FR2830903A1

FR2830903A1 - Pompe hydraulique a barillet

Info

Publication number: FR2830903A1
Application number: FR0113265A
Authority: FR
Inventors: Gerard Leray
Original assignee: HYDRO TECHMA
Current assignee: HYDRO TECHMA
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-18
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: FR2830903B1

Abstract

Pompe hydraulique à barillet pourvu d'alésages dans lesquels sont installés des pistons de refoulement.Chaque alésage dudit barillet (14) abrite deux pistons (18) montés tête bêche et coopérant respectivement avec deux plateaux (34a, 34b) inclinés, agencés de part et d'autre du barillet.Cet agencement permet de réduire les efforts axiaux s'exerçant sur l'arbre moteur de la pompe.

Description

L'invention se rapporte à une pompe hydraulique à barillet, du type comprenant un corps de pompe abritant un tel barillet, ledit barillet renfermant des pistons de refoulement mobiles en translation dans des alésages de celui-ci.

L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement permettant en premier lieu de réduire considérablement les contraintes axiales sur l'arbre d'entraînement de la pompe.

Le principe d'une pompe hydraulique à barillet est connu. Selon un mode de réalisation possible, le corps de pompe comporte une cavité qui abrite un barillet. Celui-ci est solidaire d'un arbre d'entraînement faisant saillie à l'extérieur du corps de pompe, selon un axe longitudinal de celui-ci. Le barillet est monté sur cet arbre et solidarisé en rotation par clavetage. Chaque alésage renferme un piston de refoulement qui est maintenu au contact d'un plateau incliné par rapport à l'axe, fixé à une extrémité du corps de pompe, à l'intérieur de la cavité de celui-ci. Chaque piston est sollicité élastiquement contre ce plateau. En conséquence, la rotation de l'arbre et du barillet provoque des déplacements en va-et-vient des pistons dans leurs alésages. Chaque piston comporte un clapet anti-retour permettant de refouler, à chaque course, un certain volume de fluide hydraulique vers la sortie de pompe. De par ce type de fonctionnement, l'arbre d'entrée est soumis à des efforts axiaux importants qui nécessitent l'utilisation de roulements à billes largement dimensionnés, pour supporter ces efforts. En outre, si on veut obtenir un débit important, il est nécessaire de prévoir un plateau présentant une pente relativement accentuée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Le socle articulé par lequel chaque piston prend appui sur le plateau décrit donc des mouvements de grande amplitude, ce qui entraîne une usure relativement rapide dudit socle et du piston lui-même.

L'invention permet de résoudre tous ces problèmes. Principalement elle permet d'éliminer les roulements à billes, lourds, encombrants et coûteux, dans un tel type de pompe.

Plus particulièrement, l'invention concerne une pompe hydraulique à barillet comprenant un corps de pompe abritant un tel barillet pourvu d'alésages

dans lesquels sont installés des pistons de refoulement mobiles en translation dans lesdits alésages, chaque piston étant assujetti à être en contact avec un plateau incliné par rapport à un axe longitudinal dudit barillet et des moyens d'entraînement en rotation étant agencés pour engendrer un mouvement relatif en rotation entre ledit plateau et ledit barillet, caractérisée en ce que ledit corps abrite deux plateaux inclinés agencés de part et d'autre dudit barillet, en ce que chaque alésage dudit barillet abrite deux pistons montés tête bêche, en ce que ces deux pistons dans chaque alésage coopèrent respectivement avec les deux plateaux et en ce qu'une sortie de refoulement est agencée au milieu de chaque alésage, l'ensemble desdites sorties de refoulement communiquant avec une sortie de pompe. Par exemple, les deux pistons montés dans un même alésage peuvent être sollicités élastiquement vers leurs plateaux respectifs par un ressort monté avec compression initiale entre les deux pistons.

