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"Perfectionnements aux pompes rotatives",
Cette invention se rapporte aux pompes du type à déplace- ment rotatif et plus particulièrement aux pompes à engrenages.
Dans la fabrication de pompes modernes à engrenages ou analo- gues dans lesquelles on désire fréquemment avoir dans le carter des surfaces de contact parfaites, on rencontre des difficultés considérables à réaliser, avec l'exactitude-voulue,des orifices d'appui ou des paliers.On s'est aperçu qu'il était tout particu= , lièrement difficile d'obtenir que les orifices d'appui fussent perpendiculaires aux surfaces latérales du carter avec''une exac- titude permettant d'éviter des inégaltés dans la largeur des fentes et les inconvénients qui en résultent.Ceci est d'une im- portance capitale dans le cas des pompes destinées à travailler à une pression élevée dans lesquellles il est essentiel que le jour existant sur les côtés des roues de la pompe soit aussi faible que possible.
La présente invention a pour objet essentiel de remédier
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à ces difficultés.
Suivant la caractéristique principale de la présente inven- ti.on,une ou plusieurs des roues de pompage sont montées sur leurs arbres de façon à permettre un certain degré de mouvement angu- laire autour d'axes perpendiculaires à leur axe de rotation,ou, en d'autres termes,par rapport à l'axe de leurs ambres de monta- ge, permettant ainsi à une roue de prendre sa position convenable dans le carter même dans le cas où l'arbre se dépoacerait sous un faible angle par rapport à la direction voulue devant être per- pendiculaire aux parois du carter de la pompe.
Ceci peut être réalisé en conférant à la portion de l'arbre portant la roue de pompage en section axiale une forme légèrement convexe allant jusqu'à une forme sphérique, au lieu de lui donnner une forme cylindrique.Dans de nombreux cas, on obtiendra une ap- proximation suffisante pour cette forme sphérique en prévoyant une portion cylindrique étroite raccordée sur les deux c8tés à des portions coniques dont le diamètre va en diminuant à partir du centre vers les extrémités.En guise de variante, on peut incur- ver l'orifice prévu dans la roue dans des directions opposées soit par une courbe continue,
soit en combinant une portion cen- trale étroite s'adaptant exactement à l'arbre avec deux portions légèrement coniques tournées vers l'extérieur.Si ces dispositions qui réalisent le contact entre la roue et l'arbre sur une bande relativement étroite sont généralement satisfaisantes,il est éga- lement pos'sible d'exécuter la roue de pompage ou son moyeu en deux éléments adjacents axialement, la face intérieure de chacun d'entre eux formant une moitié d'un corps concave s'adaptant sur une partie sphérique corréspondante prévue sur l'arbre.
Suivant une autre variante, l'élément sphérique convexe peut avoir la forme d'une bague ou d'une coqie dont l'orifice interne s'adapte sur l'arbre cylindrique cette bague ou cette coque étant logées dans la roue faite en une seule pièce grâce à un orifice axial prévu dans cette roue, en substance d'une manière sembla-
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ble à celle employée dans le cas de palliers à billes ou à rou- leaiix dont les surfaces extérieures sont rendues sphériques dans le but d'assurer automatiquement l'alignement.
Si on le désire, on peut prévoir des dispositionà pour trans- mettre à la roue de pompage le couple moteur à partir de l'arbre sur lequel cette roue est montée suivant cette intention, par exemple en prévoyant une clavette ou analogue ayant un jeu radi- cal suffisant pour permettre le mouvement angulaire de la roue de pompage et pouvant être combinée avec l'arbre de façon à for- mer un arbre à clavette ou analogue.
En guise de variante, la présente invention vise également une disposition évitant la nécessité de commander les roues de pompage par leurs arbres.
