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PERFECTIONNEMENTS-RELATIFS AUX POMPES DU TYPE A ENGRENAGES. ET AUX
COUSSINETS DESTINES A CELLES-CI.
La présente invention se rapporte à une pompe soumise à une pres- sion, et plus particulièrement à un coussinet pouvant être soumis à une pres- sion et destiné à une telle pompe, ce coussinet comportant une surface motri- ce sensible à la pression graduée.
La présente invention vise une pompe du type à engrenages venant en prise entre eux; cette pompe comporte un dispositif formant palier et déli- mitant un joint étanche au pompage, ce dispositif entourant les -tourillons des pignons s'étendant axialement et portant de manière étanche contre la face la- térale correspondante de la denture des pignons, lesdits tourillons des pignons s'étendant axialement dans lesdits coussinets; ces derniers sont notamment ca- ractérisés par le fait qu'ils comportent plusieurs pièces disposées axialement, et sur une surface motrice, sensible à la pression, prévue sur lesdits coussi- nets, et disposée excentriquement par rapport à l'axe des tourillonsprécités des pignons.
La présente invention vise également un ensemble de coussinet pou- vant êtré soumis à la pressiono Cet ensemble de coussinet comporte un élé- ment pouvant être soumis à la pression et déplaçable axialement et un élément de support assemblé télescopiquement à l'élément précité pouvant être soumis à la pression. Ledit ensemble de coussinet est prévu pour porter, de manière étanche, contre un élément de pompage, à l'extrémité de l'élément pouvant être soumis à la pression.
L'ensemble de coussinet comporte également une surface motrice, sensible à la pression, graduée, située sur ledit élément pouvant être soumis à la pression entre les extrémités dudit ensembleo
Comme on le sait parfaitement, dans une pompe soumise à la pression, une partie de la pression de refoulement se trouve appliquée aux surfaces ar- rière ou motrices du ou des coussinets pouvant être soumis à la pression, dé- plaçables axialement et comportant plusieurs éléments de pompage comme dans une pompe à engrenages, pour repousser le coussinet en contact d'étanchéité avec l'élément de pompage qui lui est associé.
En choisissant soigneusement,
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dans une pompe du type à engrenages venant en prise entre eux, les aires rela- tives des surfaces avant des coussinets et des surfaces motrices des coussinets, il est possible de contrôler, dans des limites très étroites, la pression d'é- tanchéité réelle obtenue. En pratique, ceci exige une pression effective, quel- que peu plus élevée dans le sens où l'étanchéité tend à être assurée que dans le sens où elle tend à être supprimée.
Dans le type de pompe soumise à la pression, décrite ci-dessus, la chambre motrice ou de charge à laquelle est appliquée la pression de refou- lement est uniformément soumise à la pression de refoulement. Ceci revient à dire qu'il s'exercera sensiblement la même pression en tous points des sur- faces motrices, situéesà l'arrière du coussinet. En conséquence, dans le cas où, comme dans une pompe ordinaire soumise à la pression du type à engrenages venant en prise entre eux, la surface motrice comporte une surface annulaire concentrique à l'axe du pignon de pompage, la force de charge est uniforme au- tour de l'axe de la pompe.
D'autre part, les surfaces avant du coussinet, c'est-à-dire les surfaces avoisinant la surface latérale de l'élément de pom- page, bien qu'étant uniformément disposées par rapport à l'axe du coussinet, ne sont pas soumises à une pression hydraulique uniforme. Etant donné que la pression exercée sur les surfaces avant du coussinet varie depuis une valeur minimum correspondant à la pression d'aspiration régnant dans la zone avoisi- nant le côté aspiration de la pompe à une valeur maximum correspondant à la pression de refoulement régnant au voisinage du côté refoulement de la pompe, la pression exercée sur la surface portant contre la face latérale du pignon augmente progressivement de la pression d'admission à la pression de refoule- ment.
En conséquence, il est évident que, bien qu'on puisse faire en sorte que les forces totales de pression agissant sur les surfaces motrice ou de charge du coussinet soient égales ou dépassent les forces totales de pression agissant sur les surfaces avant du coussinet, les pressions agissant sur tous les points opposés des deux surfaces du coussinet ne seront pas ainsi propor- tionnées, et, (la partie de la surface avant du coussinet la plus proche du côté aspiration étant soumise à une pression plus faible tendant à supprimer l'étanchéité que la partie de la surface avant du coussinet la plus proche du côté refoulement de la pompe) il en résulte un état de pression non équilibré,
tendant à tordre le coussinet dans le carter de la pompe et produi sent- une usure inégale.
L'usure se produite bien entendu, du côté aspiration de la pompe.
Cn peut compenser l'état de non équilibre résultant du gradient de pression agissant sur les surfaces avant du coussinet en déportant la surface motrice (sensible à la pression) du coussinet de manière que l'aire exposée à la pression de la surface motrice soit plus petite du côté aspiration de la pompe que du côté refoulement. A cet effet, on utilise un coussinet muni d'une extrémité à rebord et pouvant porter contre la surface latérale de l'élément de pompage et on déporte la périphérie de la partie tubulaire en direction du côté aspiration de la pompe.