Selon un mode de réalisation actuellement préféré, les moyens d'entraînement en rotation comportent un arbre d'entraînement faisant saillie selon un axe longitudinal dudit corps de pompe. Cet arbre d'entraînement est donc susceptible d'être couplé en rotation à un moteur. Le barillet est monté solidaire en rotation de cet arbre et entraîné par lui à l'intérieur du corps de pompe tandis que les deux plateaux sont fixés à l'intérieur du corps de pompe au voisinage de ses extrémités, respectivement.

Cependant, on peut parfaitement imaginer une variante inverse, dans laquelle le barillet reste fixe à l'intérieur du corps de pompe et dans laquelle un arbre ou autre mécanisme d'entraînement entraîne les deux plateaux en rotation, les positions relatives desdits plateaux restant fixes.

Dans la version où le barillet est entraîné en rotation, lesdites sorties de refoulement peuvent communiquer avec un conduit axial défini dans l'arbre et prolongé par un embout de sortie de pompe.

Grâce à cet agencement, les contraintes sur l'arbre d'entraînement sont très fortement réduites de sorte que celui-ci peut être monté à frottement doux entre deux simples paliers cylindriques espacés longitudinalement et agencés aux deux extrémités du corps de pompe. Par ailleurs, pour un même débit, l'inclinaison des plateaux est moindre que celle qui serait nécessaire si tous les pistons coopéraient avec un même et unique plateau. Or, chaque piston est

muni d'un socle articulé à son extrémité et faisant saillie du barillet. Le socle est en appui glissant sur le plateau correspondant. L'amplitude d'articulation du socle est réduite et par conséquent l'usure de cette pièce est moindre. Par conséquent, l'usure des socles des pistons en contact avec les plateaux est moindre. En outre, la force élastique nécessaire pour maintenir le socle contre le plateau, déterminée par le ressort qui se trouve dans chaque alésage entre les deux pistons correspondants, est relativement faible.

L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe hydraulique conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail montrant le barillet en bout ; et - la figure 3 est une vue à plus grande échelle et en coupe longitudinale de l'un des pistons.

La pompe hydraulique 11 à barillet représentée sur les dessins comprend un corps de pompe 12, globalement cylindrique, abritant un barillet annulaire cylindrique 14, pourvu d'alésages 16, au nombre de sept dans l'exemple représenté, dans lesquels sont installés des pistons de refoulement 18. Ces pistons de refoulement sont mobiles en translation dans les alésages 16 qui les renferment. Le corps de pompe 12 comporte une paroi d'extrémité 20, transversale, au centre de laquelle fait saillie un arbre d'entraînement 22 et une paroi d'extrémité 24, transversale, opposée, au centre de laquelle est installé un embout de sortie de pompe 26. Les deux parois d'extrémité 20,24 sont reliées par une partie cylindrique 30 sur laquelle est adapté un embout d'entrée de pompe 32. Le fluide hydraulique rentre donc par cet embout 32, sous basse pression et ressort axialement par l'embout de sortie de pompe 26, sous haute pression. Le corps de pompe 12 abrite deux plateaux inclinés 34a, 34b agencés de part et d'autre du barillet 14. Des moyens d'entraînement en rotation sont agencés pour engendrer un mouvement relatif en rotation entre les deux plateaux 34a, 34b d'une part et le barillet 14 d'autre part. Dans l'exemple décrit ces moyens d'entraînement en rotation sont constitués par l'arbre d'entraînement 22 et le barillet est monté solidaire en rotation de cet arbre et entraîné par lui, les deux plateaux étant respectivement installés à l'intérieur du corps de pompe, au

voisinage de ses extrémités, plus particulièrement fixés aux deux parois d'extrémité 20,24, respectivement.

Par ailleurs, l'arbre d'entraînement est monté à frottement doux entre deux paliers cylindriques 36,38 espacés longitudinalement et agencés aux deux extrémité du corps de pompe, c'est-à-dire plus particulièrement dans les parois d'extrémité 20,24 de celui-ci.