Suivant une caractéristique de la présente invention, un pi- gnon est prévu en addition aux roues de pompage en engrénant avec l'une d'entre elles et une voie de résistance relativement faible peut être prévue pour permettre l'écoulement libre du fluide pom- pé d'un côté du pignon complémentaire, vers son autre coté.Ce pi- gnon complémentaire est de préférence monté sur le coté aspira- tion ou admission de la pompe,de telle sorte que le danger de fui- te au delà de ses c8tés ou le long de son arbre moteur est fai- ble.Une voie de faible résistance pour 1'.écoulement du liquide @ pompé entre les deux faces de ce pignon moteur additionnel, peut ' .. ,
être prévue par l'aménagement d'un jeu radial entre le diamètre ! txtrême de'ce pignon et le carter de la pompe.
L'aménagement de ce pignon additionnel dans une pompe à en- granages ou une pompe similaire à déplacement par rotation permet d'obtenir une siplification notable de la pompe à d'autres points de vue.L'arbre du pignon moteur suivant l'invention,,peut être ré-- lié directement au moteur par un accouplement élastique d'un ty- pe quelconque sans qu'il soit nécessaire d'interposé un joint Oldliam,étant donné que le pignon additionnel ne fonctionne pas comme unerou.-e de pompage et n'exige de ce fait aucun alignement
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ou montage parfait, dans le carter de la pompe dans lequel il peut se déplacer avec un jeu axial consédérable.
Du fait que l'es- pace dans lequel il se meut se trouve soumis à la pression d'ad- mission de la pompe qui est faible, des presse-étoupes ou des joints graisseurs relativement simples et de dimensions faibles suffisants pour empêcher la fuite, et dans de nombreux cas il se- ra possible d'aménager les coussinets,les paliers et les joints graisseux de ce pignon moteur entre les plaques constituant le corps principal de la plupart des carters des pompes à engrena- ges modernes, ce qui réduit considérablement la longueur axiale du carter par rapport aux pompes usuelles, dans lesquelles une longueur additionnelle est nécessaire à la mise en place du joint Oldham et du joint graisseur,-.
Tandis qu'on rencontre généralement moins de difficultés à obtenir un alignement approprié des orifices d'appui sur les deux faces opposées d'un carter de pompe que de faire des orifices exactement perpendiculaires aux faces du carter,il est préférable dans le but d'obtenir l'interchangeabilité de rendre le fonction- nement de la pompe indépendant d'un alignement exact entre les orifices prévus dans les deux faces opposées du carter.Ceci pont être réalisé dans une pompe suivant la présente invention en pré- voyant dans ces orifices des paliers ou des logements à aligne- ment automatique.A cet effet, on pourra forer ces orifices à un diamètre plus.
grand que celui de l'arbre des roues de pompage et insérer des coussinets qui seront arrondis ou rendus'sphériques à leur face extérieures avec une certaine approximation, la dis- position sur la face extérieure des coussinets étant en substance similaire à celle prévue suivant cette invention entre l'arbre de la pompe et la roue de pompage. Dans ce cas, tout faux alignement entre les deux éléments d'un palier n'aura pour conséquence qu' une faible déviation de l'arbre de la pompe par rapport à sa po- sition théorique dans laquelle il doit être perpendiculaire aux parois latérales du carter,cette déviation étant sans danger, à
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condition que les roues de pompage soient montées sur leurs a- xes conformément aux dispositions de la présente invention.
On remarquera que lorsque les roues de pompage sont montées de cet- te façon sur leurs axes, de telle façon qu'elles puissent s'adap- ter d'elles-mêmes au carter, il est particulièrement avantageux d de prévoir une disposition telle que celle décrite dans d'autres brevets de demandeurs, obligeant la roue de pompage à venir oc- cuper dans le carter une position symétrique et ainsi dans le cas de la présente invention, cette disposition permettra de main- tenir la roue de pompage exactement parallèle aux parois du car- ter sans qu'il en résulte le danger d'un contact métallique avec ces parois.
Le mode d'exécution quelque peu modifié de l'invention dé- crit ci-dessous offre un certain nombre d'avantages non seulement en regard aux pompes existantes,mais même par rapport aux dispo- sitions décrites ci-dessous.
