', de sorte que le fluide non encore comprimé refoulé par les roues dentées 6, 6' peut pénétrer dans les fentes 23, 23' pour graisser et refroidir les portées des tourillons 5 et 5' dans le palier 7.
Il y a lieu de tenir compte du fait que, dans la région de la chambre de refoulement 10, le fluide sous pression pénètre latéralement dans l'intervalle entre le palier 7 et la paroi du corps de pompe 1 et y engendre des forces qui tendent à écarter le palier 7 de la paroi du corps. Pour réduire autant que possible la zone où s'exercent ces forces, des rainures de limitation 25, 25' sont pratiquées dans le palier 7 et sont reliées par un canal 26 à la chambre d'aspiration, de sorte que le fluide sous pression qui pénètre dans l'intervalle ne peut engendrer des forces que dans une bande étroite 27 du palier 7. Ces forces sont équilibrées par la force contraire exercée par le bouchon 22.
Grâce à la localisation de la pression de pompage dans une chambre de refoulement 10 réduite par les gorges d'équilibrage 8, 8' et grâce la limitation des zones sous pression 27 voisines de la'chambre de refoulement 10 au moyen des gorges de limitation 25, 25' il est possible, d ans la pompe à engrenage décrite, avec des aires
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de contre-pression relativement petites, qui agissent les unes axia- le (12) et les autres radialement (15, 15', 22), d'engendrer des forces d'étanchement suffisantes et de surmonter toutes les forces qui s'opposent à l'étanchéité de la chambre de refoulement 10.
Les gorges 15, 15' se trouvent dans les parties cylin- driques du palier 7. Entre celles-ci se trouvent des parties de largeur moindre que le diamètre des parties cylindriques. Il y est prévu un joint élastique 13'.. Sous l'effet de la pression régnant dans le conduit 13, ce joint est pressé contre la paroi opposée du carter ; la force engendrée par cette pression et agissant sur le palier 7, et le couple correspondant sont également compensés par la force exercée par le bouchon 22.
Le jeu de ces forces évite une charge unilatérale exces- sive des paliers des roues dentées et ainsi, une usure prématurée.
REVENDICATIONS.
---------------------------- l.- Machine hydraulique à organes moteurs tournant dans le carter et montés au moins dans un palier, comportant une chambre de pression fermée par les organes moteurs, le carter et le palier, et une chambre de basse pression ainsi qu'un dispositif qui compense au moins presque complètement par des forces contraires, les forces radiales exercées par la chambre de pression sur les organes moteurs et le palier, caractérisée en ce qu'il est prévu sur les surfaces du palier s'étendant parallèlement à l'axe de rotation et dans la zone de la chambre de pression, une gorge parallèle à la délimitation de la chambre de pression, communiquant avec la chambre d'aspiration et délimitant les surfaces dans lesquelles se forme une aire de poussée sous l'effet de la pénétration d'huile de pres- siori entre le palier et le carter.
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The present invention relates to a hydraulic machine, with driving members rotating in a casing and journaled in at least one bearing, comprising a pressure chamber closed by the driving members, the casing and the bearing, and a low pressure chamber and a device which at least almost completely compensates, by opposing forces, the radial forces exerted by the pressure chamber on the driving members and the bearing.
The radial forces exerted by the pressure chamber on the driving members can be determined relatively easily, when one knows how far the pressure chamber extends along the periphery of the driving members, or when
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may delimit this extent to a determined extent. The compensation for these forces can then be done in a satisfactory manner.
Particularly in the case of high pressures, it is still necessary to add a force exerted on the bearing and which is due to the fact that the liquid under pressure from the pressure chamber enters between the bearing and the pump housing. The further it goes, the larger the surface it contacts and therefore the greater the active force. The latter pushes the wall of the casing outwards, thus enlarging the accessible slot and the contacted surface; on the other hand, this force acts more strongly against the bearing. As the effect of this force can only be monitored with difficulty, it has not been possible until now to compensate it to a suitable extent by a radial force substantially independent of the discharge pressure.
The present invention avoids these drawbacks by providing on the surfaces of the bearing extending parallel to the axis of rotation and in the area of the pressure chamber, a groove parallel to the delimitation of the pressure chamber, communicating with the suction chamber and delimiting the surfaces where a thrust area is formed as a result of the penetration of pressurized oil between the bearing and the crankcase.
