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'La présente invention se rapporte au graissage des paliers de tourillons de dispositifs rotatifs assurant un achemi- nement de fluide, et concerne plus particulièrement, bien que non exclusivement, les paliers de tourillons des pompes du type à engrenage, ces pompes pouvant être entraînées par une source d'énergie extérieure, afin de refouler un liquide, ou,inversement, pouvant être entraînées par un liquide, afin de travailler comme moteurs.
Quand une pompe à engrenage utilisant des paliers lisses
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pour supporter ses.tourillons travaille sous une pression élevée, il est nécessaire d'assurer le passage de lubrifiant à travers le palier en vue d'assurer son graissage et son refroidissement.
A cet effet, il est prévu, suivant l'invention, une rainure hélicoïdale ménagée dans l'alésage de l'un au moins des paliers, les deux extrémités de l'alésage étant reliées à des points inté- rieurs au carter de pompe supportant des pressions équivalentes (de préférence la pression d'admission dans une pompe assurant un refoulement de liquide) de sorte que la rotation de l'arbre dans le palier provoque le passage du liquide de travail suivant un- trajet hélicoïdal, afin qu'il agisse comme lubrifiant et comme liquide de refroidissement. Une partie de ce liquide est entraînée autour de l'arbre et force une pellicule de fluide séparant l'arbre de l'alésage du palier.
Il est essentiel que cette pellicule de fluide forme une surface continue sur le côté chargé du palier, de façon à pouvoir fournir un support maximum pour l'arbre. Pour parvenir à ce résul- tat, la rainure hélicoïdale est disposée de manière à parcourir la longueur du palier en ne formant pas plus de deux tiers d'une spire dans l'alésage, la plus grande partie au moins de la longueur de cette rainure se trouvant du côté non chargé du palier, de sorte qu'elle ne forme pas, dans la surface de la pellicule de fluide supportant'l'arbre, de discontinuité suffisante pour entraîner une perte de surface notable.
Quand la pompe doit être utilisée avec des fluides à faible viscosité ou avec des fluides n'ayant que de faibles pro- priétés de graissage, il est essentiel de réaliser un écoulement ou passage de fluide aussi intense que possible à travers le palier pour entretenir la pellicule de fluide,.et également pour refroidir ce palier.
. Des recherches ont montré que le type de rainure optimum
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pour l'obtention d'un tel écoulement du fluide est une rainure relativement peu profonde, dont la largeur représente trois fois ou plus sa profondeur par exemple. Pour obtenir un écoulement de fluide plus important, il semble judicieux de prévoir plusieurs rainures dans l'alésage. Ces rainures sont, de préférence, rap- prochées assez étroitement les unes des autres pour former en fait une seule rainure plus large comportant une ou plusieurs cloisons longitudinales étroites divisant la rainure en un certain nombre de sections ayant la même largeur. Les arêtes, au moins les arêtes extérieures des rainures sont de préférence chanfreinées pour permettre au fluide entraîné par l'arbre de pénétrer plus aisément dans le jeu ménagé'entre l'arbre et l'alésage du palier.
Suivant un agencement préférentiel, des canaux sont prévus pour permettre au fluide à basse pression d'accéder aux deux extré- mités du palier. Pour atteindre l'extrémité interne du palier quand le tourillon et la face de portée du pignon sont fabriqués d'une seule pièce, des re res reliant l'alésage du palier au côté admission de la pompe sont de préférence prévues transversa- lement à la face du palier. L'écoulement dans les rainures héli- coïdales peut s'effectuer en direction des faces latérales des pignons ou à l'écart de ceux-ci.
Dans le cas d'une pompe compor- tant des paliers monoblocs, le sens d'écoulement est de préférence étudié de façon que le fluide passe de l'orifice ou de l'ouïe d'admission vers les extrémités externes des paliers, puis traverse les rainures hélicoïdales en direction des faces latérales des pignons, et sorte par les rainures ménagées dans la'face du palier, pour revenir vers cet orifice d'admission. Ce sens d'écoulement évite les difficultés qui pourraient résulter d'un prélèvement du courant de lubrifiant à une zoné de forte turbulence, telle qu'il en existe à la base des dents des pignons du côté admission de la pompe.
Quand la pompe travaille comme moteur, les sens de
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rotation et d'écoulement sont inversés, de sorte que l'orifice qui est relié par les rainures ménagées dans la face des paliers aux extrémités internes de ces paliers devient l'orifice de sortie, qui forme de nouveau l'orifice basse pression.
Dans chaque cas, l'avantage inhérent à la méthode de graissage par rainures'hélicoïdales dans son application aux paliers d'une pompe réside dans le fait qu'elle permet à une grande quantité de fluide de traverser les paliers, sans réduire la capa- cité de la pompe comme cela est le cas quand le courant de lubrifiant est obtenu en dérivant une partie du fluide à la veine de refoule- ment pour l'envoyer vers les paliers.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe axiale de la pompe ainsi équipée.
La figure 2 est une vue en coupe transversale par la ligne 11-Il en figure 1, ne montrant pas les pignons de la pompe.