L'aire résultante, généralement annulaire, de la surface motrice, présente une largeur nettement inférieure au voisinage du côté aspiration de la pompe qu'au voisinage dû côté refoulement..En conséquen- ce, étant donné que la force exercée est fonction de la pression et de l'aire, la force exercée est proportionnellement plus grande du côté refoulement de la surface motrice que du côté aspiration, ce qui compense le gradient de pres- sion s'exerçant sur la surface avant du coussinet.
L'organisation décrite ci-dessus exige un carter de pompe spécial, c'est-à-dire que la cavité recevant le coussinet doit également être déportée pour se prêter à l'excentricité de la partie tubulaire. On a constaté en pra- tique, qu'il est quelque peu difficile d'obtenir, lors de la fabrication en série, le degré considérable d'excentricité nécessaire sans augmenter exagéré- ment le coût de la fabrication. En outre, comme on le verra tout de suite, l'organisation Haberland ne convient pas pour modifier des pompes déjà en usa- ge, c'est-à-dire que, par suite de la modification indispensable du carter, il n'est pas pratique d'appliquer ce perfectionnement à des pompes soumises à la pression et déjà existantes.
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Un obj e t de la présente invention consiste à prévoir une pompe nou- velle et perfectionnée soumise à la pression et plus particulièrement, un en- semble de coussinet pouvant être soumis à la pression, ensemble que l'on peut appliquer à un carter de pompe classique sans modifier ce dernier et qui cons- titue une surface motrice sensible à la pression graduée
Conformément à l'un des modes de réalisation de la présente inven- tion, on peut prévoir une pompe à engrenages (venant en prise entre eux) pou- vant être soumise à la pression comportant un seul jeu de coussinets pouvant être soumis à la pression et axialement déplaçables; les coussinets axialement déplaçables comportent chacun un ensemble de coussinet en deux pièces, percées axialement.
L'ensemble de coussinet comprend un couvercle, dont la surface avant peut porter de manière étanche contre la surface latérale de l'élément de pompage de la pompe et dont la surface arrière exposée à la pression consti- tue la surface motrice (ou pouvant être soumise à la pression) de l'ensemble de coussinet. La surface arrière du couvercle comporte un évidement cylindri- que et profond dont l'axe est déporté du côté aspiration de la pompe par rap- port à l'ouverture axiale traversant le couvercle. La partie tubulaire du coussinet, comportant le second élément de l'ensemble, est pourvue de plusieurs rebords axialement espacés et s'étendant radialement. Cette partie tubulaire comprend une partie saillante (ou bossage) cylindrique, déportée sur sa surface avant.
Cette partie saillante est conçue pour se loger dans l'évidement formé dans le couvercle et pour être rendue étanche par rapport à ce dernier par une bague d'étanchéité disposée dans une gorge pratiquée autour de la périphérie de la partie saillante. L'épaisseur axiale de l'ensemble, depuis la surface avant du couvercle jusqu'à la surface la plus en arrière pourvue d'un rebord, est établie pour être égale à l'épaisseur normale du rebord prévu sur un cous- sinet classique pouvant être soumis à la pression. On peut donc remplacer un coussinet classique par cet ensemble sans modifier le carter.
D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre et qui est faite en se ré- férant au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue en coupe, axiale, fragmentaire d'une pompe du type à engrenages venant en prise entre eux et pouvant être soumise à la pression, cet-Ce pompe comportant deux ensembles de coussinet conformes à la 'présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale, fait sensiblement par 2-2 de la figure 1; enfin, la figure 3 est une vue en coupe, faite sensiblement par 3-3 de la figure 2.
En se reportant maintenant au dessin, et notamment à la figure 1, on voit qu'il représente une pompe comportant un carter en plusieurs parties se composant d'un corps principal 5 et d'un élément de fermeture 6 de gauche.
Ces parties sont solidement boulonnées ensemble et coopèrent entre elles pour délimiter deux alésages ou chambres 7 et 8 à pignons de pompage; ces chambres, qui s'entrecoupent, ont leurs axes parallèles et elles sont organisées pour recevoir, de manière complémentaire, des pignons de pompage 9 et 10 (engrenant entre eux), montés pour pouvoir tourner dans les coussinets appropriés. Dans le mode de réalisation représenté, les pignons de pompage 9 et 10 comportent respectivement des arbres-tourillons creux 11 et 12 qui en font partie intégran- te. Les parties de droite des arbres-tourillons 11 et 12 sont logées dans des coussinets classiques 13 et 14 à rebords montés dans les parties de droite des chambres 7 et 8 à pignons.
Les parties de gauche des tourillons 11 et 12 sont respectivement montées dans des ensembles de coussinet 15 et 16 pouvant être soumis à la pression et réglables axialement, ces ensembles de coussinet étant montés dans le côté de gauche des chambres 7 et 8 à pignons de pompage. Les ensembles de coussinet 15 et 16 sont construits conformément à la présente invention et on les décrira ci-après en détail. Dans le mode de réalisation représenté, le pignon de pompage inférieur 10 est le pignon d'entraînement et, par suite, l'extrémité du tourillon 12 du pignon présente une partie terminale cannelée d'accouplement 17, grâce à. laquelle l'arbre peut être relié à une sour-
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ce d'énergie appropriée en vue de son entraînement.