L'axe de l'une au moins des roues de pompage est fixé dans le carter et la roue de pompage est montée en substance comme décrit plus haut,au moyen d'un coussinet ou d'un manchon pouvant tourner autour de l'arbre.Ceci permet évidemment à la roue de pompage de tourner librement non suelement malgré de légères in- exactitudes angulaires dans l'orifice recevant l'arbre, mais aussi malgré les faibles erreurs d'alignement des orifices portant res- pectivement l'arbre à ses deux bouts, étant donné que l'arbre ne tourne pas et la roue peut d'elle-même venir occuper une position symétrique à l'intérieur du carter de la pompe.Le coussinet ou le manchon peut avoir une longueur axiale supérieure à celle de la roue de pompage de façon à fournir une surface d'appui plus longue,les extrémités saillantes ayant, de préférence,
des diamè- tres plus faibles de manière à réduire les surfaces devant avoir une forme sphériqye.Suivant l'invention, on préfère généralement dans ce cas employer des surfaces sphériques réelles à l'extérieur du manchon et à l'intérieur de la roue, avec un orifice axial dans
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cette dernière pour la mise en place du manchon d'une manière connue en soi. Des encoches appropriées sont prévues pour la mi- se en place des extrémités saillantes du manchon lorsque ce der- nier a une longueur axiale supérieure à celle de la roue, et-des moyens sont de préférence prévus pour assurer la lubrification appropriée de la surface du contact à l'intérieur du manchon.
Cette lubrification peut,par exemple, être obtenue en aména- radiale geant dans l'arbre un orifice,en substancevdisposé du côté où la pression d'appui est la plus basse, approximativement dans le plan central de la roue, cet orifice étant agencé de façon à com- soumise muniquer avec l'admission de la pompe ou une autre surface à une faible pression,par exemple au moyen d'un trou axial dans l'ar- bre. Naturellement cette disposition peut être combinée avec les différentes caractéristiques décrites plus haut.
Plus particulièrement, deux roues de pompage montées de cet- te façon peuvent être actionnées par une roue motrice n'exerçant aucun effet de pompage, comme décrit.On peut ajouter que du fait que, dans cette dispositon, les arbres des roues de pompage sont fixes 1 une très faible longueur de support est nécessaire à ces arbres dans les parois latérales du carter, ce qui réduit les ten- sions de l'arbre dans le cas d'un alignement défectueux.
Pour cet- te même raison l'aménagement d'encoches pour les parties saillan- tes du manchon ne nécessite aucune augmentation de longueur du carter de la pompe. - '
Afin que l'invention soit mieux comprise, en décrira mainte- nant plus en détail quelques exemples en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est', une vue en élévation, partiellement en coupe, montrant la partie intérieure du mécanisme de pompage avec son ar- bre, la figure 2 est une variante, la figure 3 est une vue en élévation et en coupe montrant le mécanisme de pompage avec sôn arbre et une partie du carter de la
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pompe, la figure 4 est une coupe radiale du mécanisme de pompage, la figure 5 est une vue axiale des roues de pompage et motri- ces avec la plaque centrale du carter d'une pompe à engrenages conforme à la présente invention; la figure 6 est une vue similaire à celle de {La figure 3 mon- trant une variante.
En se référant à la figure l,une roue de pompage 1 est mon- tée sur un arbre 2. En vue de permettre un mouvement angulaire de la roue de pompage 1 par rapport à l'axe de l'arbre 2, celui-ci est muni d'une portion élargie comprenant une partie cylindrique 3 s'engageant dans l'orifice 4 de la roue de pompage 1 et deux parties adjacentes 5 qui sont coniques à partir d'un diamètre ma- ximum adjacent à la partie centrale 3, de façon qu'il se forme une fente conique 6 à chacune des extrémités entre les bords ex- térieurs de l'orifice 4 et les parties coniques 5 de l'arbre 2.
On comprendra que plus la portion 3 sera étroite, plus la résis- tance qu'elle offrira à la déviation de la roue de pompage 1 par rapport à l'axe de l'arbre 2 sera faible. Cette déviation implique un certain glissement axial de l'orifice 4 sur la portion 3 et l'assemblage entre ces deux parties devra être agencé en conséque@ ce.