La figure 3' est une vue en coupe partielle par la ligne III-III en figure 2.
La figure 4 est une vue. en coupe à plus grande échelle montrant le profil de la rainure hélicoïdale. '
La pompe représentée sur les dessins comprend un carter en deux parties 1,2,délimitant une chambre 3 et présentant un embout d'admission 4 et un embout de refoulement 5. Les pignons 6 et 7 de la pompe sont respectivement solidaires des arbres 8 et 9, qui forment des tourillons appropriés.- Ces derniers sont supportés dans des coussinets 10, qui sont logés dans le carter et qui sont munis d'une manière en soi connue de brides terminales 11 maintenues en contact avec les faces latérales des pignons par là pression dé fluide fournie par la pompe.
Quand l'arbre 8 est entraîné de manière à faire tourner
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les pignons dans le sens de la flèche A (Figure 3), le liquide pro- venant de l'embout d'admission 4 est entraîné autour de la périphé- rie des pignons 6, 7 en direction de l'embout de refoulement 5, en opposition à la pression de charge.
La distribution de pression autour des deux pignons 6,7 engendre une force qui agit sur les paliers de chaque pignon dans la direction indiquée par les flèches
Le graissage permettant de supporter cette charge est obtenu, suivant une particularité de l'invention, grâce à la présen- ce de rainures hélicoïdales 12 qui s'étendent autour des alésages des paliers depuis leurs extrémités externes, dans les directions dans lesquelles tournent les tourillons, jusqu'aux extrémités internes des paliers, et qui couvrent un arc C qui est ouvert sen- siblement dans le même sens que la charge, comme indiqué par les flèces B.
Comme cela est mieux visible sur la figure 4, chaque rainure 12 est subdivisée, par des cloisons en forme de nervures 13, en trois rainures élémentaires adjacentes 12a, 12b, 12c, la largeur de chaque rainure élémentaire sur son côté supérieur ouvert repré- sentant de trois à quatre fois la profondeur de la rainure. Les parois des rainures élémentaires sont chanfreinées, comme montré. en 13a, 13b,puur faciliter le mouvement du fluide adhérant sur le tourillon de l'arbre, en vue de sa pénétration dans l'intervalle ménagé dans.l'alésage entre ce tourillon et la surface du palier.
Le fluide de travail à la pression d'admission de la pompe est admis aux extrémités externes des paliers par, des canaux 14, 15,ménagés dans le carter de pompe et aboutissant à des chambres 16 prévues à l'extrémité externe de chaque palier. Une chambre de distribution annulaire 17 ménagée à l'extrémité interne de chaque palier, communique avec l'embout d'admission 4 de la pompe par une rainure radiale 18, taillée dans choque bride 11 et ouverte vers les pignons de la pompe.
Grâce à cet agencement, quand la pompe fonctionne, les
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forces dues à la viscosité engendrent un courant de fluide de travail à la pression d'admission de la pompe, ce fluide traversant les pa- liers de la pompe dans la direction des flèches D, E, F, G, H (figure 3) à une vitesse qui, comme le montre la pratique, est ex- trêmement satisfaisante, même lors du pompage de liquides à faible viscosité.
Des. modifications peuvent être apportées aux détails de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Pompe à engrenage ou dispositif rotatif analogue pour l'acheminement d'un fluide, comportant une rainure hélicoïdale prévue dans l'alésage de l'un au moins des paliers, les deux extré- mités de cet alésage étant reliées à des points du carter de pompe supportant une pression équivalente, de sorte que la rotation de l'arbre dans le palier engendre un courant de liquide de travail le long de l'hélicoïde formé, afin que ce courant serve de lubrifiant et de liquide de refroidissement.
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The present invention relates to the lubrication of journal bearings of rotary devices providing fluid delivery, and relates more particularly, although not exclusively, to journal bearings of gear type pumps, which pumps may be driven by gear. an external energy source, in order to drive a liquid, or, conversely, which can be driven by a liquid, in order to work as motors.
When a gear pump using slide bearings
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to support its.tournillons working under high pressure, it is necessary to ensure the passage of lubricant through the bearing in order to ensure its lubrication and cooling.
To this end, there is provided, according to the invention, a helical groove formed in the bore of at least one of the bearings, the two ends of the bore being connected to points inside the pump housing supporting equivalent pressures (preferably the inlet pressure in a pump providing liquid delivery) so that the rotation of the shaft in the bearing causes the working liquid to pass along a helical path, so that it acts as a lubricant and as a coolant. Some of this liquid is entrained around the shaft and forces a film of fluid between the shaft and the bearing bore.
It is essential that this film of fluid forms a continuous surface on the loaded side of the bearing, so as to be able to provide maximum support for the shaft. To achieve this result, the helical groove is arranged so as to travel the length of the bearing, forming no more than two thirds of a turn in the bore, the greater part at least of the length of this groove. lying on the unloaded side of the bearing so that it does not form in the surface of the fluid film supporting the shaft a discontinuity sufficient to cause a significant loss of surface.