Le liquide à basse pres- sion pénètre dans le carter de la pompe par le conduit d' aspiration 18 et le liquide à pression élevée sort par le conduit de refoulement 19, les conduits d'aspiration et de refoulement communiquant, respectivement, avec le côté as- piration et le côté refoulement des pignons de pompage engrenant entre eux,
Etant donné que les ensembles de coussinet 15 et 16 sont essentiel- lement identiques, on ne décrira en détail que l'ensemble de coussinet 15.
L'ensemble de coussinet 15 comporte une partie principale ou tubulaire 22 et un couvercle 23 monté pour recouvrir l'extrémité de droite de la partie tubu- laire. Gomme on le voit sur la figure 1, le couvercle 23 est de configuration générale cylindrique ou en forme de disque et est traversé par une ouverture 24, s'étendant axialement, de diamètre suffisant pour recevoir l'arbre-touril- lon 11 des pignons. En pratique, le diamètre de l'ouverture 24 est légèrement plus grand que le diamètre extérieur de l'arbre 11 pour permettre un léger réglage angulaire du couvercle par rapport à l'axe de l'arbre pour se prêter au défaut d'alignement.
Une courte rainure 23a, s'étendant vers le bas, est prévue dans la partie inférieure de la surface du couvercle 23 portant contre la face latérale du pignon et est située légèrement vers la gauche (comme on le voit sur la figure 2) du point d'engrènement de la denture des pignons, ce qui fait que cette rainure et l' ouverture 14 sont en communic ation avec la pression d' aspiration.
Comme on le voit plus clairement sur les figures 2 et 3 le couver- cle 23 comporte sur son côté gauche (voir figure 1) un évidement cylindrique profond 25,'dont l'axe est déporté par rapport à l'axe de l' ouverture 24. Il apparaîtra ci-après que l'importance de l'excentrement de l'évidement 25 dé- pend du gradient à compenser. L'évidement 25 est déporté vers la gauche, comme on le voit sur la figure 2, en réduisant ainsi la largeur de la surface motri- ce 26 pouvant être soumise à la pression, du côté de cette dernière avoisinant le conduit d'aspiration 18 de la pompe, mais en augmentant, de manière corres- pondante, la largeur de la surface motrice 26 du côté de cette dernière avoisi- nant le conduit de refoulement 19 de la pompe.
Le couvercle 23 s'ajuste étroi- tement dans le diamètre intérieur de la chambre 7, formée dans le carter de la pompe, un jeu suffisant étant toutefois prévu pour permettre le déplacement axial du couvercle par rapport au carter afin que la surface avant du couvercle puisse porter de manière étanche contre la surface latérale des pignons de pompage.
La partie tubulaire 22 de l'ensemble de coussinet est munie d'une ouverture 27 s'étendant axialement et communiquant, par son extrémité de droi- te, avec l'ouverture 24 ménagée dans le couvercle 23; toutefois, le diamètre intérieur de l' ouverture 27 peut être quelque peu inférieur au diamètre inté- rieur de l'ouverture 24, étant donné qu'il est désirable que l'arbre 11 y soit monté avec un ajustage cylindrique serré. Etant donné que la rainure axiale 28 s'étend de l'extrémité de droite à l'extrémité de gauche de l'ouverture axiale 27, elle assure la lubrification appropriée de l'arbre 11 du pignon.
Comme on le voit sur la figure 1, près de son extrémité de gauche, l'élément 22 c omporte une prof onde gorge annulaire 30 qui s'étend autour de'sa périphé- rie et constitue sur son côté gauche, un rebord 31 et, sur son coté droit, un rebord 32. On donne à la gorge 30 une profondeur aussi importante que possi- ble (sans affaiblir exagérément la structure du coussinet) pour réduire le poids de l'ensemble et, en même temps, pour offrir une aire de surface plus grande de l'ensemble au fluide en cours de pompage, en aidant ainsi à maintenir le coussinet à une basse température.
Le rebord s'étend radialement vers l'extérieur sensiblement plus loin que le rebord 31 et sa partie saillante prend appui du côté gauche (comme on le voit sur la figure 1) sur un épaulement annulaire 33 de l'alésage du car- ter de la pompe. La partie principale ou tubulaire de l'ensemble est ainsi solidement supportée dans la cavité 7 recevant le coussinet du carter de la pompe et est relativement immobile par rapport à ce dernier lors du fonction- nement normal de la pompe.