The size of the active surfaces is thus kept constant, so that the effect of the forces is at least almost proportional to the discharge pressure. This allows compensation by means of radial thrust areas contacted by the delivery pressure, but acting in the opposite direction :,
In relation to these grooves, it is also possible to provide a seal delimiting the thrust area and supported hydraulically. The force thus acting radially on the bearing can advantageously be compensated for by other forces which also act in the opposite direction to the torque which is generated by the pressure chamber and tends to cause the bearing to tilt.
The accompanying drawings show, by way of example, one embodiment of the invention.
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Figure 1 is a front view of a pump, Figure 2 is a longitudinal section through line 2-2 of Figure 1, Figure 3 is a cross section through line 3-3 of Figure 2, figure 4 is a front view partially in section through line 4-4 of figure 2, figure 5 shows the bearing seen from the right side of figure
5, Figure 6 is a partial section through line 4-4 of Figure 5, Figure 7 shows the bearing seen from the left side of Figure 4, Figure 8 is a cross section through line 8-8 of Figure 1, Figure 9 is a cross section taken on line 9-9 of Figure 8, Figure 10 is a partial section through the. line 10-10 of figure 9, and figure 11 shows the discharge opening seen from the right side of figure 9.
A pump body 1 is provided on one side with a suction duct 2 and on the other side with an opposite and coaxial delivery duct 3 (fig. 3). The two conduits 2 and 3 open into a body cavity 1 formed by two cylindrical recesses overlapping 4 and 4 '. In these recesses 4 and 4 'are housed two toothed wheels 6, 6' bearing on either side of the journals 5, 5 'and whose diameter corresponds to that of the recesses 4, 4'. The journals 5, 5 'rotate in bearings 7 exactly fitted in the recesses 4 and 4' of the pump housing 1. The journals and the corresponding bearings on the opposite side of the toothed wheels 6 and 6 'are not visible on fig. 1.
The journal 5 'of the lower toothed wheel 6' passes through the bearing 7 and a cover, not shown.
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felt, closing the pump body 1, and protrudes outside in the form of a cone 5 "which can be coupled in a manner not shown with a drive means.
. In the cylindrical surfaces of the cavities 4, 4 'which surround the toothed wheels 6, b' are arranged balancing grooves 8, 8 'which extend approximately over half the circumference of the toothed wheels 6, 6' . These balancing grooves 8, 8 'provide a connection between the suction duct 2 and the major part of the tooth hollows 9, where consequently no pressure develops. If the toothed wheel 6 'is driven in the direction of rotation indicated by an arrow in fig. 1, the toothed wheels 6 and 6 'turn in opposite directions. The fluid entering through the suction duct 2, oil for example, is discharged by this rotation of the toothed wheels 6, 6 ′ towards the pressure duct 3, passing through the tooth hollows 9.
As long as the tooth heads of the wheels 6, b 'move in the area of the balancing grooves 8, 8', no pressure can develop in the tooth hollows 9, but as soon as a tooth head leaves the balancing groove 8 or 8 ', the tooth hollow located in front of this head ceases to communicate with the suction duct 2 and is closed by the teeth and the wall of the pump body 1 not notched at this place. In the lower space 10 of the pump body 1 where the hollows of the teeth of the wheels 6, 6 'do not communicate with the suction duct 2, a space generally called the discharge chamber, the discharge pressure obviously reigns as in the duct under pressure 3 communicating with the discharge chamber.
Known gear pumps not having such balancing grooves 8, 8 ', so that a discharge pressure increasing from tooth to tooth could develop in tooth hollows 9 and s' exert over a relatively large area of the bearings 7. Thanks to the balancing grooves 8, 8 ', the discharge chamber 10 is limited to a relatively small part of the circumference of the wheels, so that the discharge pressure does not build up. 'exerts more than on a relatively
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small of the bearings 7. The axial component of the force developed in the chamber 10 by the delivery pressure tends to move the bearings 7 away from the side faces of the toothed wheels, 6, 6 '.