When the pump is to be used with fluids of low viscosity or with fluids having only low lubricating properties, it is essential to achieve as intense a flow or passage of fluid as possible through the bearing to maintain the pressure. film of fluid, .and also to cool this bearing.
. Research has shown that the optimum type of groove
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for obtaining such a flow of fluid is a relatively shallow groove, the width of which is three times or more its depth for example. To obtain a greater fluid flow, it seems advisable to provide several grooves in the bore. These grooves are preferably brought close enough to each other to effectively form a single larger groove having one or more narrow longitudinal partitions dividing the groove into a number of sections having the same width. The ridges, at least the outer ridges of the grooves are preferably chamfered to allow the fluid entrained by the shaft to more easily penetrate the clearance between the shaft and the bearing bore.
According to a preferred arrangement, channels are provided to allow the low pressure fluid to access the two ends of the bearing. In order to reach the inner end of the bearing when the journal and the pinion bearing face are made in one piece, pins connecting the bearing bore to the inlet side of the pump are preferably provided transversely to the shaft. face of the landing. The flow in the helical grooves may be in the direction of the side faces of the pinions or away from them.
In the case of a pump comprising monobloc bearings, the direction of flow is preferably studied so that the fluid passes from the orifice or the inlet opening to the outer ends of the bearings, then passes through. the helical grooves in the direction of the side faces of the pinions, and exit through the grooves formed in the bearing face, to return to this inlet port. This direction of flow avoids the difficulties which could result from withdrawing the lubricant stream from a zone of strong turbulence, such as exists at the base of the teeth of the pinions on the inlet side of the pump.
When the pump is working as a motor, the directions of
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rotation and flow are reversed, so that the orifice which is connected by the grooves in the face of the bearings to the inner ends of these bearings becomes the outlet orifice, which again forms the low pressure orifice.
In either case, the inherent advantage of the helical groove lubrication method in its application to the bearings of a pump is that it allows a large amount of fluid to pass through the bearings without reducing the capacity. quoted from the pump as is the case when the flow of lubricant is obtained by diverting part of the fluid to the delivery stream to send it to the bearings.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Figure 1 is an axial sectional view of the pump thus equipped.
Figure 2 is a cross-sectional view taken on line 11-II in Figure 1, not showing the pump gears.
FIG. 3 'is a view in partial section through the line III-III in FIG. 2.
Figure 4 is a view. in section on a larger scale showing the profile of the helical groove. '
The pump shown in the drawings comprises a casing in two parts 1, 2, delimiting a chamber 3 and having an inlet nozzle 4 and a delivery nozzle 5. The pinions 6 and 7 of the pump are respectively secured to the shafts 8 and 9, which form suitable journals - These are supported in bearings 10, which are housed in the housing and which are provided in a per se known manner with end flanges 11 kept in contact with the side faces of the pinions thereby fluid pressure supplied by the pump.
When the shaft 8 is driven so as to rotate
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the pinions in the direction of arrow A (Figure 3), the liquid from the inlet nozzle 4 is drawn around the periphery of the pinions 6, 7 in the direction of the discharge nozzle 5, in opposition to the charge pressure.
The pressure distribution around the two pinions 6,7 generates a force which acts on the bearings of each pinion in the direction indicated by the arrows.
The lubrication making it possible to support this load is obtained, according to a particular feature of the invention, thanks to the presence of helical grooves 12 which extend around the bores of the bearings from their outer ends, in the directions in which the journals turn. , up to the internal ends of the bearings, and which cover an arc C which is open substantially in the same direction as the load, as indicated by fleces B.
As is best seen in Figure 4, each groove 12 is subdivided, by rib-shaped partitions 13, into three adjacent elementary grooves 12a, 12b, 12c, the width of each elementary groove on its open upper side representing three to four times the depth of the groove. The walls of the elementary grooves are chamfered, as shown. in 13a, 13b, puur facilitate the movement of the fluid adhering to the journal of the shaft, with a view to its penetration into the gap formed dans.l'aléage between this journal and the surface of the bearing.
The working fluid at the inlet pressure of the pump is admitted to the outer ends of the bearings through channels 14, 15 formed in the pump casing and leading to chambers 16 provided at the outer end of each bearing. An annular distribution chamber 17 formed at the internal end of each bearing communicates with the inlet nozzle 4 of the pump by a radial groove 18, cut from a flange 11 and open towards the pinions of the pump.
Thanks to this arrangement, when the pump is running, the
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forces due to viscosity generate a flow of working fluid at the inlet pressure of the pump, this fluid passing through the pump bearings in the direction of arrows D, E, F, G, H (figure 3) at a speed which, as practice shows, is extremely satisfactory even when pumping low viscosity liquids.
Of. modifications can be made to the details of the embodiments described, in the field of technical equivalences, without departing from the invention.
CLAIMS
1.- Gear pump or similar rotary device for conveying a fluid, comprising a helical groove provided in the bore of at least one of the bearings, the two ends of this bore being connected to points of the pump housing supporting an equivalent pressure, so that the rotation of the shaft in the bearing generates a flow of working liquid along the formed helicoid, so that this flow serves as lubricant and coolant.