La surface terminale de droite du grand rebord 32, comme on le voit sur la figure 1, est pourvue d'une partie protubérante ou sail- lante ou bossage 34 qui est logé dans l'évidement excentré 25 ménagé dans le
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couvercle 23, le bossage 34 étant excentré de manière similaire. Le bossage 34 constitue la partie complémentaire de l'évidement 25 dans lequel il s'ajus- te étroitement de manière télescopiqueo On empêche la fuite du liquide sous pression provenant de la surface 26 (par un espace tel que celui qui peut être laissé entre les surfaces latérales du bossage 34 et les surfaces latérales voisines de l'évidement 25 pour permettre le déplacement du couvercle 23) en disposant un joint annulaire 33, de section en 0,
dans un évidement annulaire 36 prévu autour de la périphérie du bossage 34. Le joint annulaire en 0 permet le déplacement relatif du couvercle 23 par rapport à la partie tubulaire et par rapport notamment au bossage de cette dernière tout en assurant l'étanchéi- té aux fluides. On aurait pu, bien entendu, prévoir le bossage sur le couver- cle 23 et l'évidement dans l'extrémité de la partie tubulaire 22, à l' endroit voulu et, de même, la bague d'étanchéité 35 aurait pu aussi bien être supportée dans une gorge interne pratiquée dans l'évidement que par le bossage 34.
.Afin de réaliser une pression initiale de charge, on dispose plu- sieurs ressorts de charge 37 dans des logements appropriée ménagés dans le bossage 34 et dans le couvercle 23 pour initialement repousser le couvercle vers la surface latérale voisine du pignon de pompage 9. On réalise ainsi le contact d'étanchéité initial recherché Toutefois, immédiatement après le dé- but du pompage, la pression de refoulement est communiquée à la surface motri- ce de l'ensemble de coussinet par un passage 38 s'étendant axialement, entre les ensembles de coussinet 15 et 16 (à l'endroit de convergence des périphéries des grands rebords des deux ensembles de coussinets sur leur côté droit;
comme on le voit sur la figure 2, c'est-à-dire du côté avoisinant le conduit de re- foulement 19) et la paroi voisine du cartero Cette pression de refoulement étant communiquée à la surface motrice 26, la pression charge le couvercle 23 et le repousse vers la droite, comme on le voit sur la figure 1, pour établir et maintenir en contact d'étanchéité ce dernier et la face latérale du pignon, conformément à la pratique habituelle des pompes soumises à la pression.,
Il est bien entendu que l'on doit, soit prévoir un jeu suffisant entre la périphérie du rebord 31 et les parois voisines du carter de la pompe, soit former d'une autre manière, sur la périphérie du rebord, un passage appro- prié pour faire communiquer la chambre délimitée principalement par la gorge 30 avec une zone à basse pression.
En l'absence d'une telle mise en communi- cation, la pression s'accumulerait contre la surface de gauche du rebord 32 comme on le voit sur la figure 1, en provoquant le déplacement de la partie principale 22 de l'ensemble de coussineto Etant donné qu'il est désirable que le rebord 31 coppère avec le rebord 32 pour établir et maintenir l'alignement du coussinet dans l'alésage, on pratique, de préférence, dans la périphérie de chaque rebord 31, une rainure 31a s'étendant axialement, l'extrémité de gau- che de chaque rainure 31a communiquant alors avec une zone à basse pression intermédiaire de la pompe par le passage s'étendant axialement dans le touril- lon du pignon qui lui est associé.
Etant donné, comme on l'a exposé ci-dessus, que, d'une part, la force exercée par la pression agissant sur la surface motrice 26 pouvant être soumise à la pression est déterminée par la pression et l'importance de l'aire contre laquelle elle agit et que, d'antre part, la partie de cette aire avoi- sinant le côté aspiration de la pompe est d'étendue tout à fait étroite (comme cela est entièrement évident d'après la figure 2) comparativement à la partie de l'aire motrice avoisinant le côté refoulement de la pompe, il sera évident que la force agissant dans le sens établissant un joint sera moindre sur la face latérale du couvercle du coussinet (située du côté aspiration de la pom- pe)
que sur la face latérale de ce dernier située du côté refoulement de la pompeo La valeur de cette force de charge de pression augmentera depuis une valeur minimum au voisinage de la surface motrice 26 située du côté aspiration de la pompe jusqu'à. une valeur maximum au voisinage de la surface motrice si- tuée du côté refoulement de la pompeo En contrôlant les aires relatives de la partie avoisinant le conduit d'aspiration et des parties avoisinant le con- duit refoulement,,
on peut déterminer le gradient de la force de charge de la pression s'exerçant sur la surface motrice pour correspondre sensiblement en gradient aux forces de pression utiles s'exerçant sur les surfaces du couver- cle portant contre la face avant ou face latérale du pignon En même temps
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on choisit l'étendue totale de l'aire 26 de telle sorte que la force de char- ge de la pression dépasse la force dirigée dans le sens opposé sur la surface du couvercle portant contre la face latérale du pignon, en vue de réaliser la force d'étanchéité réelle requise pour établir un joint de pompage adéquat con- formément à la pratique habituelle des pompes soumises à la pression.