Le barillet 14 comporte un alésage central 40 ajusté au diamètre de la partie de l'arbre qui traverse la cavité 42 définie à l'intérieur du corps de pompe. Il est monté solidaire en rotation de l'arbre 22 au moyen d'un ensemble de sept clavettes cylindriques 44 agencées régulièrement circonférentiellement entre des cannelures définies à la périphérie extérieure de l'arbre et à la périphérie intérieure du barillet. Par ailleurs, le barillet 14 est immobilisé longitudinalement sur l'arbre 22 de façon à être à égale distance des deux plateaux. Ceux-ci sont inclinés symétriquement par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe longitudinal x'x du corps et passant par le milieu du barillet.

L'invention est remarquable, notamment, par la présence de deux plateaux 34a, 34b opposés symétriquement et par le fait que chaque alésage 16 du barillet abrite deux pistons 18 montés tête bêche. Dans chaque alésage, les deux pistons coopèrent respectivement avec les deux plateaux. Ils sont par ailleurs sollicités élastiquement pour être maintenus au contact des plateaux correspondants. Enfin, une sortie de refoulement 46 est agencée au milieu de chaque alésage et l'ensemble desdites sorties de refoulement communique avec la sortie de pompe. Plus particulièrement, lesdites sorties de refoulement 46 communiquent avec un conduit axial 48 défini dans l'arbre d'entraînement 28 et prolongé par l'embout de sortie de pompe 26. L'extrémité de l'arbre d'entraînement située au voisinage de l'embout de sortie de pompe comporte un épaulement interne qui prend appui contre l'extrémité annulaire d'une pièce de raccordement 50, annulaire, assurant la liaison fluidique entre le conduit 48 et ledit embout de sortie de pompe 26. Cette pièce, fixe par rapport au corps de pompe, est en contact frottant avec l'épaulement défini à l'extrémité de l'arbre. L'étanchéité entre la pièce de raccordement 50 et l'embout 26 est assurée par un joint torique intercalé entre ces deux éléments.

Chaque sortie de refoulement 46 est agencée en clapet à bille. La bille 52 coopère avec un siège défini par l'orifice d'un perçage radial 54 du barillet. Un tel perçage radial est pratiqué au milieu de chaque alésage 16 du barillet, c'est-àdire dans le plan P. Par conséquent, les deux pistons 18 se situent de part et d'autre de ce perçage radial. Chaque bille est retenue dans une cavité radiale 56 de l'arbre 22 qui se situe dans le prolongement du perçage radial 54 du barillet.

Chaque cavité radiale 56 débouche dans le conduit axial 48. Une vis 58 est engagée axialement dans un trou borgne fileté s'étendant dans le prolongement du conduit axial, de façon que la tête de ladite vis soit positionnée en regard de toutes les cavités radiales. Chaque bille est ainsi retenue dans une cavité radiale de l'arbre.

On va maintenant décrire la structure de l'un des quatorze pistons installés dans les alésages du barillet. On se référera plus particulièrement à la figure 3. Chaque piston 18 comporte une cavité ouverte 60 et, pour les deux pistons qui sont installés dans un même alésage, les deux ouvertures se font face de part et d'autre de la sortie de refoulement 46 correspondante. Un ressort 62 est installé avec compression initiale dans les deux cavités 60. Ce ressort sollicite donc les deux pistons 18 vers l'extérieur du barillet et garantit un contact permanent entre chacun d'eux et le plateau incliné 34a, 34b correspondant. En outre, chaque piston abrite un clapet anti-retour 64 qui est établi entre ladite cavité ouverte 60 et au moins un conduit latéral 66 susceptible de communiquer avec la cavité interne 42 du corps de pompe. Dans l'exemple, ce clapet antiretour est du type clapet à bille. La bille 64 coopère avec un siège 68 conique défini à l'intérieur du piston dans le prolongement de la cavité ouverte 60. La bille est maintenue prisonnière au voisinage du siège conique, grâce à un circlip monté à l'extrémité interne de ladite cavité ouverte. L'extrémité correspondante du ressort 62 prend appui sur ce circlip. Dans l'exemple décrit, chaque piston comporte plusieurs conduits latéraux 66 convergeant vers le siège du clapet à bille. Dans l'exemple, on a prévu trois conduits latéraux décalés angulairement de 1200.