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La figure 2 montre une disposition différente servant au mê- . me but.Suivant l'exemple représenté dans la figure 2, l'arbre 22 est cylindrique sur toute sa longueur, tandis que l'orifice, dans la roue de pompage 21, comporte une bande étroite cylindri- que 24 placés au centre et reliée aux deux extrémités à des par- ties coniques 25 de façon à créer des fentes coniques 26 aux deux bouts, comme dans l'exemple de la figure l.Le pignons de pompage montré dans la figure 2 est un pignon moteur et des moyens de transmission de couple moteur sont par suite prévus entre l'arbre 22 et le pignon 21.A cet effet,
une clavette 27 est placée dans
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un orifice approprié dans l'arbre 22 et est destinée à coopérer avec un emplacement 28 dans le pignon de pompage 21.Comme montré en 29, un jeu radial suffisant est laissé entre le bord extérieur de la clavette 27 et le bord intérieur de la fente 28 de façon à permettre le mouvement angulaire voulu de la roue'de pompage 21 par rapport à l'axe de l'arbre 22 sans que le bord extérieur de' la clavette 27 ne vienne au contact avec le fond de la fente 28.
La figure 3 montre une pompe à engrénages pouvant être action- née en sécurité non suelement lorsque les orifices recevant l'ar- bre de la roue de pompage sont forés sous un angle légèrement différent d'un angle droit par rapport aux faces internes des pla- ques de carter 7 et 8,mais également dans le cas d'un léger dé- faut d'alignement des orifices dans ces deux plaques.On a montré en 9 la contre-plaqe du carter. L'arbre est muni d'une portion 33 de diamètre élargi ayant à l'extérieur une surface sphérique 35 de façon à constituer une zone sphérique ou une rotule.
La surface coopérante de la roue de pompage 31 a une forme correspondante créant une cavité 34 entourant étroitement la portion sphérique 35 de la partie élargie 33 de l'arbre 32, permettant ainsi le dé- placement angulaire de la roue par rapport à l'axe de l'arbre 32.
Comme montré, la roue de pompage 31 forme la moitié de la cavité 34,la deuxième moitié étant formée par une pièce rapportée 310, montée dans la partie principale de la roue 31 au moyen d'un fi- letage 311.Il:est évident que de cette façon,la roue 31 peut être , très facilement montée sur la partie sphérique 35 de l'arbre et que, par suite, l'élément 33 avec sa surface sphérique 35 peut tre fixé à poste fixe sur l'arbre 32 ou venir de matière avec lui.
Les deux extrémités de l'arbre 32 sont montées au moyen de coussinets 37 disposés comme dans le cas de la figure 1 pour ce qui est de la liaison entre l'arbre 2 et la roue 1 dans les plaques 7 et 8, ce qui veut dire que le coussinet 37 est cylindrique sur sa face extérieure sur une portion étroite 13, tandis que les élé- ments adjacents sont coniques et agencés pour quitter les fentes coniques 16 entre les coussinets 37 et les trous 14 dans les pla- ques 7 et 8.
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La figure 4 montre une variante de la roue de pompage 31 qui n'implique plus la nécessité d'avoir une pièce rapportée 310.A cet effet, une partie sphérique 34 n'est prévue que sur une par- tie du pourtour, tandis qu'un passage axial 38 correspond au moins au profil.latéral de la partie interne 33. Cette partie in- terne 33 est, dans ce cas, une pièce indépendantede l'arbre 32.
Il est évident que dans cette disposition, l'élément 33 peut être extrait de la roue 31 dès que l'arbre 32 a été sorti, et cela d'une façon bien connue dans la technique des paliers auto- régJables.
La figure 5 montre une pompe à engrenages munie d'un pignon additionnel adjoint à l'engrenage de pompage en engrenant au moyen de sa denture avec la denture de l'une des roues de pompage, ce pignon additionnel ne servant que comme organe moteur.Les roues de pompage ont été montrées en 51 et 52, tandis qu'un autre pi- gnon 53 est monté sur un arbre moteur 54 et transmet le couple aux roues de pompage en engrénant avec les dents de la roue 52.