On a constaté qu'en pratique, il est quelquefois nécessaire, dans le but d'établir l'équilibre optimum, de réaliser une aire biseautée 39 s'éten- dant partiellement autour de la périphérie de la surface avant du couvercle du côté de ce dernier avoisinant le conduit de refoulement 19. L'aire biseau- tée s'étend, en sens inverse des aiguilles d'une montre, depuis le côté refou- lement de la pompe vers le côté aspiration, comme on le voit sur la figure 2, et l'emplacement de l'extrémité de gauche de l'aire biseautée est choisi pour mettre cette extrémité en communication avec une zone à pression relativement basse, De plus,
la surface du couvercle 23 portant contre la face avant ou face latérale du pignon peut être rainurée ou réduite et les aires rainurées ou réduites peuvent être mises en communication avec la pression régnant du côté aspiration pour réduire sur cette surface l'air de pression effective.
Etant donné que l'aire excentrique à la base de l'évidement 25 est mise en communication avec la pression régnant du côté aspiration par l'ouver- ture 24 et la rainure 23a, il est évident que tout fluide sous pression prove- nant du côté refoulement de la pompe et s'échappant par le joint 35 sera mis en communication avec la pression régnant du côté aspiration. En même temps, la pression régnant du côté aspiration agira sur cette aire évidée pour repous- ser ce côté du couvercle du coussinet contre la face latérale voisine du pignon avec une force propor tionnelle à la pression régnant du côté aspiration.
Afin de faciliter la description, on a décrit l'ensemble du cous- sinet 15 cimme étant de configuration générale cylindrique, ceci étant la con- figuration classique du coussinet de pompe. Toutefois, il doit être bien entendu que la présente invention est également applicable soit à une construc- tion curviligne, soit à une construction angulaire et que, de même, l'évidement 25 et le bossage 34 peuvent avoir une configuration curviligne ou angulaire.
Toutefois la configuration cylindrique représentée convient, en général, plus facilement aux techniques de la fabrication en série.
Il est évident, d'après ce qui précède, que l'ensemble de coussi- net, objet de la présente invention, peut être construit de manière à n'exiger aucune modification de la cavité recevant le coussinet du carter de la pompe, du type classique, soumise à la pression et, en conséquence, le coussinet est interchangeable avec le coussinet de type courant. Il est également évident qu'en vertu de cette caractéristique d'interchangeabilité, il est possible de réaliser plusieurs jeux d'ensembles de coussinet présentant différentes dispo- sitions ou proportions des surfaces motrices, de sorte qu'en utilisant l'un ou l'autre de ces jeux, la pompe puisse être adaptée pour se prêter à une gam- me étendue de ¯gradients de force s'exerçant sur les surfaces avant des cous- sinets.
Bien que l'on ait décrit l'invention comme particulièrement appli- cable à une pompe du type à engrenages venant en prise entre eux et pouvant être soumise à la pression, il est bien évident qu'elle est également applica- ble aux pompes. du type à palettes utilisant une plaque terminale pouvant être soumise à la pression.
Dans les cas où l'on s'est référé aux diverses pièces de la pompe objet de la présente invention comme étant situées dans une position de droite ou de gauche, il est bien entendu que ceci n'est fait que dans le but de faci- liter la description et que de telles références ne se rapportent qu'aux posi- tions relatives des pièces telles que représentées sur le dessin annexé.
Il est bien évident que le mode de réalisation décrit ci-dessus et représenté sur le dessin annexé n'est donné qu'à titre indicatif et non li- mitatif et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit et de la portée de l'invention.
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IMPROVEMENTS-RELATING TO PUMPS OF THE GEAR TYPE. AND TO
CUSHIONS INTENDED FOR THESE.
The present invention relates to a pump subjected to a pressure, and more particularly to a bearing capable of being subjected to a pressure and intended for such a pump, this bearing comprising a motive surface sensitive to the graduated pressure.
The present invention relates to a pump of the type with gears coming into engagement with one another; this pump comprises a device forming a bearing and delimiting a pump-tight seal, this device surrounding the journals of the axially extending pinions and sealingly bearing against the corresponding lateral face of the toothing of the pinions, said journals of the pinions. axially extending sprockets in said bearings; the latter are in particular charac- terized by the fact that they comprise several parts arranged axially, and on a driving surface, sensitive to pressure, provided on said bearings, and disposed eccentrically with respect to the axis of the aforementioned journals of the pinions .
The present invention also relates to a bearing assembly capable of being subjected to pressure. This bearing assembly comprises an element capable of being subjected to pressure and axially displaceable and a support element telescopically assembled to the aforesaid element capable of being subjected. with pressure. Said bearing assembly is provided to bear, in a sealed manner, against a pumping element, at the end of the element capable of being subjected to pressure.
The bearing assembly also has a graduated pressure sensitive driving surface located on said pressure-susceptible member between the ends of said assembly.
As is well known, in a pump subjected to pressure, part of the discharge pressure is applied to the rear or driving surfaces of the bearing (s) which can be subjected to pressure, which can be moved axially and which comprises several elements. pumping as in a gear pump, to push the bearing into sealing contact with the pumping element associated with it.
By choosing carefully,
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in a pump of the type with gears engaging with each other, the areas relating to the front surfaces of the bearings and the driving surfaces of the bearings, it is possible to control, within very narrow limits, the actual sealing pressure obtained. In practice, this requires an effective pressure, somewhat higher in the sense that the seal tends to be provided than in the sense that it tends to be removed.