Chaque piston est muni d'un socle 70 articulé à son extrémité située à l'extérieur du barillet. Ce socle fait saillie du barillet et est en appui glissant sur le plateau 34a ou 34b correspondant. Plus précisément, le socle 70 a la forme

d'une coupelle elle-même en appui dans une creusure 72 définie à l'extrémité correspondante du piston. Le centre du socle est muni d'une large ouverture 74 traversée par un élément de retenue 76 rattaché au fond du piston. Dans l'exemple, cet élément de retenue est une tige filetée vissée dans un trou taraudé axialement au centre de la creusure et l'extrémité libre de cette tige filetée est munie d'un écrou autobloquant 76a. Cet écrou forme une butée qui retient la coupelle attachée à l'extrémité du piston. Le socle a extérieurement la forme d'une partie de surface sphérique et la creusure 72 comporte également une partie sphérique de sorte que le socle s'articule comme une rotule à l'intérieur de ladite creusure. De plus, un canal de réaction hydraulique 78 est percé entre la creusure 72 et ladite sortie de refoulement. Plus particulièrement, ce canal s'étend entre un évidement annulaire 80 pratiqué dans la surface

1 sphérique définissant ladite creusure et l'espace où se trouve confinée la bille 64, au fond de ladite chambre ouverte 60. Par ailleurs, le socle comprend un perçage 82 communiquant avec ledit canal de réaction 78 via ladite creusure.

Plus particulièrement, le perçage 82 s'étend entre la partie évidée 83 du socle formant coupelle et un autre évidement annulaire 84 pratiqué dans la surface sphérique convexe du socle en regard de l'évidement annulaire 80 de la creusure. Ces deux évidements sont conformés pour qu'une liaison fluidique soit établie entre le canal de réaction 78 et le perçage 82 pour sensiblement toute position du socle par rapport au piston. En conséquence, du fluide hydraulique sous pression est réinjecté dans la partie évidée 83 du socle, ce qui facilite le glissement de celui-ci sur le plateau correspondant et réduit l'usure de ces deux pièces.

Le fonctionnement de la pompe découle avec évidence de la description qui précède. Lorsque le barillet 14 est entraîné en rotation, les pistons qui sont constamment en contact par leurs socles avec les deux plateaux correspondants, décrivent des mouvements de va-et-vient à l'intérieur des alésages 16 du barillet. Il en résulte des cycles d'aspiration et refoulement qui repoussent le fluide hydraulique sous pression vers l'embout de sortie de pompe 26. Etant donné l'agencement symétrique des pistons par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe d'entraînement et contenant l'ensemble des sorties de refoulement 46, les contraintes qui s'exercent sur l'arbre sont très faibles ce qui

permet, comme on l'a vu, d'éviter d'avoir recours à des roulements à billes de dimensions importantes. L'usure des pistons dans le barillet est également réduite, tout comme l'usure des socles et des plateaux.

De plus, il est à noter que la pompe décrite est réversible, c'est-à-dire qu'elle fonctionne quel que soit le sens de rotation de l'arbre d'entraînement.

D'autres variantes sont possibles. Par exemple, au moins l'un des plateaux 34a ou 34b, au lieu d'être fixé au corps de pompe, peut être monté ajustable en rotation dans celui-ci, par commande manuelle ou hydraulique, ce qui permet d'obtenir un débit réglable, toutes choses égales par ailleurs, en fonction de la position du plateau. Le réglage de position s'opère sur un demitour, pour passer d'un débit nul à un débit maximum. De plus, au lieu de solliciter les pistons vers les plateaux grâce aux ressorts 62, il est possible de réaliser une liaison de forme coulissante, circonférentiellement, entre chaque socle 70 et le plateau correspondant, pour que ledit socle reste constamment au contact dudit plateau. Dans ce cas, les ressorts 62 ne sont plus nécessaires. Il est alors préférable que chaque écrou 76a coopère avec le socle 70 correspondant, par une rondelle sphérique éliminant le jeu axial.