La plaque centrale du carter de la pompe est montée en 55 et com- me représenté, épouse exactement le pourtour des roues de pompa- ge 51 et 52 en 56 et 57 formant une chambre d'admission 58 et une chambre d'échappement 59 situées des deux côtés de l'aite de contact 60 des roues de pompage 51 et 52.Ainsi qu'on le voit, la chambre d'admission 58 est plus large que cela n'est nécessaire et comporte le pignon moteur 53 de façon à laisser un passage 61 entre le pourtour du pignon moteur 53 et la paroi interne de la chambre 58.Le pignon moteur 53 est pour ainsi dire courtcircuité par le passage 61 et par suite n'exerce aucun effet de pompage.
Un jeu important peut donc subsister sans inconvénient sur les deux faces du pignon 53 de façon à éviter tout danger de contact métallique même si son axe 54 devait former un angle appréciable avec la perpendiculaire au plan contenant les roues de pompage.
Pour cette raison, on ne rencontrera que peu de difficultés dans l'aménagement d'un palier d'appui ou des paliers pour l'axe 54,
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et un fonctionnement égal de la pompe sera assuré sans recours au joint du type Oldham ou analogue.Les roues de pompage 51 et 52 peuvent,par exemple; être montées comme montré dans la figu- re6.Le pignon moteur 53 peut, si on le désire, être monté en cantilever, ce qui permet d'éviter l'emploi de deux paliers ali- gnés pour l'arbre moteur.
Les roues 51 et 52 peuvent être montées dans le carter comme montré sur la figure 6. La disposition représentée offre un avan- tage particulier lorsqu'on utilise un pignon moteur 53, comme mon- tré dans la figure 5, mais il reste bien entendu que cette disposi. tion peut être ubilisée pour des engrenages conduits dans des pompes d'un grand nombre de types différents de pompes à engre- nages.En se référant à la figure 6, on voit que l'arbre 62 de la roue de pompage 61 est fixe dans le carter, tandis qu'un coussi- net ou un manchon tourne autour de l'arbre avec la roue de pom- page 61.La roue 61 bascule sur le coussinet 63 et, à cet effet, le coussinet montré dans l'exemple représenté a une surface exté- rieure sphérique.coopérant avec une cavité similaire sphérique prévue dans la roue 51,des moyens appropriés, tels par exemple que ceux des figures 3 et 4,
étant ptévus pour permettre le mon- tage et le démontage des organes.
D'autres caractéristiques de la disposition montrée dans la figure 6 sont indépendantes de cette façon particulière de rendre' ... basculante la roue 61 par rapport au coussinet 63,des moyens au- tres que ceux représentés comme par exemple ceux des figures 1 et 2 pouvant être utilisés.On verra que dès l'instant où l'arbre ne tourne pas, une disposition comme celle de la figure 6 permet- tra à la roue de pompage de tourner sans encombre non seulement malgré certaines irrégularités angulaires dans les trous forés pour l'arbre, mais également malgré de faibles erreurs dans l'a- lignement des trous de montage de l'arbre à ses deux extrémités.
Pour rendre la construction encore plus indépendante de ces
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dernières irrégularités, on donnera aux faces intérieures et ex- térieures des orifices prévus dans les plaques 67 et 68 et rece- vant les extrémités de l'arbre 62, des formes coniques 69.
Pour obtenir une surface portante plus longue entre le coussi- net 63 et l'axe 62 on prévoit sur chaque extrémité du coussinet 63 une saillie ou un prolongement 71 pénétrant dans des logements appropriés 72 des plaques 67 et 68.
On assure la lubrification de la surface d'appui entre le coussinet 63 et l'arbre 62 au moyen d'un orifice sensiblement ra- dial lE$ prévu dans l'arbre 62 de façon à atteindre la surface d'ap- pui en un point où la pression d'appui est la plus faible, cet ori- fice étant relié par un trou axial 47 avec un tuyau 49 qui éta- blit une communication entre le trou 47 et un trou axial 50(figure 5). Ce trou 50 atteint l'espace de pompage en un point où,pendant le fonctionnement de la pompe se forme une pression égale à une fraction de la pression d'échappement.On voit ainsi que, durant le fonctionnement de la;pompe, cette pression assurera une arrivée constante du lubrifiant vers le palier.