In the type of pressurized pump described above, the driving or charging chamber to which the discharge pressure is applied is uniformly subjected to the discharge pressure. This amounts to saying that substantially the same pressure will be exerted at all points of the drive surfaces, located at the rear of the bearing. Accordingly, in the case where, as in an ordinary pump subjected to the pressure of the gear type engaged with each other, the driving surface has an annular surface concentric with the axis of the pumping pinion, the load force is uniform. around the axis of the pump.
On the other hand, the front surfaces of the bearing, that is to say the surfaces adjoining the lateral surface of the pumping element, although being uniformly disposed with respect to the axis of the bearing, are not not subjected to uniform hydraulic pressure. Since the pressure exerted on the front surfaces of the bearing varies from a minimum value corresponding to the suction pressure prevailing in the area surrounding the suction side of the pump to a maximum value corresponding to the discharge pressure prevailing in the vicinity on the discharge side of the pump, the pressure exerted on the surface bearing against the side face of the pinion gradually increases from the inlet pressure to the discharge pressure.
Accordingly, it is evident that while the total compressive forces acting on the driving or loading surfaces of the bearing can be made to equal or exceed the total compressive forces acting on the front surfaces of the bearing, the pressures acting on all the opposite points of the two surfaces of the bearing will not be thus proportioned, and, (the part of the front surface of the bearing closest to the suction side being subjected to a lower pressure tending to remove the seal the part of the front surface of the bearing closest to the discharge side of the pump) this results in an unbalanced pressure condition,
tending to twist the bearing in the pump housing and produce uneven wear.
Wear naturally occurs on the suction side of the pump.
Cn can compensate for the state of non-equilibrium resulting from the pressure gradient acting on the front surfaces of the bearing by shifting the driving surface (pressure sensitive) of the bearing so that the area exposed to the pressure of the driving surface is more smaller on the suction side of the pump than on the discharge side. For this purpose, a pad is used provided with a flanged end and able to bear against the lateral surface of the pumping element and the periphery of the tubular part is offset towards the suction side of the pump.
The resulting generally annular area of the driving surface has a width markedly smaller in the vicinity of the suction side of the pump than in the vicinity of the discharge side. Consequently, since the force exerted is a function of the pressure and area, the force exerted is proportionately greater on the discharge side of the driving surface than on the suction side, which compensates for the pressure gradient on the front surface of the bearing.
The organization described above requires a special pump casing, ie the cavity receiving the bearing must also be offset to accommodate the eccentricity of the tubular part. It has been found in practice that it is somewhat difficult to achieve, in mass production, the considerable degree of eccentricity required without unduly increasing the cost of manufacture. In addition, as will be seen immediately, the Haberland organization is not suitable for modifying pumps already in use, that is to say that, due to the essential modification of the housing, it is not not practical to apply this improvement to pumps subjected to pressure and already existing.
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An object of the present invention is to provide a new and improved pressurized pump and more particularly a pressurable bearing assembly which can be applied to a pump housing. conventional without modifying the latter and which constitutes a motor surface sensitive to graduated pressure
According to one of the embodiments of the present invention, there can be provided a gear pump (engaging them) capable of being subjected to the pressure comprising a single set of bearings capable of being subjected to the pressure. and axially movable; the axially displaceable bearings each comprise a two-piece bearing assembly, axially drilled.
The bearing assembly comprises a cover, the front surface of which can be sealed against the side surface of the pumping element of the pump and the rear surface exposed to pressure of which constitutes the driving surface (or can be under pressure) of the bearing assembly. The rear surface of the cover has a deep cylindrical recess, the axis of which is offset on the suction side of the pump with respect to the axial opening passing through the cover. The tubular portion of the pad, including the second member of the assembly, is provided with a plurality of axially spaced and radially extending flanges. This tubular part comprises a protruding (or boss) cylindrical part, offset on its front surface.
This protruding part is designed to be housed in the recess formed in the cover and to be sealed with respect to the latter by a sealing ring disposed in a groove formed around the periphery of the protruding part. The axial thickness of the assembly, from the front surface of the cover to the rearmost surface provided with a rim, is set to be equal to the normal thickness of the rim provided on a conventional pad which can be under pressure. It is therefore possible to replace a conventional bearing with this assembly without modifying the casing.
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description which follows and which is made with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a sectional, axial, fragmentary view of FIG. a pump of the interlocking gear type which can be pressurized, this pump comprising two sets of bushings according to the present invention; Figure 2 is a cross-sectional view, taken substantially at 2-2 of Figure 1; finally, Figure 3 is a sectional view, made substantially by 3-3 of Figure 2.
Referring now to the drawing, and in particular to FIG. 1, it can be seen that it represents a pump comprising a casing in several parts consisting of a main body 5 and a closing element 6 on the left.
These parts are firmly bolted together and cooperate with each other to define two bores or chambers 7 and 8 with pumping pinions; these rooms, which intersect, have their axes parallel and they are organized to receive, in a complementary manner, pumping gears 9 and 10 (meshing with each other), mounted to be able to rotate in the appropriate bearings. In the embodiment shown, the pumping pinions 9 and 10 respectively comprise hollow journal shafts 11 and 12 which form an integral part thereof. The right parts of the journal shafts 11 and 12 are housed in conventional bearings 13 and 14 with flanges mounted in the right parts of the chambers 7 and 8 with pinions.