Claims

REVENDICATIONS

1. Pompe hydraulique à barillet comprenant un corps de pompe (12) abritant un tel barillet (14) pourvu d'alésages dans lesquels sont installés des pistons de refoulement (18) mobiles en translation dans lesdits alésages, chaque piston étant assujetti à être en contact avec un plateau incliné par rapport à un axe longitudinal dudit barillet et des moyens d'entraînement en rotation (22) étant agencés pour engendrer un mouvement relatif en rotation entre ledit plateau et ledit barillet, caractérisée en ce que ledit corps abrite deux plateaux inclinés (34a, 34b) agencés de part et d'autre dudit barillet (14), en ce que chaque alésage dudit barillet abrite deux pistons (18) montés tête bêche, en ce que ces deux pistons dans chaque alésage coopèrent respectivement avec les deux plateaux et en ce qu'une sortie de refoulement (46) est agencée au milieu de chaque alésage, l'ensemble desdites sorties de refoulement communiquant avec une sortie de pompe.

2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'entraînement en rotation comportent un arbre d'entraînement (22) faisant saillie selon un axe longitudinal dudit corps, en ce que ledit barillet (14) est monté solidaire en rotation dudit arbre et entraîné par lui tandis que les deux plateaux (34a, 34b) sont fixés à l'intérieur dudit corps au voisinage de ses extrémités, respectivement.

3. Pompe hydraulique selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites sorties de refoulement (46) communiquent avec un conduit axial (48) défini dans ledit arbre et prolongé par un embout de sortie de pompe (26).

4. Pompe hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux plateaux (34a, 34b) sont inclinés symétriquement par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit corps.

5. Pompe hydraulique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit arbre d'entraînement est monté à frottement doux entre deux paliers (36,38) cylindriques espacés longitudinalement et agencés aux deux extrémités dudit corps.

6. Pompe hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque sortie de refoulement (46) est agencée en clapet à bille, ladite bille (52) coopérant avec un siège défini par l'orifice d'un perçage radial dudit barillet.

7. Pompe hydraulique selon l'ensemble des revendications 3 et 6, caractérisée en ce que chaque bille est retenue dans une cavité radiale (56) dudit arbre et en ce que chaque cavité radiale débouche dans ledit conduit axial (48).

8. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque piston comporte une cavité ouverte (60), les deux ouvertures se faisant face de part et d'autre de ladite sortie de refoulement et en ce qu'un ressort (62) est installé avec compression initiale dans les deux cavités.

9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque piston abrite un clapet anti-retour (64) établi entre ladite cavité ouverte et au moins un conduit latéral (66) susceptible de communiquer avec ledit corps.

10. Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit clapet anti-retour (64) est du type clapet à bille.

11. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque piston est muni d'un socle (70) articulé à son extrémité et faisant saillie dudit barillet, ledit socle étant en appui glissant sur le plateau correspondant.

12. Pompe selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit socle (70) est une coupelle elle-même en appui dans une creusure (72) définie à l'extrémité correspondante dudit piston.

13. Pompe selon la revendication 12, caractérisée en ce que le centre dudit socle est muni d'une large ouverture (74) traversée par un élément de retenue (76) rattaché au fond dudit piston.

14. Pompe selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'un canal de réaction hydraulique (78) est percé entre ladite creusure et ladite sortie de refoulement et en ce que ledit socle comprend un perçage (82) communiquant avec ledit canal de réaction via ladite creusure.

15. Pompe selon la revendication 14, caractérisée en ce que ladite creusure et ledit socle comportent des parties de surface sphérique en contact et

des évidements annulaires (80,84) permettant d'établir une liaison fluidique entre ledit canal de réaction (78) et ledit perçage (82) pour sensiblement toute position de ladite coupelle.