On the outer face of the bearing 7, a sealing ring of circular section 11 limits a thrust area 12 into which a duct 13 opens leading to the delivery chamber 10. In the thrust air 12 located between the cover of the body pump and the bearing 7 develops a force dependent on the discharge pressure, which opposes the above-mentioned axial component and which is slightly greater than the latter. This force created in the thrust area 12 applies the bearings 7 to the side faces of the toothed wheels 6, 6 'and thus eliminates the axial play in the device. To obtain this axial sealing force, a small thrust area 12 is sufficient, since the pressure in the discharge chamber 10 also acts only on a relatively small surface of the bearing 7.
However, the pressure in the discharge chamber 10 not only generates axial force but also radial forces represented by arrows 14, 14 '. to obtain sealing forces opposing these radial forces 14, 14 ', thrust areas 15, 15' are respectively delimited by sealing rings 16, 16 'on the side faces of the bearings 7.
In the bearing 7 is formed a duct 17 which communicates on the one hand with the discharge chamber 10 and on the other hand with a pressure chamber 18 of the bearing 7. Ducts 19, 19 'connect the pressure chamber 18 to the areas. thrust 15, 15 '. From each duct 19, 19 'leaves a branch 20, 20' which opens into an annular groove 21, 21 'under the sealing ring 16, 16' placed in this groove. The sealing ring 16 or 16 'is thus applied by the pressurized fluid to the cylindrical part of the cavity 4, 4' so as to ensure a good seal of the thrust area 15 or 15 'connected by the conduit 19 or 19 'at discharge' pressure '.
In the thrust areas 15, 15 'are therefore generated
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detachment forces opposed to the radial force components 14 and 14 'to which they are a little higher so as to apply the heads of the teeth of the wheels 6, 6' against the wall of the discharge chamber.
This action of the thrust areas 15, 15 'is further aided by a plug 22 acting as a piston which closes the pressure chamber 18 of the bearing 7 and rests on the pump body 1. So that the play between the journals 5, 5 'and the bearing 7 can be removed by radial forces, the bearing 7 is provided with slots 23, 23' and 24,24 'which give it a certain elasticity so that it is applied without play on the journals 5 and 5 'under the action of radial sealing forces.
The slots 23, 23 ', 24, 24' communicate with the balancing grooves 8, 8 ', so that the not yet compressed fluid discharged by the toothed wheels 6, 6' can enter the slots 23, 23 'to grease and cool the bearing journals 5 and 5 'in the bearing 7.
It should be taken into account that, in the region of the discharge chamber 10, the pressurized fluid enters laterally in the gap between the bearing 7 and the wall of the pump body 1 and generates there forces which tend moving the bearing 7 away from the body wall. To reduce as much as possible the area where these forces are exerted, limiting grooves 25, 25 'are made in the bearing 7 and are connected by a channel 26 to the suction chamber, so that the pressurized fluid which enters the gap can generate forces only in a narrow band 27 of the bearing 7. These forces are balanced by the opposite force exerted by the plug 22.
Thanks to the localization of the pumping pressure in a discharge chamber 10 reduced by the balancing grooves 8, 8 'and thanks to the limitation of the pressurized zones 27 adjacent to the discharge chamber 10 by means of the limiting grooves 25 , 25 'it is possible, in the described gear pump, with areas
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relatively small backpressures, some acting axially (12) and the other radially (15, 15 ', 22), to generate sufficient sealing forces and to overcome all the opposing forces. the sealing of the discharge chamber 10.
The grooves 15, 15 'are in the cylindrical parts of the bearing 7. Between these are parts of a width less than the diameter of the cylindrical parts. There is provided an elastic seal 13 '.. Under the effect of the pressure prevailing in the duct 13, this seal is pressed against the opposite wall of the housing; the force generated by this pressure and acting on the bearing 7, and the corresponding torque are also compensated by the force exerted by the plug 22.
The play of these forces prevents excessive one-sided loading of the toothed wheel bearings and thus premature wear.
CLAIMS.
---------------------------- l.- Hydraulic machine with motor components rotating in the housing and mounted at least in one bearing, comprising a pressure chamber closed by the driving parts, the housing and the bearing, and a low pressure chamber as well as a device which at least almost completely compensates by opposing forces, the radial forces exerted by the pressure chamber on the driving parts and the bearing, characterized in that there is provided on the surfaces of the bearing extending parallel to the axis of rotation and in the area of the pressure chamber, a groove parallel to the delimitation of the pressure chamber, communicating with the suction chamber and delimiting the surfaces in which a thrust area is formed under the effect of the penetration of pressure oil between the bearing and the crankcase.