The left-hand portions of the journals 11 and 12 are respectively mounted in axially adjustable, pressure-capable bearing assemblies 15 and 16, these bearing assemblies being mounted in the left side of the pumping pinion chambers 7 and 8 . The bearing assemblies 15 and 16 are constructed in accordance with the present invention and will be described in detail below. In the illustrated embodiment, the lower pumping pinion 10 is the drive pinion and, therefore, the end of the pinion journal 12 has a splined end coupling portion 17, thanks to. which the tree can be connected to a source
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that appropriate energy for training.
The low pressure liquid enters the pump housing through the suction line 18 and the high pressure liquid exits through the discharge line 19, the suction and discharge lines communicating, respectively, with the side. suction side and the discharge side of the pumping pinions meshing with each other,
Since the bearing assemblies 15 and 16 are essentially the same, only the bearing assembly 15 will be described in detail.
The pad assembly 15 has a main or tubular portion 22 and a cover 23 mounted to cover the right end of the tubular portion. As can be seen in FIG. 1, the cover 23 is of generally cylindrical or disc-shaped configuration and is crossed by an opening 24, extending axially, of sufficient diameter to receive the journal shaft 11 of the pinions. . In practice, the diameter of opening 24 is slightly larger than the outside diameter of shaft 11 to allow slight angular adjustment of the cover relative to the axis of the shaft to lend itself to misalignment.
A short groove 23a, extending downward, is provided in the lower part of the surface of the cover 23 bearing against the side face of the pinion and is located slightly to the left (as seen in figure 2) of the point meshing of the toothing of the pinions, which means that this groove and the opening 14 are in communication with the suction pressure.
As can be seen more clearly in Figures 2 and 3, the cover 23 has on its left side (see Figure 1) a deep cylindrical recess 25, the axis of which is offset from the axis of the opening. 24. It will appear below that the size of the eccentricity of the recess 25 depends on the gradient to be compensated for. The recess 25 is offset to the left, as can be seen in FIG. 2, thus reducing the width of the driving surface 26 which can be subjected to the pressure, on the side of the latter adjacent to the suction duct 18. of the pump, but by correspondingly increasing the width of the driving surface 26 on the side of the latter bordering the delivery duct 19 of the pump.
The cover 23 fits tightly within the internal diameter of the chamber 7, formed in the pump housing, however sufficient clearance is provided to allow axial displacement of the cover relative to the housing so that the front surface of the cover can be sealed against the side surface of the pumping gears.
The tubular part 22 of the bearing assembly is provided with an opening 27 extending axially and communicating, at its right end, with the opening 24 made in the cover 23; however, the inside diameter of opening 27 may be somewhat smaller than the inside diameter of opening 24, since it is desirable that the shaft 11 be mounted therein with a cylindrical interference fit. Since the axial groove 28 extends from the right end to the left end of the axial opening 27, it ensures the proper lubrication of the pinion shaft 11.
As can be seen in FIG. 1, near its left end, element 22 comprises a deep annular groove 30 which extends around its periphery and constitutes on its left side a flange 31 and , on its right side, a flange 32. The groove 30 is given as deep as possible (without unduly weakening the structure of the pad) to reduce the weight of the assembly and, at the same time, to provide larger surface area of the assembly to the fluid being pumped, thereby helping to keep the pad at a low temperature.
The rim extends radially outwards substantially further than the rim 31 and its protruding part bears on the left side (as seen in FIG. 1) on an annular shoulder 33 of the bore of the housing. the pump. The main or tubular part of the assembly is thus firmly supported in the cavity 7 receiving the bearing of the pump casing and is relatively immobile relative to the latter during normal operation of the pump.
The right end surface of the large rim 32, as seen in Figure 1, is provided with a protruding or protruding portion or boss 34 which is received in the eccentric recess 25 in the
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cover 23, the boss 34 being eccentric in a similar manner. The boss 34 forms the complementary part of the recess 25 into which it fits tightly in a telescopic manner. Leakage of pressurized liquid from the surface 26 is prevented (by a space such as that which can be left between them. lateral surfaces of the boss 34 and the lateral surfaces adjacent to the recess 25 to allow movement of the cover 23) by arranging an annular seal 33, of section 0,
in an annular recess 36 provided around the periphery of the boss 34. The annular seal at 0 allows the relative movement of the cover 23 with respect to the tubular part and in particular with respect to the boss of the latter while ensuring the seal against fluids. One could, of course, have provided the boss on the cover 23 and the recess in the end of the tubular part 22, at the desired location and, likewise, the sealing ring 35 could also have been provided. be supported in an internal groove made in the recess by the boss 34.
In order to achieve an initial load pressure, several load springs 37 are placed in suitable housings formed in the boss 34 and in the cover 23 in order to initially push the cover towards the side surface adjacent to the pumping pinion 9. It is thus achieves the desired initial sealing contact. However, immediately after the start of pumping, the discharge pressure is communicated to the driving surface of the bearing assembly by a passage 38 extending axially between the assemblies. bearing 15 and 16 (at the point of convergence of the peripheries of the large edges of the two sets of bearings on their right side;
as seen in Figure 2, that is to say on the side adjacent to the discharge duct 19) and the wall adjacent to the housing This discharge pressure being communicated to the driving surface 26, the pressure loads the cover 23 and pushes it to the right, as seen in FIG. 1, to establish and maintain in sealing contact the latter and the side face of the pinion, in accordance with the usual practice of pumps subjected to pressure.
It is understood that one must either provide a sufficient clearance between the periphery of the rim 31 and the neighboring walls of the pump casing, or form in another way, on the periphery of the rim, a suitable passage. to communicate the chamber delimited mainly by the groove 30 with a low pressure zone.
In the absence of such communication, pressure would build up against the left surface of the flange 32 as seen in Figure 1, causing the displacement of the main part 22 of the assembly. coussineto Since it is desirable for the flange 31 to co-operate with the flange 32 to establish and maintain the alignment of the cushion in the bore, preferably in the periphery of each flange 31 a groove 31a is formed. extending axially, the left end of each groove 31a then communicating with an intermediate low pressure zone of the pump through the passage extending axially in the pinion journal associated therewith.
Since, as discussed above, on the one hand, the force exerted by the pressure acting on the driving surface 26 capable of being subjected to the pressure is determined by the pressure and the magnitude of the pressure. area against which it acts and that, on the other hand, the part of this area adjoining the suction side of the pump is quite narrow in extent (as is entirely evident from figure 2) compared to With the part of the driving area bordering on the discharge side of the pump, it will be obvious that the force acting in the direction establishing a seal will be less on the side face of the bearing cover (located on the suction side of the pump)
only on the side face of the latter located on the discharge side of the pumpo The value of this pressure load force will increase from a minimum value in the vicinity of the driving surface 26 located on the suction side of the pump to. a maximum value in the vicinity of the driving surface located on the delivery side of the pump By checking the relative areas of the part adjacent to the suction duct and of the parts adjacent to the delivery duct ,,
the gradient of the load force of the pressure exerted on the driving surface can be determined to correspond substantially in gradient to the useful pressure forces exerted on the surfaces of the cover bearing against the front face or lateral face of the pinion At the same time
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the total extent of the area 26 is chosen such that the load force of the pressure exceeds the force directed in the opposite direction on the surface of the cover bearing against the lateral face of the pinion, in order to achieve the actual sealing force required to establish an adequate pumping seal in accordance with usual practice with pressurized pumps.
It has been found that in practice it is sometimes necessary, in order to establish the optimum balance, to provide a bevelled area 39 extending partially around the periphery of the front surface of the cover on the side of this. last adjoining the discharge pipe 19. The bevelled area extends counterclockwise from the discharge side of the pump to the suction side, as shown in figure 2 , and the location of the left end of the beveled area is chosen to put that end in communication with a relatively low pressure area.
the surface of the cover 23 bearing against the front face or side face of the pinion can be grooved or reduced and the grooved or reduced areas can be placed in communication with the pressure prevailing on the suction side to reduce the air of effective pressure on this surface.
Since the eccentric area at the base of the recess 25 is brought into communication with the pressure on the suction side through the opening 24 and the groove 23a, it is evident that any pressurized fluid from the suction side. discharge side of the pump and escaping through the seal 35 will be placed in communication with the pressure prevailing on the suction side. At the same time, the pressure on the suction side will act on this recessed area to push that side of the bearing cover against the adjacent side face of the pinion with a force proportional to the pressure on the suction side.
For ease of description, the entire crown pad has been described to be generally cylindrical in configuration, this being the conventional pump pad configuration. However, it should be understood that the present invention is also applicable either to a curvilinear construction or to an angular construction and that, likewise, the recess 25 and the boss 34 may have a curvilinear or angular configuration.
However, the cylindrical configuration shown is generally more easily suited to mass production techniques.
It is evident from the foregoing that the cushion assembly, object of the present invention, can be constructed so as not to require any modification of the cavity receiving the housing of the pump housing, of the pump housing. conventional type, subjected to pressure and, therefore, the bearing is interchangeable with the ordinary type bearing. It is also evident that by virtue of this feature of interchangeability, it is possible to realize several sets of bearing assemblies having different arrangements or proportions of the driving surfaces, so that by using one or the other Another such clearance is that the pump can be adapted to accommodate a wide range of force gradients acting on the front surfaces of the cushions.
Although the invention has been described as particularly applicable to a pump of the interlocking gear type which can be pressurized, it is evident that it is also applicable to pumps. of the vane type using a pressurable end plate.
In cases where reference has been made to the various parts of the pump object of the present invention as being located in a right or left position, it is understood that this is only done for the purpose of facilitating - read the description and that such references relate only to the relative positions of the parts as shown in the accompanying drawing.
It is obvious that the embodiment described above and shown in the appended drawing is given only as an indication and not limitative and that various modifications can be made to it without departing for this from the spirit and scope of the invention.